實(shí)驗(yàn)自選法和學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

曾紹海

實(shí)驗(yàn)自選法源于自主學(xué)習(xí)。自主學(xué)習(xí)是相對于被動(dòng)學(xué)習(xí)的另一種學(xué)習(xí)方式，自主學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵就是讓學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)的自覺性和主動(dòng)性。美國未來學(xué)家阿布文·托夫勒曾說過：“未來的文盲將不是目不識(shí)丁的人，而是不知道如何學(xué)習(xí)的人?！笨梢姡瑢W(xué)會(huì)學(xué)習(xí)是每個(gè)現(xiàn)代人必備的基本素質(zhì)之一。目前，我國的基礎(chǔ)教育新一輪的課程改革正如火如荼地進(jìn)行著，其核心就是提倡素質(zhì)教育，倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)，力圖改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，那么，怎樣結(jié)合學(xué)科教學(xué)在課堂教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力呢?

實(shí)驗(yàn)自選法就是在這種基礎(chǔ)上，結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，筆者自創(chuàng)的一種在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、創(chuàng)新精神的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。

1實(shí)驗(yàn)自選法與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法的區(qū)別

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法在原理和實(shí)踐上都與實(shí)驗(yàn)自學(xué)法有較大的區(qū)別。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法運(yùn)用時(shí)，所研究的題目都是學(xué)生已詳細(xì)學(xué)習(xí)過，不需要學(xué)生去發(fā)現(xiàn)。這種方法適用于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和為學(xué)生提供的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生只要按簡單的方式去重復(fù)實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證事實(shí)和提供實(shí)驗(yàn)結(jié)果，由此再進(jìn)行理論推演，而不是重復(fù)這些實(shí)驗(yàn)的發(fā)現(xiàn)路徑，走的是獲取知識(shí)的捷徑。同時(shí)，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)中教師是傳授知識(shí)和技能的主體，學(xué)生則被動(dòng)地接受知識(shí)和技能，其實(shí)驗(yàn)課題的選擇、實(shí)驗(yàn)步驟的制定和實(shí)驗(yàn)器材的準(zhǔn)備等都是教師進(jìn)行的，實(shí)驗(yàn)時(shí)學(xué)生只需要機(jī)械地按照規(guī)定的步驟操作即可。其次，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法在教材上把實(shí)驗(yàn)的原理、步驟甚至是某些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象都寫得一清二楚，學(xué)生就失去了思維和想象的空間。實(shí)驗(yàn)前一般經(jīng)過教師的詳細(xì)講解，甚至是操作示范，學(xué)生不需要主動(dòng)思維和創(chuàng)新，依樣畫葫蘆就可以了。

實(shí)驗(yàn)自選法則在教師的引導(dǎo)下把學(xué)生推到實(shí)驗(yàn)的主體地位，在實(shí)驗(yàn)的過程中，可以有學(xué)生自行選定實(shí)驗(yàn)課題、儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)步驟等，教師只在提供實(shí)驗(yàn)資料和解答實(shí)驗(yàn)問題等方面為學(xué)生提供服務(wù)。還有，采用實(shí)驗(yàn)自選法做實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師一般只向?qū)W生提出實(shí)驗(yàn)任務(wù)和要求，而對實(shí)驗(yàn)原理、步驟等都不作交待，首先讓學(xué)生對其進(jìn)行討論和分析，并在教師的指導(dǎo)下得出具體的實(shí)施方案，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中有較大的思維空間和活動(dòng)空間。在這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，學(xué)生可以自選實(shí)驗(yàn)課題，自行選擇和組合儀器設(shè)備，自己確定實(shí)驗(yàn)方法和步驟。作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)主體的學(xué)生，可以充分運(yùn)用自己所掌握的知識(shí)和技能，淋漓盡致地發(fā)揮自己的聰明才智。

2實(shí)驗(yàn)自選法的具體實(shí)施

在實(shí)際的教學(xué)過程中，根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知過程，實(shí)驗(yàn)自選法可以從以下兩個(gè)方面循序漸進(jìn)地實(shí)施。

2.1實(shí)驗(yàn)材料或者實(shí)驗(yàn)用具的自選

在初中生物的教學(xué)過程中，生物學(xué)是學(xué)生接觸的第一門系統(tǒng)性的實(shí)驗(yàn)科學(xué)，對實(shí)驗(yàn)的方法過程等還十分的陌生，在學(xué)生熟悉了實(shí)驗(yàn)探究的過程后，實(shí)驗(yàn)自選法可以首先從自選實(shí)驗(yàn)用具和實(shí)驗(yàn)材料人手。

如在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：“觀察種子的結(jié)構(gòu)”，教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求提供菜豆和玉米，還另外提供花生、綠豆、小麥、高梁等種子，在實(shí)驗(yàn)的過程中引導(dǎo)學(xué)生討論分析使用哪種材料會(huì)在最短的時(shí)間內(nèi)取得最佳的實(shí)驗(yàn)效果。學(xué)生在教師設(shè)計(jì)的一連串問題的引導(dǎo)下對菜豆和花生、綠豆進(jìn)行比較，就會(huì)逐漸明白花生雖然個(gè)體比較大，但胚芽、胚軸、種孔等這個(gè)結(jié)構(gòu)沒有菜豆明顯；綠豆個(gè)體太小，觀察起來不方便，所以選用菜豆種子是最好的。同樣道理，小麥、高梁和玉米比較起來也存在著這方面的矛盾，因此也不適于選用。

在引導(dǎo)學(xué)生對自然科學(xué)的研究必須以事實(shí)作為基礎(chǔ)的原則下，教師一改傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)過程中將所有的實(shí)驗(yàn)用品一一列出，并給出事先制定好的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證，而是提供一個(gè)“實(shí)驗(yàn)材料的自選超市”，材料的準(zhǔn)備是多種多樣的，有符合實(shí)驗(yàn)要求的，也有不適于實(shí)驗(yàn)的，讓學(xué)生通過討論分析本實(shí)驗(yàn)可以提出的問題是什么，從而進(jìn)一步探討選擇最合適的材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并分析原因。討論出合理的結(jié)果后，針對已經(jīng)提出的問題和所選擇的實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過程的設(shè)計(jì)。在這一階段，教師意圖通過分析，讓學(xué)生學(xué)會(huì)向真正的科學(xué)家一樣進(jìn)行問題的思考和設(shè)計(jì)，此步非常重要，因?yàn)閭ゴ蟮目茖W(xué)家愛因斯坦曾經(jīng)說過“提出一個(gè)問題比解決一個(gè)問題要重要，因?yàn)榻鉀Q問題也許僅是一個(gè)數(shù)學(xué)上或?qū)嶒?yàn)上的技能而已，而提出新問題，新的可能性，從新的角度去看問題，卻需要有創(chuàng)造性的想象力，而且標(biāo)志著科學(xué)的真正進(jìn)步。”同時(shí)，在不斷的討論分析過程中，學(xué)生的邏輯思維、表達(dá)能力等也會(huì)得到進(jìn)一步的提高。

如在進(jìn)行“酒精或者煙草浸出液對水蚤心率的影響”時(shí)，教師可以提供以下實(shí)驗(yàn)材料：顯微鏡、放大鏡、蓋玻片、載玻片、吸管、量筒、50mL的小燒杯、鑷子、吸水紙、粗線若干、脫脂棉、蒸餾水、體積百分比分別為1％、5％、10％、15％和20％的酒精溶液、100 mL水／半支的煙草浸出液、50 mL水，半支的煙草浸出液、25mL水／半支的煙草浸出液、可口可樂飲料、牛奶等。因?yàn)橛绊懺搶?shí)驗(yàn)的因素有很多，如水蚤的大小、溫度的影響、營養(yǎng)狀況的影響等，學(xué)生的學(xué)習(xí)經(jīng)歷有限，一開始都不能將一個(gè)科學(xué)的實(shí)驗(yàn)過程準(zhǔn)確表達(dá)出來，如有的學(xué)生會(huì)根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)提出將一只水蚤放在清水，另外一只水蚤放在相應(yīng)的溶液如牛奶中，進(jìn)行對照實(shí)驗(yàn)觀察水蚤的心率，這顯然是不準(zhǔn)確的。還有以上的實(shí)驗(yàn)所選的用品。在該實(shí)驗(yàn)中顯然不是最好的，因?yàn)榕Ｄ痰娜榘咨珜υ陲@微鏡下對水蚤進(jìn)行觀察是一個(gè)很大的障礙。此時(shí)，教師可以根據(jù)具體的情況給予學(xué)生適當(dāng)?shù)奶崾?，而學(xué)生之間也會(huì)進(jìn)行相互的補(bǔ)充、修正，最終在集體的力量下得出一個(gè)準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)探究過程。在這其中，學(xué)生還可以充分發(fā)揮自己的想象能力，根據(jù)教師所提供的實(shí)驗(yàn)用具對實(shí)驗(yàn)的藥品重新進(jìn)行簡單的配置。

這樣通過實(shí)驗(yàn)材料或?qū)嶒?yàn)用具的自選既鍛煉了學(xué)生的觀察思維能力，也讓學(xué)生的歸納總結(jié)和表達(dá)能力得到進(jìn)一步的發(fā)揮，更重要的是培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)造思維以及一絲不茍的探究精神和實(shí)事求是的學(xué)風(fēng)，讓新課程標(biāo)準(zhǔn)的理念在這里得到有效的實(shí)施。

2.2實(shí)驗(yàn)方案的自選

經(jīng)過一段時(shí)間的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，學(xué)生對探究實(shí)驗(yàn)的方案設(shè)計(jì)的順序已經(jīng)熟悉，并掌握了必要的實(shí)驗(yàn)技能后，教師就可以引導(dǎo)學(xué)生對一個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膸讉€(gè)不同實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行分析，并找出最合適本地實(shí)際，實(shí)驗(yàn)效果明顯的實(shí)驗(yàn)方案，即實(shí)驗(yàn)方案的自選。具體實(shí)施過程如下。

尋找實(shí)驗(yàn)題目。這是最關(guān)鍵的一點(diǎn)，由于教材編寫受到周期和地域性的影響，有的實(shí)驗(yàn)在某些地區(qū)實(shí)施起來的時(shí)候不是這么順利，如“光對鼠婦生活的影響”實(shí)驗(yàn)，尋找鼠婦有時(shí)也不是件輕而易舉的事，這時(shí)教師就可以引導(dǎo)學(xué)生思考出可以替代本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方案。

實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容：

實(shí)驗(yàn)名稱：是關(guān)于一個(gè)什么內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模阂骄炕蛘唑?yàn)證的某一事實(shí)是什么。

實(shí)驗(yàn)原理：進(jìn)行實(shí)驗(yàn)依據(jù)的科學(xué)道理。

實(shí)驗(yàn)對象：進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的主要對象。

實(shí)驗(yàn)條件：完成該實(shí)驗(yàn)必備的儀器、設(shè)備、藥品條件。

實(shí)驗(yàn)方法與步驟：實(shí)驗(yàn)采用的方法及必需的操作程序。

實(shí)驗(yàn)測量與記錄：對實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果應(yīng)有科學(xué)的測量手段與準(zhǔn)確的記錄。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)測及分析：能夠預(yù)測可能出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果并分析導(dǎo)致的原因。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確的描述并給出一個(gè)科學(xué)的結(jié)論。

如“光對鼠婦生活的影響”的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖且獙W(xué)生通過探究實(shí)驗(yàn)弄明白非生物因素對生物會(huì)產(chǎn)生影響，因此在進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)時(shí)教師可以采取以下的方法實(shí)施：首先對學(xué)生講解在自然界非生物因素會(huì)對生物產(chǎn)生不同的影響，并舉例說明，然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容讓學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)可以說明非生物因素對生物的生活產(chǎn)生影響的實(shí)驗(yàn)。由于此題目與學(xué)生生活緊密相連，學(xué)生的許多生活經(jīng)驗(yàn)可以馬上和課本的知識(shí)聯(lián)系起來。于是“水對月季花生活的影響”、“土壤濕度對蚯蚓生活的影響”、“溫度對茉莉花生活的影響”等在日常生活中較為容易操作的實(shí)驗(yàn)方案在學(xué)生口中就脫口而出。教師此時(shí)就可以組織學(xué)生對以上題目的操作性、科學(xué)性、準(zhǔn)確性等進(jìn)行討論，讓學(xué)生將自行設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案與書本上的方案進(jìn)行比較對照，分析優(yōu)劣，并誘導(dǎo)學(xué)生思考是否還有其他更好的方案。在初中生物學(xué)課本中，可以實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案自選的實(shí)驗(yàn)很多，比如“觀察草履蟲”，很多學(xué)生都改為“觀察一滴水中的生物”；探究“酒精或者煙草浸出液對水蚤心率的影響”很多學(xué)生都一下子想到了香煙對人體的危害，紛紛設(shè)計(jì)出“焦油對小白鼠生長的影響”等不同的實(shí)驗(yàn)方案。

在指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)方案形成的階段，教師還必須指導(dǎo)學(xué)生遵循科學(xué)性原則、單一變量和對照性原則。

在本階段的教學(xué)過程中，教師的職責(zé)已經(jīng)越來越少地傳授知識(shí)，而是越來越多地極力于讓學(xué)生思考，把教師放在從屬的地位。在系統(tǒng)研究教材后，教師設(shè)計(jì)出富有挑戰(zhàn)性的問題刺激學(xué)生突破課程的束縛，培養(yǎng)、訓(xùn)練學(xué)生的求異思維、輻射思維、異向思維、側(cè)向思維、聯(lián)想思維等創(chuàng)造性思維和批判意識(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)提出、發(fā)現(xiàn)和探索問題，使學(xué)生真正進(jìn)入知識(shí)世界去求知。由于影響實(shí)驗(yàn)的因素有很多，不同時(shí)間不同季節(jié)出現(xiàn)的問題也會(huì)完全不同，有時(shí)對發(fā)現(xiàn)的問題教師也往往措手不及，但在發(fā)現(xiàn)問題時(shí)教師不要急于析疑，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問題、自我矯正，將機(jī)會(huì)留給學(xué)生，從而不斷增強(qiáng)學(xué)生的主體意識(shí)和創(chuàng)新意識(shí)。這樣，實(shí)驗(yàn)自選法就克服了學(xué)生受課本限制的思維定勢的影響，開拓了學(xué)生思維，提高了學(xué)生分析問題、解決問題的能力，激勵(lì)學(xué)生敢于標(biāo)新立異提出富有新意、與眾不同的實(shí)驗(yàn)方案，激勵(lì)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

3實(shí)驗(yàn)自選法可培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

在進(jìn)行了幾年的實(shí)踐研究后，筆者發(fā)現(xiàn)由于實(shí)驗(yàn)自選法的實(shí)施過程是一個(gè)從牽著學(xué)生走路到學(xué)生獨(dú)立行走的一個(gè)過程，在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、培養(yǎng)學(xué)生的專注性和獨(dú)立性，激發(fā)學(xué)生好奇心和求知欲望等方面起到了很好的效果。

3.1喚起創(chuàng)新意識(shí)，激發(fā)創(chuàng)新激情

由于一改以往實(shí)驗(yàn)的死規(guī)定、死限定等制約學(xué)生思維發(fā)展的因素，實(shí)驗(yàn)自選法是在學(xué)生初步掌握了實(shí)驗(yàn)探究的技能后，教師引導(dǎo)學(xué)生對相關(guān)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析、探討。這一種新穎的學(xué)習(xí)方式完全改變了學(xué)生過去的從屬地位，他們成為了學(xué)習(xí)上真正的主人，學(xué)生的創(chuàng)新勇氣被充分喚起，創(chuàng)新意識(shí)也被高度激發(fā)。

3.2倡導(dǎo)質(zhì)疑問難

在實(shí)驗(yàn)自選法中，確定實(shí)驗(yàn)的目的后，教師允許學(xué)生在掌握實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)際情況，使用不同的器材、不同的實(shí)驗(yàn)步驟甚至是不同的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這樣需要學(xué)生在各種因素中進(jìn)行取舍，對所得的信息進(jìn)行篩選間，無形中就培養(yǎng)了學(xué)生敢于“挑剔”與“批判”的眼光，敢于對周圍事物和課本、參考書提出質(zhì)疑的勇氣，“吹毛求疵”并進(jìn)行批判，敢于發(fā)表不同意見，敢于表達(dá)與教師不同的觀點(diǎn)，逐漸養(yǎng)成不畏權(quán)威、獨(dú)立思考的創(chuàng)新習(xí)慣，從而實(shí)現(xiàn)完善和超越。

3.3鼓勵(lì)學(xué)生標(biāo)新立異

大凡創(chuàng)新總是不滿足于原有狀態(tài)，不依常規(guī)，在尋求變異中，在對同一個(gè)問題從不同方向、從不同角度，用新的方法或途徑去分析和解決。在實(shí)施實(shí)驗(yàn)自選法的過程中，由于生活經(jīng)驗(yàn)的差異和學(xué)習(xí)能力的不同，學(xué)生提出的方案往往差別很大，這時(shí)學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的學(xué)生其個(gè)人特長就被充分發(fā)揮，其求異創(chuàng)新本領(lǐng)也就淋漓盡致的展現(xiàn)。

3.4引導(dǎo)學(xué)生善于合作、集智取長

一個(gè)人要有所創(chuàng)造、有所發(fā)明，除了個(gè)人要努力鉆研和具有開拓精神外，學(xué)會(huì)合作，集眾人之智慧取長補(bǔ)短，是優(yōu)秀人才必備的基本素養(yǎng)。在實(shí)驗(yàn)自選法中，學(xué)生往往要通過小組討論，才能在集體智慧之下得出一個(gè)合理宜行的方案。教師要給學(xué)生提供充分的自主活動(dòng)的空間和廣泛交流思想的機(jī)會(huì)，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立探索，相互研究，大膽發(fā)表不同見解，使每個(gè)學(xué)生都盡可能發(fā)揮個(gè)人在小組中的潛力和自己的特長。實(shí)踐證明，實(shí)驗(yàn)前對實(shí)驗(yàn)方案的討論給了學(xué)生較多討論、分析的機(jī)會(huì)，使學(xué)生在知識(shí)方面相互補(bǔ)充，在學(xué)習(xí)方法上相互借鑒，善于合作集智取長。

3.5培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)作風(fēng)

科學(xué)是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?，?shí)驗(yàn)自選法實(shí)施的過程中不斷的討論和教師的引導(dǎo)讓學(xué)生尊重事實(shí)，忠于數(shù)據(jù)，明白那種湊實(shí)驗(yàn)結(jié)果，弄虛作假的作風(fēng)是不容許的，非常有利于學(xué)生創(chuàng)新人格的形成。