在實驗探究教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維

吳春霞

創(chuàng)新思維是人的思維活動中最積極、最活躍和最富有成果的一種思維形式。創(chuàng)新思維由邏輯思維和非邏輯思維組成。邏輯思維包括分析與綜合、抽象與概括等形式；非邏輯思維包括想象與直覺、發(fā)散與集中等形式。創(chuàng)新思維的一般過程是：提出問題—搜尋事實—捕獲信息—立論解釋。創(chuàng)新思維人人皆能具有，并且是可以訓(xùn)練和培養(yǎng)的。那么，創(chuàng)新思維有效的培養(yǎng)方式是什么呢？

實驗探究式教學(xué)，是學(xué)生在不知道實驗結(jié)果的前提下，教師指導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用已經(jīng)學(xué)過的知識、通過設(shè)計實驗并實際操作、探索科學(xué)規(guī)律、從而獲得新知識并且加以應(yīng)用的一種教學(xué)方法。一個完整的實驗探究活動通常包含提出問題、猜想與假設(shè)、設(shè)計實驗、進行實驗、分析與論證、評估、交流等能力要素。學(xué)生在實驗探究中，合理提出實驗假設(shè)，科學(xué)設(shè)計實驗方案，正確操作實驗儀器，準(zhǔn)確記錄實驗數(shù)據(jù)，深入分析實驗結(jié)果，認(rèn)真分析實驗結(jié)論。學(xué)生實驗探究的全過程實際就是學(xué)生應(yīng)用創(chuàng)新思維分析問題、解決問題的過程。因此，實驗探究教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的有效途徑。

一、創(chuàng)設(shè)情景，啟發(fā)想象，培養(yǎng)學(xué)生想象直覺思維

發(fā)現(xiàn)問題、提出問題是學(xué)生探究學(xué)習(xí)的開始。問題是指客觀存在的事物與人的主體意識之間的矛盾在思維過程中的反映，猜想與假設(shè)是根據(jù)已知事實或已有知識對事物或現(xiàn)象之間的因果性、規(guī)律性做出的嘗試性的解釋。科學(xué)的猜想與假設(shè)是離不開想象與直覺思維的。要使學(xué)生想象與直覺思維的運用更科學(xué)、合理、恰到好處，就要創(chuàng)設(shè)情景，引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察實驗現(xiàn)象，尋找其中跟原有經(jīng)驗和知識中相似的特征，提出科學(xué)合理的假設(shè)。例如，學(xué)生在已知電磁感應(yīng)產(chǎn)生條件的基礎(chǔ)上要對感應(yīng)電動勢大小作進一步的探究，那么，教師可以指導(dǎo)學(xué)生重新觀察電磁感應(yīng)現(xiàn)象。上節(jié)實驗課，學(xué)生已經(jīng)知道電流表指針是否偏轉(zhuǎn)是與閉合回路中有無磁通量的變化有關(guān)的；在本節(jié)實驗中，當(dāng)學(xué)生觀察到電流表指針偏轉(zhuǎn)大小是隨著導(dǎo)體或條形磁體運動快慢的不同而不同時，直覺和想象使學(xué)生猜測到電動勢大小可能與磁通量的變化快慢有關(guān)。相同的實驗，一樣的操作，但不同的觀察和認(rèn)識角度又使學(xué)生發(fā)現(xiàn)了新問題，并且提出可能的解釋。所以，在實驗探究教學(xué)的開始，教師要努力創(chuàng)設(shè)情景使學(xué)生發(fā)現(xiàn)并提出問題，啟發(fā)學(xué)生想象和假設(shè)，為下一步的實驗探究打下基礎(chǔ)。

二、提示方案，指導(dǎo)設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散、集中思維

設(shè)計實驗是從操作的角度把探究的猜想或假設(shè)具體化、程序化。教師充分把握學(xué)生設(shè)計實驗環(huán)節(jié)和選擇實驗儀器的過程，正是培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散、集中思維的好時機。所謂發(fā)散思維是從探究對象的某一點出發(fā)，由此及彼，產(chǎn)生多種不同的解決辦法；而集中思維則是對發(fā)散思維所得到的多種方案進行集中、篩選，最后梳理出最佳方案的思維過程。例如，在教學(xué)“探究功與速度變化關(guān)系”時，為幫助學(xué)生設(shè)計出科學(xué)的實驗方案，教師先引導(dǎo)學(xué)生變思維的單向性為多向性，通過“什么力對物體作用？我們以往的實驗裝置可否解決現(xiàn)在的問題？”等一些提示，啟發(fā)學(xué)生設(shè)想出多種實驗方案。有“重力做功”的方案一，“繩子拉力做功”的方案二，還有“彈性繩對小車做功”的方案三等。針對以上不同方案，教師指導(dǎo)學(xué)生依據(jù)準(zhǔn)確性原則、普遍性原則逐一進行分析、比較，確定“用彈性繩拉動小車”為最佳實驗方案。對于具體實驗裝置和操作步驟，教師指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實驗原理，靈活、綜合地運用知識與技能，將其進一步優(yōu)化和改進。教師指導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用發(fā)散、集中思維對不同因素進行取舍，對各種方案進行篩選，對實驗裝置進行優(yōu)化。學(xué)生在思考、設(shè)計、評估、否定、再思考、再設(shè)計、再評估的過程中，充分經(jīng)歷和體驗著創(chuàng)新的過程。

三、把握原理，指導(dǎo)操作，培養(yǎng)學(xué)生分析、綜合思維

分析與綜合思維，指的是在整體考慮下把問題分解為不同部分進行研究，再把各部分匯為整體，綜合運用各部分的知識，得出正確結(jié)論的一種思維。學(xué)生應(yīng)用分析、綜合思維解決問題的過程，實質(zhì)上就是創(chuàng)新的過程。我們知道，多用電表有電流、電壓和電阻三種測量擋位，那么，教師應(yīng)如何指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實驗原理，應(yīng)用分析、綜合思維設(shè)計和制作多用電表呢？首先，教師指導(dǎo)學(xué)生對電流表進行改裝，制作電流表和電壓表。其次，通過對課后習(xí)題的引申，找出電流與電壓的一一對應(yīng)關(guān)系，使學(xué)生深刻理解歐姆表測量電阻的原理。就在學(xué)生對三種電表電路原理分別有了正確認(rèn)識的基礎(chǔ)上，教師提問：能否將電流表、電壓表以及歐姆表共用一個表頭而組合成一體呢？這時，教師的提問能激發(fā)學(xué)生對多用電表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行深入的思考，即對以上的分析進行綜合，達到對多用電表電路原理的深刻理解，使學(xué)生能夠正確設(shè)計并制作出簡易的多用電表。在實驗探究教學(xué)中，教師要注重為學(xué)生打好思維基礎(chǔ)，優(yōu)化思維結(jié)構(gòu)，以使學(xué)生可以應(yīng)用分析、綜合思維將實驗探究逐步深入地進行下去。

四、注重分析，引導(dǎo)評估，培養(yǎng)抽象、概括思維

實驗數(shù)據(jù)并不等于探究的結(jié)論，它是對實驗事實的客觀記錄。探究的結(jié)論應(yīng)是在分析處理數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上通過論證所得出的具有普遍意義的規(guī)律。這一分析論證過程恰是應(yīng)用抽象思維與概括思維來完成的。所謂抽象思維是把客觀事物或現(xiàn)象間共同的、本質(zhì)的屬性提取出來，并與非本質(zhì)屬性分離開來的過程。概括思維是把抽象事物間共同的、本質(zhì)的屬性聯(lián)合起來的過程。例如，在“楞次定律”教學(xué)中，觀察實驗每一步呈現(xiàn)的現(xiàn)象，分別記錄原磁場方向、原磁通量的變化情況，感應(yīng)電流方向及感應(yīng)電流的磁場方向等。當(dāng)學(xué)生面對這諸多方向而找不出感應(yīng)電流方向到底與哪個方向有關(guān)時，教師引導(dǎo)學(xué)生以感應(yīng)電流的磁場方向為中介，將感應(yīng)電流方向與磁通量變化建立聯(lián)系，抓住本質(zhì)，尋找共性，最后概括得出應(yīng)用“楞次定律”判定感應(yīng)電流方向的方法和步驟。再如，在“探究碰撞中的不變量”實驗中，學(xué)生將“單擺、打點計時器、氣墊導(dǎo)軌和研究平拋運動”等實驗方案（包括彈性和非彈性碰撞）應(yīng)用于實驗后，均取得了正確的實驗數(shù)據(jù)，并以數(shù)學(xué)表達式的形式展出自己的實驗結(jié)果。這時，教師引導(dǎo)學(xué)生對各個表達式進行比較分析、評估交流，然后以各組統(tǒng)一的實驗結(jié)果為依據(jù)，抽象、概括得出最具普遍性的探究結(jié)論。

應(yīng)該說，想象與直覺、發(fā)散與集中、分析與綜合、抽象與概括等不同的創(chuàng)新思維形式，在實驗探究各環(huán)節(jié)中的應(yīng)用不是各自獨立的，而是交叉綜合的，當(dāng)學(xué)生的創(chuàng)新思維得到一定的培養(yǎng)和提高以后，便會綜合應(yīng)用創(chuàng)新思維的各種形式把握好實驗探究的每一步。

“播種一種行為，收獲一種習(xí)慣?！痹谝詫W(xué)生為主體的實驗探究式教學(xué)中，教師通過創(chuàng)設(shè)情景、提出問題、激發(fā)猜想、合理操作、指導(dǎo)探究，能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，使學(xué)生最終做到“問題自己提，思路自己想，方案自己設(shè)，實驗自己做，疑難自己解，錯誤自己改，結(jié)論自己得”。