培養(yǎng)初中生科學創(chuàng)新思維能力的探索

董永娟

【摘要】隨著經(jīng)濟時代的到來，科技創(chuàng)新日益成為人類一切文明進步的源泉。初中階段培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力顯得尤為重要。筆者在日常的教學活動中十分注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力，通過各種途徑，想方設(shè)法培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力。本文試從創(chuàng)設(shè)問題情境、建立假設(shè)、設(shè)計實驗、培養(yǎng)發(fā)散性思維能力等方面，來闡述初中生科學創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)途徑。

【關(guān)鍵詞】科學創(chuàng)新思維能力;發(fā)散性思維;培養(yǎng)

隨著知識經(jīng)濟時代的到來，科學技術(shù)特別是戰(zhàn)略技術(shù)已日益成為經(jīng)濟和社會發(fā)展的決定性力量，科學技術(shù)作為“第一生產(chǎn)力”的重要地位日益凸顯，科技創(chuàng)新日益成為人類一切文明進步的源泉，成為決定國家或區(qū)域競爭力的第一要素。在經(jīng)濟全球化的背景下，科學技術(shù)與創(chuàng)新的國際化已經(jīng)成為不可避免的潮流，各國都在大力發(fā)展高科技以爭得一席之地。創(chuàng)新的主體是人，而人進行創(chuàng)新的關(guān)鍵又在于思維的轉(zhuǎn)變。概而言之，人類的一切文明，無論是物質(zhì)的，還是精神的，都是人類創(chuàng)新思維的成果，創(chuàng)新智慧的結(jié)晶。

何謂創(chuàng)新思維？創(chuàng)新思維是人類在探索未知領(lǐng)域的過程中打破常規(guī)，尋求獲得新成果的一種思維活動，它以新潁獨特的思維方式解決問題。美國心理學家馬茲羅把創(chuàng)造能力分為兩種：一種是特殊才能的創(chuàng)造能力，這主要是指科學家、發(fā)明家的創(chuàng)造能力。另一種是自我實現(xiàn)的創(chuàng)造能力，其創(chuàng)造成果對社會或他人來說并不是新的，而對自己來說卻是新的、前所未有的想法或事物。這種自我實現(xiàn)的創(chuàng)造能力往往是發(fā)明創(chuàng)造的基礎(chǔ)。因此，在初中階段培養(yǎng)學生自我實現(xiàn)的創(chuàng)新能力顯得十分重要。筆者主要從以下四個方面入手來培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力：

一、 創(chuàng)設(shè)問題情景，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力。

縱觀人類的科學發(fā)展史，我們就會發(fā)現(xiàn)在科學認識的形成和科學理論的發(fā)展過程中，問題意識是科學創(chuàng)新的一條主線，求疑思維是科學探索的一個起點。愛因斯坦曾經(jīng)說過：“提出問題比解決問題更主要?！敝Z貝爾獎獲得者楊振寧持幾乎相同的見解，他說：“問題提得好，等于創(chuàng)造完成了一半。”現(xiàn)代教學論的研究指出感知不是學習產(chǎn)生的根本原因，學習產(chǎn)生的根本原因是問題，沒有問題意識就難以誘發(fā)和激起求知欲。教學中，要把問題看做是學習的動力、起點和貫穿整個學習過程的主線。以問題來促進思考，通過思考來生成更多的問題，使學習的過程變成不斷提出問題，不斷思考問題和不斷解決新問題的過程。

1、營造質(zhì)疑問難的良好氛圍。

英國的卡文迪許實驗室，也就是DNA雙螺旋發(fā)現(xiàn)的地方，有許多人從這兒走上了諾貝爾獎的領(lǐng)獎臺。一個關(guān)鍵的因素就是實驗室為所有的人提供了一個民主自由的學術(shù)環(huán)境。那里的學生可以任意地指出其它同學的錯誤，任意地對老師的論文發(fā)表評論。而老師和同學之間始終保持著良好的友誼，絕不為因為過激的批評產(chǎn)生矛盾。在這樣的環(huán)境下，思維活動獲得了充分的自由，思維能力得到了最大限度的開發(fā)?？梢哉f，卡文迪許實驗室是一個真正為創(chuàng)新思維提供了寬松環(huán)境的地方。

要使學生會疑、善疑、和釋疑，教師首先要營造一種和諧、寬松、平等的氣氛。對學生要親切友好，要成為學生的合作者、引導者。課堂上，教師要用充滿激情的語言打動學生，用熱情奔放的環(huán)境感染學生，用豐富的情感內(nèi)容陶冶學生，以縮短師生之間的感情距離，消除學生過于拘謹?shù)男睦恚寣W生以開放的心態(tài)將思維充分調(diào)動起來，勇于對教師設(shè)計的教學情境提出問題，并有自己的獨立見解。課堂上，教師不能因為學生的想法怪誕或答題錯誤而感到驚訝，也不要因為學生認識膚淺而感到浪費時間，顯得不耐煩，更不能嘲笑挖苦學生。而是要細心地呵護學生的自尊心、自信心和提出問題、回答問題的積極性。如有一次，在講解電磁波后筆者問學生：為什么乘飛機不能開手機，特別是飛機起飛和降落的時候？有個學生馬上回答：“會影響身體健康?！痹捯粑绰?，引起了學生們的哄堂大笑，顯然沒有答到點子上。筆者說：“回答正確，最終不僅會影響身體健康，還有可能造成生命危險?！比缓螅敿毥忉尦孙w機不能開手機的原因。只有這樣，學生才會感到?jīng)]有壓力，思想開放，才會懷著積極的、樂觀的、良好的心態(tài)投入到學習中去，才會有新穎獨到的見解出現(xiàn)。

2、創(chuàng)設(shè)探究問題.的情境。

問題情境是指主體為達到某一活動目的所遇到的某種困難和障礙時的心理困境。創(chuàng)設(shè)問題情境，，就是指教師在課堂上通過創(chuàng)設(shè)有一定難度需要學生做出一定努力才能完成的學習任務，使學生處于急切想要解決所面臨的疑難問題的心理困境中。這樣學生就必須進行創(chuàng)造性的思維活動，運用以前未曾使用過的方法去解決問題，他們的創(chuàng)新思維能力就會得到培養(yǎng)和發(fā)展。為了使學生全力以赴地投入到發(fā)現(xiàn)問題和解決問題中去，創(chuàng)設(shè)的問題應產(chǎn)生于具體的情境之中，產(chǎn)生于大自然奇異美妙的現(xiàn)象之中，產(chǎn)生于對事物現(xiàn)象的深刻思考之中。創(chuàng)設(shè)的情境要能充分調(diào)動提高學生的積極性和主動性，激發(fā)學生探索奧秘的強烈欲望。例如，在講光的色散時，筆者在多媒體上播放美麗的彩虹，當學生陶醉在欣賞美麗的彩虹時，筆者及時引導學生質(zhì)疑問難。學生紛紛舉手發(fā)言，提出了一連串的問題：彩虹是怎樣形成的？有幾種顏色？為什么雨后才出現(xiàn)？為什么是弧形的？等等，一石激起千層浪，筆者創(chuàng)設(shè)的情景激發(fā)了學生的思維，點燃了學生的探究欲望。接著筆者要求學生自己查資料，設(shè)計實驗，制造出一條彩虹。然后，再做牛頓發(fā)現(xiàn)的光的色散實驗。最后學生明白了彩虹是怎樣形成的。在學生自己提出問題、查閱資料、設(shè)計實驗，做實驗的過程中創(chuàng)新思維能力得到了培養(yǎng)

二、引導猜想假設(shè)，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力

新課程標準對科學探究能力中的猜想與假設(shè)環(huán)節(jié)有這樣的基本要求：嘗試根據(jù)經(jīng)驗和已有知識對問題成因提出猜想。對探究的方向和可能出現(xiàn)的實驗結(jié)果進行推測與假設(shè)。認識猜想與假設(shè)在科學探究中的重要性。猜想與假設(shè)是一種創(chuàng)新思維，是科學發(fā)明的萌芽，是科學不斷發(fā)展的原動力。偉大的科學家牛頓說過：“沒有大膽的推測就不能有偉大的發(fā)現(xiàn)?！痹谌祟惖目茖W史上，有很多偉大的發(fā)明和發(fā)現(xiàn)都來源于猜想。在丹麥物理學家發(fā)現(xiàn)了電流的磁現(xiàn)象后，“電能生磁，磁也能生電吧？”法國物理學家法拉第就是在這樣的猜想下，經(jīng)過整整十年的實驗，最終發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象，開辟了電氣化的新紀元。猜想與假設(shè)可以推動人類去尋找更多、更可靠、更有說服力的證據(jù)。猜想與假設(shè)及其驗證的過程正是創(chuàng)造性思維發(fā)展的過程。因此，在科學教學中應把教學過程與培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維統(tǒng)一起來，適時鼓勵學生對教學過程中出現(xiàn)的特殊問題進行大膽的猜想與假設(shè)，并運用原有的知識與信息進行驗證，讓學生真正成為知識的發(fā)現(xiàn)者、研究者和探索者。例如在講解月球的概況時，筆者介紹了月球上布滿許多大大小小的環(huán)形山，即月坑，然后提出了月坑的深度跟什么有關(guān)的問題。學生積極思考，提出了以下假設(shè)：（1）可能跟隕石的體積有關(guān)；（2）可能跟隕石的質(zhì)量有關(guān)；（3）可能跟隕石的密度有關(guān)；（4）可能跟月球的結(jié)構(gòu)有關(guān)；（5）可能跟下落的高度有關(guān)；（6）可能跟下落的速度有關(guān)。。又如學生對制水火箭很感興趣，通過課外制作水火箭，學生掌握了力的作用是相互的這一知識。教師在課堂上要把握契機，適時提問學生，在制作中想到了什么問題？碰到了什么問題？有學生提出：有什么辦法可以提高水火箭的發(fā)射高度？老師組織學生討論。通過合作學習，學生認為影響水火箭發(fā)射的高度可能與①瓶的形狀,②瓶的大?、郯l(fā)射的角度④氣溫⑤風速⑥瓶的材料⑦質(zhì)量⑧打進瓶內(nèi)氣體的多少⑨打氣筒的規(guī)格型號⑩瓶內(nèi)水的多少⑾瓶的容積等等有關(guān)。筆者要求學生根據(jù)已有的知識和生活經(jīng)驗，用控制變量法對猜想設(shè)計實驗進行驗證。課堂教學是培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維的主戰(zhàn)場、主陣地。在日常的教學活動中，教師要精心備課，創(chuàng)設(shè)多種教學情境來培養(yǎng)學生建立猜想和假設(shè)的能力。，筆者十分注意充分挖掘和利用可以讓學生提出猜想與假設(shè)的習題，盡可能為學生提供更多的嘗試機會，讓學生在探究過程中親身體會到駕馭知識、解決問題的自豪感，從而最大限度地激發(fā)學生再探索、再創(chuàng)造的興趣，使學生的創(chuàng)新思維能力得到了一定的開發(fā)和提高。

三、加強實驗教學，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力。

法國物理學家波義耳說：“只有實驗觀察才是思維的基礎(chǔ)?！蔽覈逃姨招兄壬舱f“手腦結(jié)合是創(chuàng)新教育的開始”。由此可知，實驗在科學教學中發(fā)揮著獨特的無可替代的功能，尤其是在培養(yǎng)學生創(chuàng)造性思維方面具有特殊的功效。教師要充分重視每一個課堂演示實驗與學生實驗?？茖W實驗生動、形象，它能牢牢吸引學生的注意力，引起學生強烈的興趣，激發(fā)學生心靈深處強烈的探索欲望。筆者緊緊抓住實驗的機會，積極引導充滿強烈好奇心的學生仔細觀察實驗現(xiàn)象，充分突出探究過程。因為過程是科學現(xiàn)象和科學結(jié)論之間的紐帶，只有搞清楚了過程，才能得出正確的結(jié)論。在實驗中，筆者十分重視過程，總是留出一定的時間，讓學生充分思考，交流得出的實驗結(jié)論，最后教師總結(jié)、補充、完善，從而使學生的創(chuàng)新思維能力得到了培養(yǎng)。例如，筆者將“凸透鏡成像的規(guī)律”改為探索實驗，不是由老師課堂演示告訴學生簡單的結(jié)論，而是讓學生自己通過實驗得出結(jié)論，即什么時候成實像、成虛像，什么時候成放大的實像、等大的實像、縮小的實像，充分突出了得出科學結(jié)論的過程，這比由教師課堂演示告訴學生簡單的結(jié)論要好得多。

前蘇聯(lián)教育家蘇霍姆林斯基說過：“學生的聰明才智來自他們的手指頭?！闭f明學生動手有著不可替代的作用，要培養(yǎng)學生的創(chuàng)造能力，就要培養(yǎng)學生的動手能力，要努力讓學生做好每一個學生實驗。例如：學生在做洋蔥表皮細胞的實驗前，筆者要求學生認真預習，明確實驗的目的、步驟，明確每個步驟操作的要求和原因，讓學生作好充分的準備。實驗前，筆者又就關(guān)鍵問題進行了詳細的講解，目的是讓更多的學生能成功。當學生在顯微鏡下找到肉眼看不見的洋蔥表皮細胞時，筆者在學生的臉上看到了成功的喜悅、自信的笑容。實驗結(jié)束時，筆者又讓學生充分討論找不到洋蔥表皮細胞的原因。有的說：撕得太厚了，沒有對好光；有的說表皮沒有攤平，折疊了，沒有染色等等，從不同角度分析了實驗失敗的原因，避免了教材對學生思維的限制，使學生處于主動思維的狀態(tài)，從而培養(yǎng)了學生勇于探索、勇于創(chuàng)新的精神。

在教學中，筆者千方百計創(chuàng)造機會讓每一個學生多動手。為此根據(jù)教學內(nèi)容經(jīng)常開發(fā)實驗室布置小制作，教學月相時，要求自制月球模型；教學日食、月食時，要求學生自制月球、地球、太陽的模型，制作模型，學生全身的投入，積極性空前高漲。還有自制甲烷分子的模型，自制地球儀模型，自制水火箭等等。許多學生的模型制作得很精致。這些模型蘊含著學生智慧的火花。筆者及時進行展覽，以示鼓勵，讓學生充分領(lǐng)略成功的喜悅。學生在動手的過程中能最大限度地打開思維的閘門，萌發(fā)追求新穎、獨特的見解和看法。

四、訓練發(fā)散思維，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力。

思維按照內(nèi)容和由來通?？煞譃檫壿嬎季S、形象思維和靈感思維；按照思維過程的形式特點，又可分為發(fā)散式思維和收斂式思維。在創(chuàng)造性思維運用的過程中，最重要和起主導作用的就是發(fā)散性思維。發(fā)散性思維又叫擴散性思維，輻射式思維，求異思維，是一種充分發(fā)揮人的想象力，突破原有的知識圈，從一點向四面八方想開去，并通過知識的重新組合，尋找更新更多的設(shè)想答案和方法的思維形式。發(fā)散性思維不依常規(guī)，尋求變異，對給出的材料、信息從不同的角度，向不同的方向，用不同的方法或途徑進行分析并解決解決問題。美國創(chuàng)造心理學家吉爾福德認為，發(fā)散思維是創(chuàng)造力的重要組成部分。人們在學習的過程中，只有進行發(fā)散性思維才能獲得靈活的知識、有價值的知識和創(chuàng)造性的知識，才能從事創(chuàng)造性的活動。一題多解是培養(yǎng)學生發(fā)散性思維的好方法，它可以通過縱橫發(fā)散使知識串聯(lián)，綜合溝通，以達到舉一反三，觸類旁通的目的。例如，有兩瓶無色液體，分別是水和酒精，請你根據(jù)它們不同的性質(zhì)來區(qū)分。學生經(jīng)過充分思考后，紛紛舉手回答。小結(jié)一下有以下幾種方案：（1）嗅氣味；（2）取少量點燃；（3）各取少量涂在手上，看誰先蒸發(fā)完；（4）加熱到沸騰，測出沸點；（5）把它們放入冰箱冷凍室，先凝固的是水；（6）能否洗去衣服上的油 ；（7）各取少量于試管中，加入碘，能溶解的是碘，不溶的是水；（8）用量筒和天平測出密度；（9）把同一木塊放在這兩種液體中用彈簧秤測出浮力，算出密度。顯然，學生要會一題多解，如果沒有扎實豐厚的基礎(chǔ)知識，沒有一定的獨立思考能力，就成了無根之木，無源之水。所以要培養(yǎng)學生的發(fā)散性思維，一定要重視基礎(chǔ)知識的教學?？梢哉f，基礎(chǔ)知識是思維活動的基礎(chǔ)。知識間內(nèi)在的必然聯(lián)系決定了思維的形式。思維時，人們?nèi)绻軌蛱剿鞯竭@種“內(nèi)在的必然聯(lián)系”就會有所領(lǐng)悟， 有所發(fā)明，有所創(chuàng)造。又如：在設(shè)計用多種方法鑒別氯化鈉溶液和碳酸鈉溶液的實驗時，要充分發(fā)揮學生的想象能力力、知識運用能力和實踐動手能力。為了保證實驗設(shè)計的有效性，筆者先要求人人準備，設(shè)計實驗方案，再以小組為單位討論，總結(jié)出最佳方案，然后用多媒體投影到黑板上，讓學生指出其中的不足，最后由教師補充歸納得出最佳方案。開放實驗室讓學生獨立實驗，教師巡視指導，這對激發(fā)學生的創(chuàng)造思維，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造意識和創(chuàng)造能力很有幫助，同時學生的學習積極性和主動性大大提高。再如：對于習以為常的指甲，你有哪些想研究的問題，在獨立思考的基礎(chǔ)上，教師組織全班學生交流。學生提出的問題有：（1）指甲為什么會生長？（2）指甲的生長狀況與身體健康有關(guān)嗎？（3）指甲前部為什么會分層？（4）灰指甲產(chǎn)生的原因是什么？（5）如何治療灰指甲？（6）指甲的生長需要哪些營養(yǎng)物質(zhì)？（7）有什么方法能控制指甲的生長？（8）指甲每天能生長多少？（9）為什么有的人指甲上會有裂紋？（10）為什么泡腳時腳趾甲會變軟？（11）為什么有的人指甲上會有小白點？學生提出了那么多的問題，連筆者都覺得思維更開闊了，更感覺到了合作的力量。對初中學生來說，這些問題是一個又一個的創(chuàng)意，是創(chuàng)新思維的萌芽，老師有責任催化它發(fā)芽成長結(jié)出累累碩果。每一個創(chuàng)造發(fā)明都來源于奇思妙想。作為老師，我們要隨時隨地帶著智慧的催化劑上路，培養(yǎng)學生的想象力和創(chuàng)造力，讓他們的奇思妙想插上翅膀，讓他們的智慧迸射出耀眼的火花。

聯(lián)想是發(fā)散性思維的又一個方面。在教學的過程中，教師不能只重視結(jié)論的傳授，當知識的二傳手，而應該讓學生積極地參與到教學過程中，展開聯(lián)想活動，在廣闊的思維空間里自由暢想。如講到光的折射規(guī)律時可引導學生聯(lián)想到光的反射定律，比較兩者的相同點和不同點。并且總結(jié)一下，日常生活中哪些是光的反射現(xiàn)象，哪些是光的折射現(xiàn)象，哪些是光的直線傳播現(xiàn)象。在講到光的傳播時可引導學生聯(lián)想到聲的傳播，講到魚在水里沉浮時可引導學生聯(lián)想到潛水艇的發(fā)明，講到昆蟲蜻蜓的飛翔時可引導學生聯(lián)想到飛機的設(shè)計，講到蝙蝠發(fā)出超聲波來發(fā)現(xiàn)獵物時可引導學生聯(lián)想到雷達的發(fā)明。筆者利用一切可以利用的機會來培養(yǎng)學生的聯(lián)想能力，促使學生產(chǎn)生一些創(chuàng)造性思維的火花。

綜上所述，科學課可以通過創(chuàng)設(shè)情境、建立假設(shè)、設(shè)計實驗、培養(yǎng)發(fā)散性思維能力等途徑來培養(yǎng)初中學生的創(chuàng)新思維能力。我們有充分的理由，在老師的辛勤耕耘下，一批又一批有創(chuàng)新思維能力的人才將為國家的科研與生產(chǎn)注入新鮮的血液。

參考文獻

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[2]靳永慧，甄亞麗，張艷霞.專業(yè)技術(shù)人員職業(yè)道德與創(chuàng)新能力教程：中國人事出版社，2008年4月