實驗自選法和學生創新能力的培養

曾紹海

實驗自選法源于自主學習。自主學習是相對于被動學習的另一種學習方式，自主學習實現的關鍵就是讓學生產生學習的自覺性和主動性。美國未來學家阿布文·托夫勒曾說過：“未來的文盲將不是目不識丁的人，而是不知道如何學習的人。”可見，學會學習是每個現代人必備的基本素質之一。目前，我國的基礎教育新一輪的課程改革正如火如荼地進行著，其核心就是提倡素質教育，倡導探究性學習，力圖改變學生的學習方式，那么，怎樣結合學科教學在課堂教學中培養學生的創新能力呢?

實驗自選法就是在這種基礎上，結合多年的教學經驗，筆者自創的一種在教學中培養學生的自學能力、創新精神的實驗教學方法。

1實驗自選法與傳統實驗方法的區別

傳統的實驗方法在原理和實踐上都與實驗自學法有較大的區別。傳統的實驗方法運用時，所研究的題目都是學生已詳細學習過，不需要學生去發現。這種方法適用于基礎實驗和為學生提供的驗證性實驗，學生只要按簡單的方式去重復實驗，以驗證事實和提供實驗結果，由此再進行理論推演，而不是重復這些實驗的發現路徑，走的是獲取知識的捷徑。同時，傳統的實驗中教師是傳授知識和技能的主體，學生則被動地接受知識和技能，其實驗課題的選擇、實驗步驟的制定和實驗器材的準備等都是教師進行的，實驗時學生只需要機械地按照規定的步驟操作即可。其次，傳統的實驗方法在教材上把實驗的原理、步驟甚至是某些實驗現象都寫得一清二楚，學生就失去了思維和想象的空間。實驗前一般經過教師的詳細講解，甚至是操作示范，學生不需要主動思維和創新，依樣畫葫蘆就可以了。

實驗自選法則在教師的引導下把學生推到實驗的主體地位，在實驗的過程中，可以有學生自行選定實驗課題、儀器設備、實驗步驟等，教師只在提供實驗資料和解答實驗問題等方面為學生提供服務。還有，采用實驗自選法做實驗時，教師一般只向學生提出實驗任務和要求，而對實驗原理、步驟等都不作交待，首先讓學生對其進行討論和分析，并在教師的指導下得出具體的實施方案，學生在實驗教學過程中有較大的思維空間和活動空間。在這種實驗教學過程中，學生可以自選實驗課題，自行選擇和組合儀器設備，自己確定實驗方法和步驟。作為實驗教學主體的學生，可以充分運用自己所掌握的知識和技能，淋漓盡致地發揮自己的聰明才智。

2實驗自選法的具體實施

在實際的教學過程中，根據學生的認知過程，實驗自選法可以從以下兩個方面循序漸進地實施。

2.1實驗材料或者實驗用具的自選

在初中生物的教學過程中，生物學是學生接觸的第一門系統性的實驗科學，對實驗的方法過程等還十分的陌生，在學生熟悉了實驗探究的過程后，實驗自選法可以首先從自選實驗用具和實驗材料人手。

如在進行實驗：“觀察種子的結構”，教師根據實驗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，在實驗的過程中引導學生討論分析使用哪種材料會在最短的時間內取得最佳的實驗效果。學生在教師設計的一連串問題的引導下對菜豆和花生、綠豆進行比較，就會逐漸明白花生雖然個體比較大，但胚芽、胚軸、種孔等這個結構沒有菜豆明顯；綠豆個體太小，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。

在引導學生對自然科學的研究必須以事實作為基礎的原則下，教師一改傳統的實驗過程中將所有的實驗用品一一列出，并給出事先制定好的實驗步驟進行實驗的驗證，而是提供一個“實驗材料的自選超市”，材料的準備是多種多樣的，有符合實驗要求的，也有不適于實驗的，讓學生通過討論分析本實驗可以提出的問題是什么，從而進一步探討選擇最合適的材料進行實驗，并分析原因。討論出合理的結果后，針對已經提出的問題和所選擇的實驗材料進行實驗過程的設計。在這一階段，教師意圖通過分析，讓學生學會向真正的科學家一樣進行問題的思考和設計，此步非常重要，因為偉大的科學家愛因斯坦曾經說過“提出一個問題比解決一個問題要重要，因為解決問題也許僅是一個數學上或實驗上的技能而已，而提出新問題，新的可能性，從新的角度去看問題，卻需要有創造性的想象力，而且標志著科學的真正進步。”同時，在不斷的討論分析過程中，學生的邏輯思維、表達能力等也會得到進一步的提高。

如在進行“酒精或者煙草浸出液對水蚤心率的影響”時，教師可以提供以下實驗材料：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。因為影響該實驗的因素有很多，如水蚤的大小、溫度的影響、營養狀況的影響等，學生的學習經歷有限，一開始都不能將一個科學的實驗過程準確表達出來，如有的學生會根據以往的經驗提出將一只水蚤放在清水，另外一只水蚤放在相應的溶液如牛奶中，進行對照實驗觀察水蚤的心率，這顯然是不準確的。還有以上的實驗所選的用品。在該實驗中顯然不是最好的，因為牛奶的乳白色對在顯微鏡下對水蚤進行觀察是一個很大的障礙。此時，教師可以根據具體的情況給予學生適當的提示，而學生之間也會進行相互的補充、修正，最終在集體的力量下得出一個準確的實驗探究過程。在這其中，學生還可以充分發揮自己的想象能力，根據教師所提供的實驗用具對實驗的藥品重新進行簡單的配置。

這樣通過實驗材料或實驗用具的自選既鍛煉了學生的觀察思維能力，也讓學生的歸納總結和表達能力得到進一步的發揮，更重要的是培養了學生的創造思維以及一絲不茍的探究精神和實事求是的學風，讓新課程標準的理念在這里得到有效的實施。

2.2實驗方案的自選

經過一段時間的學習和訓練，學生對探究實驗的方案設計的順序已經熟悉，并掌握了必要的實驗技能后，教師就可以引導學生對一個實驗目的幾個不同實驗方案進行分析，并找出最合適本地實際，實驗效果明顯的實驗方案，即實驗方案的自選。具體實施過程如下。

尋找實驗題目。這是最關鍵的一點，由于教材編寫受到周期和地域性的影響，有的實驗在某些地區實施起來的時候不是這么順利，如“光對鼠婦生活的影響”實驗，尋找鼠婦有時也不是件輕而易舉的事，這時教師就可以引導學生思考出可以替代本實驗的實驗方案。

實驗方案設計的基本內容：

實驗名稱：是關于一個什么內容的實驗。

實驗目的：要探究或者驗證的某一事實是什么。

實驗原理：進行實驗依據的科學道理。

實驗對象：進行實驗的主要對象。

實驗條件：完成該實驗必備的儀器、設備、藥品條件。

實驗方法與步驟：實驗采用的方法及必需的操作程序。

實驗測量與記錄：對實驗過程及結果應有科學的測量手段與準確的記錄。

實驗結果預測及分析：能夠預測可能出現的實驗結果并分析導致的原因。

實驗結論：對實驗結果進行準確的描述并給出一個科學的結論。

如“光對鼠婦生活的影響”的實驗目的是要學生通過探究實驗弄明白非生物因素對生物會產生影響，因此在進行本實驗時教師可以采取以下的方法實施：首先對學生講解在自然界非生物因素會對生物產生不同的影響，并舉例說明，然后根據實驗設計的基本內容讓學生設計一個可以說明非生物因素對生物的生活產生影響的實驗。由于此題目與學生生活緊密相連，學生的許多生活經驗可以馬上和課本的知識聯系起來。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驗方案在學生口中就脫口而出。教師此時就可以組織學生對以上題目的操作性、科學性、準確性等進行討論，讓學生將自行設計的實驗方案與書本上的方案進行比較對照，分析優劣，并誘導學生思考是否還有其他更好的方案。在初中生物學課本中，可以實施實驗方案自選的實驗很多，比如“觀察草履蟲”，很多學生都改為“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”很多學生都一下子想到了香煙對人體的危害，紛紛設計出“焦油對小白鼠生長的影響”等不同的實驗方案。

在指導實驗方案形成的階段，教師還必須指導學生遵循科學性原則、單一變量和對照性原則。

在本階段的教學過程中，教師的職責已經越來越少地傳授知識，而是越來越多地極力于讓學生思考，把教師放在從屬的地位。在系統研究教材后，教師設計出富有挑戰性的問題刺激學生突破課程的束縛，培養、訓練學生的求異思維、輻射思維、異向思維、側向思維、聯想思維等創造性思維和批判意識，鼓勵學生主動提出、發現和探索問題，使學生真正進入知識世界去求知。由于影響實驗的因素有很多，不同時間不同季節出現的問題也會完全不同，有時對發現的問題教師也往往措手不及，但在發現問題時教師不要急于析疑，應引導學生自己發現問題、自我矯正，將機會留給學生，從而不斷增強學生的主體意識和創新意識。這樣，實驗自選法就克服了學生受課本限制的思維定勢的影響，開拓了學生思維，提高了學生分析問題、解決問題的能力，激勵學生敢于標新立異提出富有新意、與眾不同的實驗方案，激勵學生的創新意識。

3實驗自選法可培養學生創新能力

在進行了幾年的實踐研究后，筆者發現由于實驗自選法的實施過程是一個從牽著學生走路到學生獨立行走的一個過程，在培養學生的創新能力、培養學生的專注性和獨立性，激發學生好奇心和求知欲望等方面起到了很好的效果。

3.1喚起創新意識，激發創新激情

由于一改以往實驗的死規定、死限定等制約學生思維發展的因素，實驗自選法是在學生初步掌握了實驗探究的技能后，教師引導學生對相關的實驗進行分析、探討。這一種新穎的學習方式完全改變了學生過去的從屬地位，他們成為了學習上真正的主人，學生的創新勇氣被充分喚起，創新意識也被高度激發。

3.2倡導質疑問難

在實驗自選法中，確定實驗的目的后，教師允許學生在掌握實驗原理的基礎上根據實際情況，使用不同的器材、不同的實驗步驟甚至是不同的實驗方案進行實驗。這樣需要學生在各種因素中進行取舍，對所得的信息進行篩選間，無形中就培養了學生敢于“挑剔”與“批判”的眼光，敢于對周圍事物和課本、參考書提出質疑的勇氣，“吹毛求疵”并進行批判，敢于發表不同意見，敢于表達與教師不同的觀點，逐漸養成不畏權威、獨立思考的創新習慣，從而實現完善和超越。

3.3鼓勵學生標新立異

大凡創新總是不滿足于原有狀態，不依常規，在尋求變異中，在對同一個問題從不同方向、從不同角度，用新的方法或途徑去分析和解決。在實施實驗自選法的過程中，由于生活經驗的差異和學習能力的不同，學生提出的方案往往差別很大，這時學習能力強的學生其個人特長就被充分發揮，其求異創新本領也就淋漓盡致的展現。

3.4引導學生善于合作、集智取長

一個人要有所創造、有所發明，除了個人要努力鉆研和具有開拓精神外，學會合作，集眾人之智慧取長補短，是優秀人才必備的基本素養。在實驗自選法中，學生往往要通過小組討論，才能在集體智慧之下得出一個合理宜行的方案。教師要給學生提供充分的自主活動的空間和廣泛交流思想的機會，引導學生獨立探索，相互研究，大膽發表不同見解，使每個學生都盡可能發揮個人在小組中的潛力和自己的特長。實踐證明，實驗前對實驗方案的討論給了學生較多討論、分析的機會，使學生在知識方面相互補充，在學習方法上相互借鑒，善于合作集智取長。

3.5培養學生的科學作風

科學是嚴謹的，實驗自選法實施的過程中不斷的討論和教師的引導讓學生尊重事實，忠于數據，明白那種湊實驗結果，弄虛作假的作風是不容許的，非常有利于學生創新人格的形成。