創新學校實驗室建設 培養學生創新精神與實踐能力

摘 要 本文從嘉定一中創新實驗室的建設入手，以嘉定一中創新實驗室的建設為例：從創新實驗室建設目標；創新實驗室活動設計；創新實驗室活動特色建設等方面展開探討，并對當前學校創新實驗室建設存在相關問題做了簡要分析。

關鍵詞 創新實驗室 建設 創新精神與實踐能力

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

1 創新實驗室建設的目標

（1）提高實驗教學質量，培養學生創新能力，全面提高學生的科學素養。在高中階段配置創新實驗室，通過各種學生活動，對提高學生理解科學過程和理解科學與技術對社會影響的素養有重要意義。學生的科學素養包括3個層次：具備理解科學知識的素養、具備理解科學過程的素養和具備理解科學對社會影響的素養。配置創新實驗室，通過各種學生活動，強化科學、技術與社會關系的教育，強化創新能力的培養，強化實踐能力的培養，可以全面提高學生的科學素養。

（2）注重學生實驗操作能力的培養、動腦思考的實踐活動，滿足學生多樣化發展的要求。在“上海市中學各學科課程標準”的課程理念中都一致認為：學科課程教育要面向全體學生，滿足學生對各學科的學習要求，為學生的全面發展和終身發展打下良好的基礎。同時，根據學生的不同需要，創造條件滿足他們個性、特長的發展。

（3）培養學生團隊協作精神，全面推進素質教育。利用現代化教學資源，開展實驗教學，有許多優點：可以讓學生看到許多實驗現象；可以讓學生選擇和比較；可以讓學生按自己的節奏進行實驗并能多次重復；可以讓學生更好地熟悉各學科的基礎實驗知識；可以對實驗進展做出迅速反饋等。

2 創新實驗室實驗活動設計

2.1 夯實基礎型實驗，用好創新實驗室，培養學生創新精神

高中階段理化生是實驗性很強的學科，實驗課作為應試教育向素質教育過度的切入點，在這些學科的教學中顯得尤為重要。在教學過程中，我們嚴格按照課程設置的要求，所有基礎實驗盡可能都安排做，選做實驗也盡量安排做，有些沒辦法做的實驗，我們商量討論后采用模擬實驗，收到很好的教學效果。

2.2 開展拓展型實驗，用活創新實驗室，培養學生實踐能力

拓展型實驗是建立在基礎型實驗的基礎上，針對不同個性的學生開設的。開展此項活動既可以拓展學生知識又可以發展潛在能力的校本課程，它著重培養為學生終身學習打基礎原發展性學力，并兼顧學生創造性學習的培養。根據我校學生的學習特點，我們開發了相關實驗校本教材，選編相關實驗，作為拓展型課程教材。

2.3 加強研究型實驗，用實創新實驗室，培養學生科學探究精神

研究型實驗是以學生為主體，教師為主導，激發學生的求知欲，培養學生的創新精神與實踐探索能力的課程。在現在以人為中心注重個性和多樣化的時代，通過多元化的開展研究型實驗教學，有利于培養學生的創新精神、形成創新的能力。

（1）教師確立課題選項，組織課題研究。我校成立已高級教師為首的課題指導組，讓學生自由選題，在此基礎上開展相關課題研究，并形成相關課程。例如：我校生命科學教研組開設了若干研究型實驗，并自編了校本教材《我們的朋友和敵人——微生物》。（2）學生自選課題，分工合作開展課題研究。我校高一高二全年級學生自主選題開展研究型實驗課題研究，學生依據自己的愛好，選擇不同學科的教師作導師。導師確定研究型實驗的大課題，學生在大課題前提下自設小課題，開展課題研究。教師對學生進行研究型學習方法指導，指導分組，學寫開題報告，制作ppt說明課題研究過程，學寫課題結題報告，并分組展示。

3 創新實驗室實驗活動特色建設

3.1 夯實基礎實驗，激發全體學生創新激情

我們在教學過程中，鼓勵學生在實驗過程中使用不同方法，通過對比實驗來研究哪種方法能達到最佳的實驗效果。并在同一實驗項目中做多種探索：

案例：《葉綠體色素的提取和分離》中

① 實驗材料的探究：本節實驗教材中選用的是菠菜葉，曾經嘗試過用塔菜、青菜等葉片，其中以塔菜葉片分離效果為最佳。② 材料比例的探究：在完成書本建議量的同時，分組對對所取的菠菜與酒精的量的比例作一研究（我們采用10g菠菜葉與5ml無水酒精組合、10g菠菜葉與10ml無水酒精組合、5g菠菜葉與5ml無水酒精組合、5g菠菜葉與10ml無水酒精組合等）；③ 操作步驟的探究：對濾紙條的劃線次數（可以是3次、5次、7次、10次等）、劃線方法（可以是用毛細管、載玻片、鉛筆、濾紙條折線等器材或方法），取用碳酸鈣的量（少量或較多），是否需要過濾等實驗步驟提出建議。學生在實驗過程中，自己選擇對比實驗組，通過自己的實驗，得出結論。

3.2 利用拓展型實驗，培養個性學生實踐能力

課本理論知識轉換為實際應用的知識，學生理解往往還是很抽象的，為此，我校開設的拓展實驗中，有一個實驗是要求學生對水箱進行改良，旨在通過對家用水箱進行改造，幫助學生真正理解結構與功能的統一，使有個性特長的學生能脫穎而出。

案例：我校黃同學提出了電子節水水箱。由電子控時系統、水箱、電動閥門三部分組成通過控制放水時間來控制放水量，從而實現大小兩檔放水。工作時，只需根據需要按下按鈕（即觸發開關給系統一個觸發信號）就可啟動控時電路中的一個時間控制電路，控時電路控制負載電路導通工作到預定時間后自動斷開，待下次使用。該設備設計簡單，安裝簡便，并且達到了節能、方便、安全耐用、造價低的預期目標。同時，該作品通用性強，可在原有水箱基礎上方便改裝而成，經濟實用。

3.3 發展研究型實驗，拓寬特長學生研究視野

3.3.1 建設大數據課堂實驗，培養學生的創新思維

我們現在處在一個信息化、科學化、全球化的新時代，網絡是一個創新的搖籃，網絡空間崇尚的是創新思維。為此，我們利用創新實驗室建設數據課堂。學生主動參與數據課堂的建設，并完成遠程學習項目。

案例：“水污染與治理”

項目介紹：A、通過實地考察、問卷調查、網上搜尋了解全球水環境污染的情況；B、培養學生收集、提取、分析、運用信息的能力；C、鍛煉學生利用現有知識分析解決問題的能力；D、提倡團結協作精神，培養社會實踐能力和創新能力。

目標人群：中小學生。

相關課程：地理、生物、信息科技。

交流媒體：電子郵件、網上論壇等。

活動內容：a、通過圖書館、網上搜尋、實地考察、制作問卷、調查報告了解各地的水環境污染情況；b、匯總統計各地的數據，定量分析水污染情況。

3.3.2 利用創新實驗室的平臺，打造各類科技活動項目

目前，我校利用創新實驗室平臺，以逐漸形成了“未來工程師”“美境方案設計”“創新大賽”“明日科技之星”等各類品牌科技活動項目。

案例：每年的上海市未來工程師大賽，我校積極組織學生在創新實驗室里開展各項項目的準備與研究工作，充分利用實驗室配備的各類設備為自己的研究項目助力，因此，我校每年都能獲取很好的成績。

3.3.3 建設自主創新實驗平臺，培養學生的創新精神和實踐動手能力

我校舉行的各類社團活動、科技類活動中，學生們對各類實驗興趣濃厚，在校科技節等展示活動中，理化生的很多創意實驗得到大家的追捧，學生的研究興趣較為濃厚。因此，我們積極開放創新實驗室，為學生開展相關實驗活動搭建良好的平臺。

案例：在高中化學課本中，有一個用Cu與稀HNO3制取NO的演示實驗。但在實驗中，Cu與稀HNO3的反應很緩慢，而生成的NO又易與空氣發生氧化還原反應而難以鑒別，由此引發了汪學生對實驗裝置進行改進的設想。汪同學通過實驗來比較原實驗與改進實驗的效果，以確定改進方案。在老師的幫助下，完成了改進實驗的裝置圖，在實驗室搭建了實驗裝置。由于學校實驗室無法提供惰性氣體，因而改用了化學性質較不活潑的N2來排盡系統中的空氣。比較實驗證明了改進實驗的優越性，實際的操作也使改進實驗在可操作性方面得到改善。在由設想到查閱資料，實際操作之后，最終形成了學科小論文。

4 創新實驗室建設與使用中存在的問題

（1）教育理論方面支撐還是比較薄弱。由于教學任務比較繁重，在教學方面的研究比較多，而在教育方面的理論研究就比較少。例如：像TI創新實驗室里常見的傳感器的使用，教師們比較熟練，但對于各種傳感器的工作原理不清楚，因此，對實驗的系統誤差分析帶來了問題。（2）應用現代技術進行的實驗，教師的教學任務明顯增加。教師面臨著熟悉器材，調試器材，合理選擇器材等一系列的問題，很少有現成的教案可供使用，現在的教師壓力大、工作量大，教師利用實驗室的主動性和積極性還不夠。（3）拓展型課程和研究型課程中開發課程力度不夠。可能由于在創新實驗室使用的摸索階段，在基礎型課程中使用較多，拓展型和研究型課程中實驗的時間和空間還是受到一定的限制。（4）根據學生自主的設計實驗進行有效教學，對教師而言，是挑戰。（5）外援支持方面還有待于進一步加強。

因此，對于創新實驗室在以后的建設和使用過程中，在落實基礎型課程的同時，更應在拓展型課程和研究型課程的實施過程的應用作為重點，并努力開發與完善具有學校特色的校本課程，以期更好的培養全體學生健康成才。

參考文獻

[1] 陳大鵬等.開放教學實驗室提高學生實踐創新能力[J].實驗室研究與探索，2001.

[2] 王漢成等.創新實踐能力的培養與開放式創新實踐實驗室的建設[J].實驗技術與管理，2003.