創新實驗設計 深化“實驗生成” 培養創新思維

羅小春

摘 要：本文就初中物理實驗創新設計，實驗課堂實施， 培養學生創新思維，特別是通過課堂生成與捕捉、評價與激勵、分組與合作、動手與操作等方面達到目的。并進一步通過創新實驗教學，引起學生在日常生活與學習中，關注身邊物理現象，主動探究，深究“實驗生成”，從實驗的層面上培養學生的創新思維。

關鍵詞：實驗創新設計；預設與生成；評價與激勵；創新思維與培養

構建自主創新型社會是當今我國提出的重要戰略目標，實現這個目標需要創新型人才[1]，中學新課程改革要求培養學生的創新思維，物理課是以實驗為基礎的學科，在實驗教學中培養創新思維成為培養學生創新能力的主陣地[2]。就廈門農村生源來說，學生們從孩提時代起對身邊的物理現象充滿好奇，但隨著歲月流失，到初中時，這種好奇心漸漸缺失，甚至只留在潛意識中，所以，教師需要對實驗進行創新設計，創造性地展示實驗現象的“新、奇、美”，以創設創新學習情境，誘導創新動機，激發學生的好奇心與創新思維。通過大量的教學實驗表明，可以通過以下途徑培養創新思維[3]。

一、要有效地培養學生實驗創新思維，教師首先必須具有創新意識，進行實驗創新設計

“意識是思維主體對信息進行處理后的產物，沒有思維主體及思維活動就不可能產生意識”[4]。所以，教師必須要增強創新意識，深入思考，不斷對自己的教學進行創新性地改變。

研究實驗教學三維目標發現：“新、奇、美、易”當之無愧成為實驗創新設計的目標。“新”即是創新，也就是盡量通過實驗創新設計展示學生少見或沒見過的科學現象，以激發學生的創新思考；“易”是指盡可能利用身邊的課程資源進行實驗創新設計，只要有效，“樸素、草根”一點未嘗不可，還更容易引導學生創新實驗。進行實驗創新設計具體方法如下。

1. 運用“相似聯想”進行實驗創新設計

[案例1]滬科版（2012年）八年級物理課本（以下同）P199實驗：兩位工人從一樓搬運物體到三樓，比較做功的快慢。這個實驗在課堂上不能演示，只能借助課件展示。運用相似聯想方法中的形式上相似的事物進行創新設計：收齊數學課本，均分成兩半，完全一樣對稱放置在講臺兩側，請兩隊分別派兩個代表上來實驗，一位計時，另一位同學一本一本地對稱疊放在講臺上，看誰做功快。這樣設計還引入了競賽機制，能獲得真實的體驗，創設了情境，活躍了氣氛，有利于激發學生的創新思維活動，使學生感覺到，物理就在身邊。

[案例2] 在學習飛機升力產生時，運用“相似聯想”引導學生自制簡易飛機模型創新實驗：不規定材料，用兩根長短不一的細輕質棒成90度交叉綁好，在短棒兩側向中間對稱套上上面弧形，下面平的輕質物體例如硬紙片，用膠水在交叉點粘緊，再在長棒靠近末端對稱做兩條尾翼，演示飛行實驗。比引導學生單一用紙做飛機或用竹蜻蜓演示的實驗開放度與思維空間大。

2. 運用“思維的變通性”進行創新實驗設計

在小組合作探究中，運用思維變通，巧用身邊的課程資源代替一些常規器材進行創新實驗，能更好地激發學生創新思維。[案例3]八年級課本P29《探究：速度的變化》：若將用實驗室的斜面、小車、停表等器材進行的分組實驗改為利用身邊的物體分組實驗，并同步書寫報告。同學們興致勃勃地開始了：有的用電子表測時間，有的用手表，有的用脈搏估測。有的把書本一端翹起做斜面，用刻度尺測量書本的長度，再分成兩段，把橡皮擦從上面溜下來，有的用乒乓球……一會兒，有的小組問：“斜面短，時間不好測怎么辦？”、“能否想辦法加長點。”（“師”）同學們想了想，用兩本書連接起來加長斜面，我會心的點點頭。“老師，我們組斜面已經做得很長了，但時間依然不好測？”、“你的斜面太陡了，再想想……”他們立刻放緩了斜面……。其實學生的創意不少，若教師善于引導學生變通思維，利用身邊的資源，多動手創新實驗，是可以做到讓物理走進生活的。

3. 運用逆向思維進行實驗創新設計

在實驗教學中，運用逆向思維中的反向求索的方式進行創新思維，往往收到奇效。[案例4]八年級課本P157“鐵皮罐塌陷實驗”： 罐口打開、裝有少許水的鐵皮罐內的水燒開后，再蓋緊蓋子，用冷水澆鐵皮罐，鐵皮罐被壓扁了。運用逆向思維深入一步：再往塌陷的鐵皮罐上用開水澆，塌陷的鐵皮罐又膨脹起來，反過來佐證大氣壓的存在，能夠很好地激發學生的逆向思維。

4. 運用分合發散進行實驗創新設計

在實驗設計時，若發散思考找到所需實驗器材，與實驗對象進行合并，就可以找到一種新的實驗方法。[案例5]八年級課本P195實驗：用一個動滑輪拉一個重物來探究機械功的實驗。為了更清楚地展示重物上升的高度與繩子移動距離之間的關系，可以在實驗裝置后面豎放一塊貼有白紙的大木板，實驗前后分別標出重物及繩子自由端所處的位置，再連成線，對比二者的長度關系。這樣做看起來只做了很小的改進，似乎小題大做。其實，培養學生創新思維， 就是從一點一滴的小處著手，引導學生一步步地養成思考、求新，最終創新的良好習慣的。

二、通過充分預設、三向捕捉、二次探究、多元評價深化“實驗生成”，培養學生創新思維

蘇霍姆林斯基說：“教育的技巧并不在于預見到課堂的所有細節，而在于根據當時的具體情況，巧妙地在學生不知不覺中做出相應的變動?！边@反映了應對課堂教學生成的重要性。對“實驗生成”進行預設，捕捉，探究，能拓展動態課程資源，在學與教的“學習共同體”中通過深化“實驗生成”培養創新思維。

1. 實驗前的充分預設

“凡事預則立，不預則廢。”為了較好地應用“實驗生成”培養創新思維，教師事先應做好充分預設。雖然“實驗生成”不一定按預設的方向發展，但教師依然要進行預設，因為：（1）充分的預設能使教師處于一種對“實驗生成”隨時進行激發、捕捉的活躍的潛意識狀態；（2）“實驗生成”課程資源的開發、應用需要相應的預案，教師事先要做到心中有數；（3）“實驗生成”預設是教師對實驗創新設計向縱深發展的探索，是提升教師實驗創新設計能力的有效途徑。高質量的預設可以這樣做：（1）深入鉆研教材，分析實驗的知識背景；研究學情：包括學生的思維特點、知識狀況、心理世界等；（2）針對實驗過程中知識、現象等的生成點和學生的“最近發展區”巧妙自問；（3）運用發散思維充分預設學生的回答以及可能出現的情況；針對可能出現的有價值的生成設計應對方案。

2. “實驗生成”的三向捕捉與引導

（1）正向捕捉與引導：演示實驗時，同步關注學生反饋生成的與實驗結論有關的正向信息，進行分析，對有價值的生成資源進行正向引導；分組實驗時，教師主動觀察、交流，挖取正向生成；（2）反向捕捉與引導：在以上的施教行動中，對于生成的錯誤的課程資源，如果能引導學生求證它是錯誤的，反過來佐證結論，也是值得開發與利用的；（3）泛向捕捉與引導：如果出現與本節課無關的有價值的生成，照樣不要放過，運用整個課程一盤棋的思想，進一步加大開放度，進行捕捉與引導。

3. “實驗生成”的二次探究

教師在實驗教學中捕捉到有價值的“實驗生成”時，及時引導學生進行二次探究，是直接利用“實驗生成”促使學生形成創新思維的重要途徑。若出現新的有價值的生成，激勵學生進一步探究，引導學生的創新思維往更深方向發展。

4. “實驗生成”的多元評價與激勵

新課程要求對學生進行多元評價，其中形成性與發展性評價要關注學生的情感、合作交流能力、創新思維能力、動手操作能力等。評價要著力于對后續創新學習行為的拓展、外延進行激勵。“實驗生成”探究的評價也適用此道。評價表見表1。

當然，培養學生創新思維的方法很多，通過實驗創新設計、深化“實驗生成”是其中重要的一種，因為它抓住了物理課是以實驗為基礎的學科本質。在創新思維培養的過程中，我們會遇到很多問題，只要針對問題，不斷鉆研，尋求解決辦法，達成新課程要求的培養學生創新思維的教學目標，為我國構建自主創新型社會，在中學階段打下堅實基礎是能實現的。

參考文獻：

[1]袁振國.教育新理念[M].北京：教育科學出版社，2007：108-113.

[2]教育部.初中科學課程標準[S].北京：北京師范大學出版社，2012：52-65.

[3]余偉.創新能力培養與應用[M].北京：航空工業出版社，2008： 60-72.

[4]張世富.心理學[M].北京：人民教育出版社，2011：113-130.