在科學探究活動中培養學生的創新思維

顏志超

摘要：培養創新能力的關鍵在于培養創新思維，長期以來人們一直在探求培養創新思維的有效途徑。當前我國教育課程改革中，提倡運用探究式科學教學方法進行教學與學習，本文在結合科學探究含義及要素的基礎上，闡述了在科學探究學習形式下對學生創新思維的培養。

關鍵詞：創新思維；科學探究

中圖分類號：G633.7文獻標識碼：B文章編號：1672-1578（2014）24-0414-02

當前我國教育課程改革中，提倡運用探究式教學方法進行教學與學習。隨著新課程的不斷推進，探究式教學正在被越來越多的教師所接受、認同，并在教改實踐中加以運用。如何在初中物理探究活動中培養學生的思維能力，如何讓教師不去替代學生的思維，如何能使學生思維在探究活動中真正地開啟、活躍、促進、深化，是擺在我們初中物理教師面前重要的課題。

知識是能力的載體，創新是能力的靈魂。物理教學的重要課題之一就是使學生掌握科學方法，激發和培養學生的創新精神和創新能力，其核心就是創新思維的培養。創新思維是指在已有經驗和知識的基礎上，發現新事物、創造新方法，解決新問題的思維過程。包括邏輯思維能力、想象能力、聯想能力以及直覺和靈感等。創造和創新的核心是創新思維，因為創造性結果主要是創新思維的產物，因此培養創新思維是培養創新能力的關鍵。

能力與素質一直是教學中值得我們深入研究與探討的重要課題。而所有能力與素質中的核心是創新思維能力。一個國家、民族要發展，就必須不斷創新，社會的任何一項改革都是建立在人的創新性思維的基礎之上的。一個人要發展，要有所成就，就必須有良好的創新性思維能力。新一輪基礎教育課程改革提出了科學探究，主要目的之一就是要培養學生的創新思維，為創新教育打開了一個突破口，那么究竟如何充分發揮科學探究的優勢來培養創新思維呢？這是一個很值得探討的問題。

在初中物理教學中實施科學探究活動，既是教學的目標又是一種教學手段。許多物理規律都是經歷了無數次科學探究實驗活動總結出來的，物理學科也是建立在實驗基礎上的。因此，筆者在物理教學活動中，嘗試讓學生在探究活動中來學習物理知識，培養學生的創新思維。

1.在科學探究中質疑提問，培養學生的創新思維的新穎性

善于發現問題、提出問題、思考問題，是一個創造品質的具體表現。物理的發現始于問題，愛因斯坦說過：一個問題的產生通常要比它的結論的得出更為重要。物理探究活動中，可以采用靈活多樣的引導方式，大膽鼓勵學生"求異質疑"，引導學生自己發現問題，提出問題，從而培養學生善于發現的創新思維。

例如："物質的鑒別"課時，筆者曾設計了這樣一個情境，拿出一杯無色透明的液體，叫學生針對這一杯液體提一些問題。結果學生馬上來了興趣，提出了很多問題：這是杯什么液體？它有氣味嗎？它是不是水？它是不是硫酸？它是不是單一的物體（純凈物）？它由哪些元素組成？它能喝嗎？它有味道嗎？……這樣不但活躍了教學氣氛又能培養學生的問題意識。

又如：在探究壓力的作用效果跟什么因素有關時，創設這樣的問題情境，將一張白紙繃緊，平鋪在木頭框架上，在白紙上放上一塊磚，學生驚異地發現白紙沒有被壓破，此時筆者再疊放上一塊磚，學生發現白紙還是沒有破，再疊放上第三塊磚后， 筆者讓學生根據觀察到的現象提出想要探究的問題.磚塊、白紙都是學生再熟悉不過的物品，卻能有如此出乎意料的現象，學生真切地意識到科學無處不在，創造就在身邊，學生探索新的欲望被激活了，思維處于一種高度活躍的狀態中，學生會整合頭腦中已有的各種觀念，試圖從不同角度來思考問題，提出各種假設來解釋這個現象，在一個個新問題，新想法不斷涌現的討論中，學生創新思維的火花也不斷地迸發出來了。

2.通過實驗設計制定計劃，培養學生創新思維的全面性

實驗設計是根據實驗課題所提供的實驗目的，讓學生在已有的物理知識和實驗技巧的基礎上，選擇恰當的實驗方案來解決問題的過程，在這個過程中，學生的各種能力得到有效培養。

在過去的教學中，一線的物理教師都深有這樣的體會：學生學習物理的現象是，教師一講就會，學生自己一做就錯。那么是什么原因造成這樣的現象呢？筆者認為是教師對學生的思維能力的培養上出現了問題。在過去的教學中，都是以教師為中心的課堂教學，學生很少有自主學習的機會和空間。在教學中，教師多講少問，學生多接受少思考，在課堂上學生是被動的接受知識，不管是否理解都得強行接受，這樣的教學忽視了學生的思維能力的形成過程，限制了學生學習的主動性和創造性的發揮。

而科學探究式教學是一種學習方法的培養過程，也是有效的培養學生創新思維能力的過程。在教學過程中通過強調學生自己不斷發現問題、解決問題，甚至創設出問題，能夠擇優解決方案，從而獲取知識、體會科學方法、感受情感態度，從而使學生思維能力得到真正提高。

例如：在研究電流跟電壓的關系時，首先，筆者可以讓學生設計了電路圖，學生發言非常積極勇躍，爭先恐后地上黑板畫圖，學生畫出若干圖形。接著，筆者和學生一起分析采用哪個圖更合適，讓學生各抒己見。學生認為個別圖都可以測出R兩端的電壓和通過R的電流；但有的同學認為要研究電流跟電壓之間的關系，還必須能夠改變R兩端的電壓和通過它的電流。讓學生去創造性的發揮，學生從實驗的目的出發來思考，設計符合要求的方案來，這樣學生既加深了對"電流跟電壓的關系"的理解，又培養了學生的創新思維。

利用同樣的實驗器材，改變實驗條件，要求學生在新的條件下，運用所學的物理規律，創造性地確定實驗方案，創造性地測定相關物理量，創造性地處理實驗數據，從而達到探究新問題的目的。例如，在師生共同利用斜面及質量不同的小鋼球及小木塊來探究影響動能大小的因素后，教師可引導學生利用同樣的器材來探究一下影響重力勢能大小的因素，這樣改變了實驗探究的內容，用同樣的器材，通過改變實驗的條件，讓學生設計方案來探究重力勢能的大小與質量和高度的關系，培養了學生的創新能力。又如：在師生共同探究完滑動摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度和壓力的有關后，教師可讓學生想一想：你們能不能用手中的器材來定量的探究一下滑動摩擦力的大小與受力面積的關系呢？這樣讓學生根據實驗條件的改變，來創造性地探究新問題，從而達到培養學生創新思維的目的。

比如在《實驗：研究平拋運動》一節中教師完全可以讓學生自己探究。為了使學生能夠順利完成我們設定的教學目標，培養學生動手動腦的能力。教師可以在課堂上互動，讓學生自己動設計，自己提出問題，教師可以問題串的形式讓學生進行相互提問，也可以讓學生之間相互討論。如：實驗的目的是什么？怎樣研究平拋物體的規律？怎樣得到平拋物體的運動軌跡？除了課本提供的實驗方案以外，你還能設計出那些可行的實驗方案？

在學生探究的過程中，教師以"問題串"的形式讓學生進行思考，在學生原有的基礎上提出問題，層層推進，把探究過程不斷推進下去，引導學生深入思考，經歷探究的過程，把問題的發現、提出、探究、解決貫穿于教學的全過程，讓學生體驗到解決問題的喜悅感，解決問題的成就感，從而形成正確的物理思維能力。

3.引導并激勵科學探究的進程，培養學生創新思維的流暢性

初中物理課程培養目標之一就是：經歷基本的科學探究過程，學習一定的物理基礎知識，養成良好的思維習慣，在解決問題或做出決策時能嘗試運用科學原理和科學研究方法。為了加強和提高學生在科學探究中的觀察分析和解決問題的能力和創新意識，對學生主動參與科學探究，教師對學生的引導是重要的，而引導工作的重要內容就是根據學生的基礎，通過激勵、鋪墊，使學生具有模擬科學家進行科學探究的基礎，這樣才能通過科學探究來發現規律，得出正確結論。在探究過程中增強學生的基礎，增長他們的能力，提高他們的創新意識。

再如："探究凸透鏡成像的規律"實驗探究中，對于實驗中如何捕捉實像、觀察實像，這本身就是實驗探究的難點。在實驗探究過程中，教師要適時對實驗進程進行引導，實像怎么去尋找，如何才能得到最清晰的像，學生在動手探究中不太注重物距與像距的比較并記錄。筆者在實驗探究過程中針對這一環節對學生進行引導，必要時激勵學生敢想、敢做，正確的給予肯定。學生認識到要完整地探究出凸透鏡成像的規律，不僅要得到清晰的像，而且要觀察像的大小、倒正，尤其還要比較像距、物距。有這一層引導，學生對這個實驗的探究更增加了信心，從這一點上更是激勵學生完成凸透鏡成像的實驗。隨著實驗探究的進行，探究的難點出現了，如何觀察虛像？虛像是光屏承接不到的，這個時候筆者又因勢利導，讓學生回顧在平面鏡成像、觀察水中的魚時，形成的像是如何觀察的，同學們思考并找出虛像，既然在光屏不能得到，只能用眼睛直接觀察。筆者引導學生，把凸透鏡當成平面鏡，把蠟燭火焰當游魚看待，學生終于明白，虛像觀察時需要逆著射出光線的方向去觀察，才能發現它，物和像在凸透鏡的同側，于是同學們在筆者的引導下相互合作，都觀察到了虛像。可以說，這個科學探究，在筆者的不斷引導并激勵下，同學們都完成了這個實驗，探究的規律都很全面，更重要的是學生的觀察、分析和解決問題的能力和創新意識都得到了提高。

4.通過對探究活動中實驗現象分析提出新的探究問題，培養學生創新思維的精進性

從"學會"到"會學"，是教育理念的一次質的飛躍。"學會"是知識經驗的記憶，沒有多少創新的成分，是一種短期的行為；而"會學"是一種長期的行為，它對人的學習的可持續發展有著重要的作用。科學探究能力的形成依賴于學生的學習和探究活動，必須緊密結合科學知識的學習，通過動手動腦、親自感知。如何在物理課中培養學生的探究能力，發展學生的創新思維，成為我們研究的首要問題。

學生在有目的的探究活動中，通過對實驗現象的分析，采取抓主要因素，忽略次要因素，往往能得出一些實驗結論及物理規律。但是，事物的發展總有兩個方面，如果我們在通過實驗探究，得出一般性的規律的同時，不忘對實驗現象中的被我們忽略的其他因素的研究，就會提出一些更有價值的新的探究問題，從而達到提高學生的創新能力，培養學生的創新思維的目的。例如：我們在探究測量小燈泡的電阻的方法時，讓學生在探究小燈泡在不同電壓下發光時的電阻后，引導學生觀察小燈泡的電阻在不同電壓下，電阻是否相同呢？讓學生觀察，發現不同電壓下，燈泡電阻不同，從而得出"導體的電阻與兩端的電壓有關"的觀念，然后引導學生思考這與我們前面學過的影響導體電阻大小的因素與導體的本身的材料、長度、橫截面積有關相矛盾。讓學生進一步分析實驗現象，進行猜想，不難得出：導體電阻可能與導體的溫度有關，然后設計方案進行探究。通過將一段電阻絲與小燈泡、電流表及開關串聯在電路中，然后閉合開關用酒精燈對電阻絲加熱，發現燈泡發光的亮暗及電流表的示數大小發生了變化，不難創造性的得出新的實驗結論及物理規律，即"導體的電阻與導體的溫度有關"的結論。若教師能在教學中持之以恒，讓學生做有心人，注重探究活動中出現的細微現象的研究，一定能使學生的創新思維得到更好的發展。

5.在科學探究中合作交流，促進學生的創新思維全面性

許多資料研究表明，創新人才一個顯著特點就是具有較強的溝通能力。合作交流能有效地提高溝通的能力，在合作交流中學生學會相互幫助，實現學習互補，增強合作意識，提高合作能力，順利地進行探究活動，并分享探究性學習的成果，促進學生的創新思維。

創新思維的全面性也就是思維的嚴密性，是指思維活動中善于嚴格估計材料和仔細地檢查思維過程的品質，是有自我反省的思維。科學探究中合作交流內容呈現形式多樣且具有不同的層次。教師引導或啟發學生思考，組織學生分組討論，讓他們的思維充分發散，形成各抒己見、百家爭鳴的熱烈氣氛，在質疑、釋疑的爭辯過程中提高其辯證批判思維能力，同時也能夠提高其問題意識。通過學生前面的自主學習，課堂的互動探究調動了學生學習的主動性，發揮學生的合作精神。在此過程中讓學生提出自己的問題，討論自己的問題，解決自己的問題，老師的始終是處于指導的地位，不過多的干擾學生的思維和行動，學生的思維空間得到了充分的發揮。但是，當學生充分討論回答問題以后，教師要做好點撥、歸納、拓展問題的工作。如果課堂時間不夠，可以作為課后延伸。或以課后作業的形式，讓學生深究下去，以鞏固學到的知識或規律成果。

科學探究是一種創新活動，是推動創新思維的一種強烈和穩定的動力源泉，也是創新教育的關鍵環節。我們在實際的教育教學活動中，要充分運用科學探究的方式，采用科學探究的內容，學會發現新問題，發現新思路，形成科學的創新思維培養模式。培養學生的思維，要求教師在教學過程中充分體現教學的雙邊性，充分調動學生大膽思考、敢于創新、想出各種各樣的思想觀點。教師不可包辦、代替，只有在學生出現思維障礙時，方可給予指導，從而真正做到"貴在引導，要在轉化，妙在開竅"。

參考文獻：

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