科学实验中对学生创新思维的培育
摘要:创设问题情境,进行开放性教学,是实施创新教育的有效措施，是培养学生创新思维能力的一种有效手段。科学实验创新思维实施途径思维是人对客观事物本质特征和内在规律性联系间接的、概括的反映。21世纪是创新知识的世纪，小学阶段是学生思维能力与思维品质形成的关键阶段。科学是以实验为基础的自然科学，科学实验是科学研究的手段。
关键词:科学实验;创新思维;实施途径;
思维是人对客观事物本质特征和内在规律性联系间接的、概括的反映。21世纪是创新知识的世纪，小学3—6年级阶段是学生思维能力与思维品质形成的关键阶段。科学是以实验为基础的自然科学，科学实验是科学研究的手段。因此小学科学教学，素质教育中科学实验创新思维的培育显得尤为重要。
小学科学中的创新教育不是去开拓和创新未知的知识和知识体系，而是创设一定条件和氛围，引导、启发学生去摸拟、探究原科学家的实验活动过程，发现“新”现象，通过联想、判断、推理和综合分析，归纳出物质呈现如此现象的本质和规律，这就是小学科学实验中的探究性创新教育。探究创新实验的基本规律是:自己提出问题→建立假说→实验探究→得出结论→重建知识→能力形成。笔者通过对教学实践的反思，深深地体会到:科学实验中创新思维培育应从以下几方面入手:
一、转变教学观念，改善学生的学习方式
新课程标准明确地指出，要改变课程过于注重知识传授的倾向，强调使学生形成积极主动的学习态度，使获得基础知识和基本技能的过程同时成为学会学习和形成正确价值观的过程，突出了探究性学习过程,使科学知识内容由简单的获取向理解科学过程转变。作为教师，怎样适应新的挑战，在教学中实现新课程标准的目标，体现新课程标准的特点，需要我们大胆尝试，特别是在科学实验的教学中，突出学生的主体性，使他们积极主动参与进来，通过对科学实验中的创新思维培育，使他们体会到科学知识其实就在身边，实现“从生活经验走向科学学习，从科学学习走向生活经验”，激发学生学习科学的积极性。
要改善学生的学习方式，关键是教师要树立正确的教学观念。现代教学理论认为，教学作为一种培养人的社会实践活动，是以增强学生的主体意识，发展学生的主体能力和培养学生的主体人格为目标的。在教学活动中，学生的学习是通过自主活动对知识意义的建构过程，而不是一种简单的接受过程。因此，当教师充分尊重学生的主体地位时，在教学过程中就不会独霸讲台，一味“灌输”，而会采用恰当的教学策略，促进学生积极主动地投入到学习活动中。
以上充分表明，科学实验中的创新思维培育，教师应舍弃传统的科学教学片面强调知识和技能目标，必须指导学生运用已有的知识和技能，充当新知识的探索者和发现者的角色，把培养学生的实验创新思维，提高科学素养在首要的位置。
二、创设问题情景，激发学生的学习动机
探究是从问题开始的，发现和提出问题是科学研究的开端，养成质疑的好习惯是科学研究的保障。在教学中，教师要善于创设问题情境，通过实验、观察、阅读教材等途径引导学生发现问题，以问题为中心组织教学，将新知识置于问题情境当中，使获得新知识的过程成为学生主动提出问题、分析问题和解决问题的过程。在科学实验中教师的教学设计要根据不同的课题内容创设学习情景。
以《能量转换》一节新授课为例，教师一进入课堂即出示一只手电筒，然后问同学们里面电池储存着什么能量，然后打开电筒让学生感受有光的存在,当学生惊喜地发现:电筒一打开里面的电能就能转换成光能。教师趁热打铁，告诉学生:能量可以从一种形式转换成另一种形式。同学们如有兴趣，马上搓一搓手体会其中的能量是怎么转换的。同学们的兴奋点一下子达到顶峰，在这种兴奋心理驱使下，无须老师提出要求，几乎所有的学生立即全身心地投入到动手操作的科研实践活动中。通过自主实践,他们真正体会到了学习的轻松和愉悦，无形之中培养了自身的探究意识，提高了自己的实验动手能力。
在课堂教学中，“设置科学问题”也是创新思维培育过程中的一种好方法。例如，在学习《变色花》时，着力合理开发和有效利用实验资源，把教材演示实验改成分组实验，把事先配好的纸花、碱水、白醋、紫甘蓝水、PH试纸发给八个学习小组，老师演示将紫甘蓝水喷向花朵和叶子都是白纸，一喷就变成红花绿叶。学生不由的觉得很神奇，会得出以下问题:
(⑴纸花和叶子为什么会有不同的颜色?
(⑵纸花是不是叶子和花朵不一样?
(⑶我们做会不会也有老师这样的效果?
这样处理，使学生的学习方式发生了根本性改变，新课程倡导的自主、合作和探究性学习在课堂中得到充分的体现。经过这样的学习，使学生一步一步地接近目标:“紫甘蓝水能使酸碱溶液发生不同的颜色变化”“酸红碱绿”，更重要的是在探究性学习过程中，使学生经历了发现知识的过程，久而久之，学生就会主动探索知识，总结规律，学会思考，学会学习。
三、改进实验教学，激发学生的探究兴趣
“探究性学习”以学生的现实生活为基础挖掘课程资源，注重以学生的直接经验和体验为基础运用学科知识。例如在讲《拓展》的加热有金鱼的试管上部，看在下部的金鱼有没有危险时，先让同学们猜金鱼有没有危险，再有学生操作来验证自己的猜想。小学生对于这种“出乎意料”的奇异的实验现象会感到新奇和兴奋。教师要因势利导，引导他们思考:为什么会金鱼没有危险?原因是什么?这样会使学生的兴趣得到不断地提升和发展。一个简单的实验，会让学生联想到热传导的方向和物体的导热性。
通过教材中“讨论”“家庭小实验”，“研究性学习的课题”、“阅读材料”、“资料”等栏目学生尤其感兴趣，这些栏目使学生的兴趣从课堂一直延伸到课外。
科学实验探究不仅要求掌握一定的科学知识和实验技能，而且要求学生能灵活运用这些知识和技能，因此设计探索性实验，在激发学生的创新意识，培养学生的创新意识和创新能力等方面有重要作用。
在课堂教学上要注重让学生亲自设计实验进行实验探索。例:如果没有金鱼我们如何做上面的实验，最后老师引导，学生有如下设计方案:
(⑴利用温度测量加热前的水温;
(⑵)加热后分别用温度计测量加热部位的水温，和试管下部的水温;
(3)对比加热后上部和下部的温度，就可知道金鱼是否有危险。
经过讨论，学生们会觉得方案可行，可以得出实验的结论。对于课堂演示实验如此，对于课本内容设计实验的也要大胆设计，进行创新。在科学实验教学中，经常让学生自己设计实验，或利用实验进行问题探索，会不断增强学生的探究创新意识，提高学生的探究创新能力，也能激发学生对科学探索的精神及兴趣。
四、实施开放教学，拓展学生的思维空间
探究式教学不是先将结论直接告诉学生，再通过演示实验或学生实验加以验证，它是通过“做”来学习的。学生自主参与通过各式各样的探究活动诸如观察、调查、制作、收集资料等，亲自得出结论，使他们参与并体验知识的获得过程，建构起新的对自然的认识，并培养科学探究的能力。这种通过多样、复杂的活动情境来获得知识的教学方法，可以使学生从多角度深入地理解知识，建立知识间的联系，从而使他们在面对实际问题更容易地激活知识，灵活地运用知识解决问题。也只有这样，学生的学习才是积极主动的，才能够真正激发学习的内在动机。例如，为验证物质的性质，教材中安排了许多功能单一的简易实验，如果在教学中特别是在总复习时，引导学生自己动手，将这些简单实验采用横向串联，纵向延伸的方式组合起来，设计成综合实验、系列实验，既可以使所学知识系统化，网络化，又可以提高学生的实验能力和创新能力。在学习《太阳灶》一节时，器材室没有实验材料，在市面上也很难买到,怎么办呢?这是大家都很犯难，我们教师就可以引导，太阳灶是让太阳的能量汇聚，那我们以前学过的那样器材有汇聚的作用?同学们一下想到了凸透镜（放大镜），从而这个实验就可以改进替换，达到理想的实验效果。
许多科学实验存在一定的深化空间，教师能根据教学内容的需要和学生的知识水平，启发引导学生对这些实验进行更深层次的探究，从多角度、多方位、充分发挥实验的探究功能，也能起到启迪思维、培养能力的作用。例如，在学习制作空气动力的小车时，本操作，虽然难度大了，所用的材料、用品也多了，但是同学们的探究热情高，他们通过独立思考、小组讨论、动手实践，最后基本上都能设计出比较合理的小车，获得了创新成功的喜悦。
渗透实验探究意识，把书本知识与生活结合起来，产生实验探究的源动力和内在需要。为了巩固实验探究意识或检验探究效果，对实验现象的观察和分析，对实验装置的设计，对反应条件的控制，对反应机理的研究，本身就是一种探究学习。“科学实验探究性学习”应与生物、物理、地理、化学、计算机不同学科知识相互联系，通过对知识的综合运用去完整地认识整体的客观世界。在安全、可行的原则下，让学生各自发挥自己的聪明才智，探索各种合理的方法，设计各种可行的方案。
实验创新可训练学生灵活运用创造思维方法，同时又能促进学生自觉地、有意识地去进行创新，并不断提高自己的创造能力。
五、加强师生互动，培养学生的科学精神
由于本质往往深藏于现象的背后，人们容易找到的是事物间表层的、非本质的联系，加上学生认识上存在差异，对同一个现象往往有不同的解释是很正常的。实验探究，最看重过程，属于教与学中最纯粹最美好的一部份，它诠释了梦想、勇气与探险精神，也意味着新奇、执着与成功。当学生公布自己的解释时，别的学生就有机会就这些解释提出疑问、审查证据、挑出逻辑错误、指出解释中有悖于事实证据的地方，或者就相同的观察提出不同的解释。于是每一位学生都需要面对不同的解释结果并展开讨论，讨论中往往会引发新的问题，导致进一步的求证活动和最终建立在实验基础上的共识。在学生做实验的过程中，教师应做到:给学生充分思考的时间，给学生发问的时间，给学生批判的时间。就如教育家所说的:“凡是儿童能够自己做的，应该让他们自己做，凡是儿童能够自己想的，应该让他们自己去想。”学生在自学探究基础上不能自行解决的问题，即可组织学生合作探究，多则班级全体参加，少则几个人，形式灵活多样，让学生充分对话、答辩、争论、教师只需在关键处加以点拨。
“探究性学习”在合作探究的过程中，从资料的搜集与分析，假设的提出与验证,学习成果评价直至意义的最终建构都需要学生相互交流信息，共同分享学习成果，培养了团结协作精神，构建民主和谐气氛，促进思想情感交流，也增进了友情，形成良好的个性品质，达到高层次的情感目标。
总之，实验探究是开发学生创新思维的有效途径，方法形式一定要灵活多样。
参考文献:
1、小学科学课程标准（实验稿)北京，北京师范大学出版社，20032、孟令宝熊言林《科学教育》2011.7
3、曾国琼《小学科学教学参考》2011.12
4、胡美玲等《科学教师教学用书》(M北京,人民教育出版社瞭2002
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