实验自选法和学生创新能力的培养

曾绍海

实验自选法源于自主学习。自主学习是相对于被动学习的另一种学习方式，自主学习实现的关键就是让学生产生学习的自觉性和主动性。美国未来学家阿布文·托夫勒曾说过：“未来的文盲将不是目不识丁的人，而是不知道如何学习的人。”可见，学会学习是每个现代人必备的基本素质之一。目前，我国的基础教育新一轮的课程改革正如火如荼地进行着，其核心就是提倡素质教育，倡导探究性学习，力图改变学生的学习方式，那么，怎样结合学科教学在课堂教学中培养学生的创新能力呢?

实验自选法就是在这种基础上，结合多年的教学经验，笔者自创的一种在教学中培养学生的自学能力、创新精神的实验教学方法。

1实验自选法与传统实验方法的区别

传统的实验方法在原理和实践上都与实验自学法有较大的区别。传统的实验方法运用时，所研究的题目都是学生已详细学习过，不需要学生去发现。这种方法适用于基础实验和为学生提供的验证性实验，学生只要按简单的方式去重复实验，以验证事实和提供实验结果，由此再进行理论推演，而不是重复这些实验的发现路径，走的是获取知识的捷径。同时，传统的实验中教师是传授知识和技能的主体，学生则被动地接受知识和技能，其实验课题的选择、实验步骤的制定和实验器材的准备等都是教师进行的，实验时学生只需要机械地按照规定的步骤操作即可。其次，传统的实验方法在教材上把实验的原理、步骤甚至是某些实验现象都写得一清二楚，学生就失去了思维和想象的空间。实验前一般经过教师的详细讲解，甚至是操作示范，学生不需要主动思维和创新，依样画葫芦就可以了。

实验自选法则在教师的引导下把学生推到实验的主体地位，在实验的过程中，可以有学生自行选定实验课题、仪器设备、实验步骤等，教师只在提供实验资料和解答实验问题等方面为学生提供服务。还有，采用实验自选法做实验时，教师一般只向学生提出实验任务和要求，而对实验原理、步骤等都不作交待，首先让学生对其进行讨论和分析，并在教师的指导下得出具体的实施方案，学生在实验教学过程中有较大的思维空间和活动空间。在这种实验教学过程中，学生可以自选实验课题，自行选择和组合仪器设备，自己确定实验方法和步骤。作为实验教学主体的学生，可以充分运用自己所掌握的知识和技能，淋漓尽致地发挥自己的聪明才智。

2实验自选法的具体实施

在实际的教学过程中，根据学生的认知过程，实验自选法可以从以下两个方面循序渐进地实施。

2.1实验材料或者实验用具的自选

在初中生物的教学过程中，生物学是学生接触的第一门系统性的实验科学，对实验的方法过程等还十分的陌生，在学生熟悉了实验探究的过程后，实验自选法可以首先从自选实验用具和实验材料人手。

如在进行实验：“观察种子的结构”，教师根据实验的要求提供菜豆和玉米，还另外提供花生、绿豆、小麦、高梁等种子，在实验的过程中引导学生讨论分析使用哪种材料会在最短的时间内取得最佳的实验效果。学生在教师设计的一连串问题的引导下对菜豆和花生、绿豆进行比较，就会逐渐明白花生虽然个体比较大，但胚芽、胚轴、种孔等这个结构没有菜豆明显；绿豆个体太小，观察起来不方便，所以选用菜豆种子是最好的。同样道理，小麦、高梁和玉米比较起来也存在着这方面的矛盾，因此也不适于选用。

在引导学生对自然科学的研究必须以事实作为基础的原则下，教师一改传统的实验过程中将所有的实验用品一一列出，并给出事先制定好的实验步骤进行实验的验证，而是提供一个“实验材料的自选超市”，材料的准备是多种多样的，有符合实验要求的，也有不适于实验的，让学生通过讨论分析本实验可以提出的问题是什么，从而进一步探讨选择最合适的材料进行实验，并分析原因。讨论出合理的结果后，针对已经提出的问题和所选择的实验材料进行实验过程的设计。在这一阶段，教师意图通过分析，让学生学会向真正的科学家一样进行问题的思考和设计，此步非常重要，因为伟大的科学家爱因斯坦曾经说过“提出一个问题比解决一个问题要重要，因为解决问题也许仅是一个数学上或实验上的技能而已，而提出新问题，新的可能性，从新的角度去看问题，却需要有创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。”同时，在不断的讨论分析过程中，学生的逻辑思维、表达能力等也会得到进一步的提高。

如在进行“酒精或者烟草浸出液对水蚤心率的影响”时，教师可以提供以下实验材料：显微镜、放大镜、盖玻片、载玻片、吸管、量筒、50mL的小烧杯、镊子、吸水纸、粗线若干、脱脂棉、蒸馏水、体积百分比分别为1％、5％、10％、15％和20％的酒精溶液、100 mL水／半支的烟草浸出液、50 mL水，半支的烟草浸出液、25mL水／半支的烟草浸出液、可口可乐饮料、牛奶等。因为影响该实验的因素有很多，如水蚤的大小、温度的影响、营养状况的影响等，学生的学习经历有限，一开始都不能将一个科学的实验过程准确表达出来，如有的学生会根据以往的经验提出将一只水蚤放在清水，另外一只水蚤放在相应的溶液如牛奶中，进行对照实验观察水蚤的心率，这显然是不准确的。还有以上的实验所选的用品。在该实验中显然不是最好的，因为牛奶的乳白色对在显微镜下对水蚤进行观察是一个很大的障碍。此时，教师可以根据具体的情况给予学生适当的提示，而学生之间也会进行相互的补充、修正，最终在集体的力量下得出一个准确的实验探究过程。在这其中，学生还可以充分发挥自己的想象能力，根据教师所提供的实验用具对实验的药品重新进行简单的配置。

这样通过实验材料或实验用具的自选既锻炼了学生的观察思维能力，也让学生的归纳总结和表达能力得到进一步的发挥，更重要的是培养了学生的创造思维以及一丝不苟的探究精神和实事求是的学风，让新课程标准的理念在这里得到有效的实施。

2.2实验方案的自选

经过一段时间的学习和训练，学生对探究实验的方案设计的顺序已经熟悉，并掌握了必要的实验技能后，教师就可以引导学生对一个实验目的几个不同实验方案进行分析，并找出最合适本地实际，实验效果明显的实验方案，即实验方案的自选。具体实施过程如下。

寻找实验题目。这是最关键的一点，由于教材编写受到周期和地域性的影响，有的实验在某些地区实施起来的时候不是这么顺利，如“光对鼠妇生活的影响”实验，寻找鼠妇有时也不是件轻而易举的事，这时教师就可以引导学生思考出可以替代本实验的实验方案。

实验方案设计的基本内容：

实验名称：是关于一个什么内容的实验。

实验目的：要探究或者验证的某一事实是什么。

实验原理：进行实验依据的科学道理。

实验对象：进行实验的主要对象。

实验条件：完成该实验必备的仪器、设备、药品条件。

实验方法与步骤：实验采用的方法及必需的操作程序。

实验测量与记录：对实验过程及结果应有科学的测量手段与准确的记录。

实验结果预测及分析：能够预测可能出现的实验结果并分析导致的原因。

实验结论：对实验结果进行准确的描述并给出一个科学的结论。

如“光对鼠妇生活的影响”的实验目的是要学生通过探究实验弄明白非生物因素对生物会产生影响，因此在进行本实验时教师可以采取以下的方法实施：首先对学生讲解在自然界非生物因素会对生物产生不同的影响，并举例说明，然后根据实验设计的基本内容让学生设计一个可以说明非生物因素对生物的生活产生影响的实验。由于此题目与学生生活紧密相连，学生的许多生活经验可以马上和课本的知识联系起来。于是“水对月季花生活的影响”、“土壤湿度对蚯蚓生活的影响”、“温度对茉莉花生活的影响”等在日常生活中较为容易操作的实验方案在学生口中就脱口而出。教师此时就可以组织学生对以上题目的操作性、科学性、准确性等进行讨论，让学生将自行设计的实验方案与书本上的方案进行比较对照，分析优劣，并诱导学生思考是否还有其他更好的方案。在初中生物学课本中，可以实施实验方案自选的实验很多，比如“观察草履虫”，很多学生都改为“观察一滴水中的生物”；探究“酒精或者烟草浸出液对水蚤心率的影响”很多学生都一下子想到了香烟对人体的危害，纷纷设计出“焦油对小白鼠生长的影响”等不同的实验方案。

在指导实验方案形成的阶段，教师还必须指导学生遵循科学性原则、单一变量和对照性原则。

在本阶段的教学过程中，教师的职责已经越来越少地传授知识，而是越来越多地极力于让学生思考，把教师放在从属的地位。在系统研究教材后，教师设计出富有挑战性的问题刺激学生突破课程的束缚，培养、训练学生的求异思维、辐射思维、异向思维、侧向思维、联想思维等创造性思维和批判意识，鼓励学生主动提出、发现和探索问题，使学生真正进入知识世界去求知。由于影响实验的因素有很多，不同时间不同季节出现的问题也会完全不同，有时对发现的问题教师也往往措手不及，但在发现问题时教师不要急于析疑，应引导学生自己发现问题、自我矫正，将机会留给学生，从而不断增强学生的主体意识和创新意识。这样，实验自选法就克服了学生受课本限制的思维定势的影响，开拓了学生思维，提高了学生分析问题、解决问题的能力，激励学生敢于标新立异提出富有新意、与众不同的实验方案，激励学生的创新意识。

3实验自选法可培养学生创新能力

在进行了几年的实践研究后，笔者发现由于实验自选法的实施过程是一个从牵着学生走路到学生独立行走的一个过程，在培养学生的创新能力、培养学生的专注性和独立性，激发学生好奇心和求知欲望等方面起到了很好的效果。

3.1唤起创新意识，激发创新激情

由于一改以往实验的死规定、死限定等制约学生思维发展的因素，实验自选法是在学生初步掌握了实验探究的技能后，教师引导学生对相关的实验进行分析、探讨。这一种新颖的学习方式完全改变了学生过去的从属地位，他们成为了学习上真正的主人，学生的创新勇气被充分唤起，创新意识也被高度激发。

3.2倡导质疑问难

在实验自选法中，确定实验的目的后，教师允许学生在掌握实验原理的基础上根据实际情况，使用不同的器材、不同的实验步骤甚至是不同的实验方案进行实验。这样需要学生在各种因素中进行取舍，对所得的信息进行筛选间，无形中就培养了学生敢于“挑剔”与“批判”的眼光，敢于对周围事物和课本、参考书提出质疑的勇气，“吹毛求疵”并进行批判，敢于发表不同意见，敢于表达与教师不同的观点，逐渐养成不畏权威、独立思考的创新习惯，从而实现完善和超越。

3.3鼓励学生标新立异

大凡创新总是不满足于原有状态，不依常规，在寻求变异中，在对同一个问题从不同方向、从不同角度，用新的方法或途径去分析和解决。在实施实验自选法的过程中，由于生活经验的差异和学习能力的不同，学生提出的方案往往差别很大，这时学习能力强的学生其个人特长就被充分发挥，其求异创新本领也就淋漓尽致的展现。

3.4引导学生善于合作、集智取长

一个人要有所创造、有所发明，除了个人要努力钻研和具有开拓精神外，学会合作，集众人之智慧取长补短，是优秀人才必备的基本素养。在实验自选法中，学生往往要通过小组讨论，才能在集体智慧之下得出一个合理宜行的方案。教师要给学生提供充分的自主活动的空间和广泛交流思想的机会，引导学生独立探索，相互研究，大胆发表不同见解，使每个学生都尽可能发挥个人在小组中的潜力和自己的特长。实践证明，实验前对实验方案的讨论给了学生较多讨论、分析的机会，使学生在知识方面相互补充，在学习方法上相互借鉴，善于合作集智取长。

3.5培养学生的科学作风

科学是严谨的，实验自选法实施的过程中不断的讨论和教师的引导让学生尊重事实，忠于数据，明白那种凑实验结果，弄虚作假的作风是不容许的，非常有利于学生创新人格的形成。