在实验探究教学中培养学生的创新思维

吴春霞

创新思维是人的思维活动中最积极、最活跃和最富有成果的一种思维形式。创新思维由逻辑思维和非逻辑思维组成。逻辑思维包括分析与综合、抽象与概括等形式；非逻辑思维包括想象与直觉、发散与集中等形式。创新思维的一般过程是：提出问题—搜寻事实—捕获信息—立论解释。创新思维人人皆能具有，并且是可以训练和培养的。那么，创新思维有效的培养方式是什么呢？

实验探究式教学，是学生在不知道实验结果的前提下，教师指导学生应用已经学过的知识、通过设计实验并实际操作、探索科学规律、从而获得新知识并且加以应用的一种教学方法。一个完整的实验探究活动通常包含提出问题、猜想与假设、设计实验、进行实验、分析与论证、评估、交流等能力要素。学生在实验探究中，合理提出实验假设，科学设计实验方案，正确操作实验仪器，准确记录实验数据，深入分析实验结果，认真分析实验结论。学生实验探究的全过程实际就是学生应用创新思维分析问题、解决问题的过程。因此，实验探究教学是培养学生创新思维的有效途径。

一、创设情景，启发想象，培养学生想象直觉思维

发现问题、提出问题是学生探究学习的开始。问题是指客观存在的事物与人的主体意识之间的矛盾在思维过程中的反映，猜想与假设是根据已知事实或已有知识对事物或现象之间的因果性、规律性做出的尝试性的解释。科学的猜想与假设是离不开想象与直觉思维的。要使学生想象与直觉思维的运用更科学、合理、恰到好处，就要创设情景，引导学生仔细观察实验现象，寻找其中跟原有经验和知识中相似的特征，提出科学合理的假设。例如，学生在已知电磁感应产生条件的基础上要对感应电动势大小作进一步的探究，那么，教师可以指导学生重新观察电磁感应现象。上节实验课，学生已经知道电流表指针是否偏转是与闭合回路中有无磁通量的变化有关的；在本节实验中，当学生观察到电流表指针偏转大小是随着导体或条形磁体运动快慢的不同而不同时，直觉和想象使学生猜测到电动势大小可能与磁通量的变化快慢有关。相同的实验，一样的操作，但不同的观察和认识角度又使学生发现了新问题，并且提出可能的解释。所以，在实验探究教学的开始，教师要努力创设情景使学生发现并提出问题，启发学生想象和假设，为下一步的实验探究打下基础。

二、提示方案，指导设计，培养学生发散、集中思维

设计实验是从操作的角度把探究的猜想或假设具体化、程序化。教师充分把握学生设计实验环节和选择实验仪器的过程，正是培养学生发散、集中思维的好时机。所谓发散思维是从探究对象的某一点出发，由此及彼，产生多种不同的解决办法；而集中思维则是对发散思维所得到的多种方案进行集中、筛选，最后梳理出最佳方案的思维过程。例如，在教学“探究功与速度变化关系”时，为帮助学生设计出科学的实验方案，教师先引导学生变思维的单向性为多向性，通过“什么力对物体作用？我们以往的实验装置可否解决现在的问题？”等一些提示，启发学生设想出多种实验方案。有“重力做功”的方案一，“绳子拉力做功”的方案二，还有“弹性绳对小车做功”的方案三等。针对以上不同方案，教师指导学生依据准确性原则、普遍性原则逐一进行分析、比较，确定“用弹性绳拉动小车”为最佳实验方案。对于具体实验装置和操作步骤，教师指导学生根据实验原理，灵活、综合地运用知识与技能，将其进一步优化和改进。教师指导学生应用发散、集中思维对不同因素进行取舍，对各种方案进行筛选，对实验装置进行优化。学生在思考、设计、评估、否定、再思考、再设计、再评估的过程中，充分经历和体验着创新的过程。

三、把握原理，指导操作，培养学生分析、综合思维

分析与综合思维，指的是在整体考虑下把问题分解为不同部分进行研究，再把各部分汇为整体，综合运用各部分的知识，得出正确结论的一种思维。学生应用分析、综合思维解决问题的过程，实质上就是创新的过程。我们知道，多用电表有电流、电压和电阻三种测量挡位，那么，教师应如何指导学生根据实验原理，应用分析、综合思维设计和制作多用电表呢？首先，教师指导学生对电流表进行改装，制作电流表和电压表。其次，通过对课后习题的引申，找出电流与电压的一一对应关系，使学生深刻理解欧姆表测量电阻的原理。就在学生对三种电表电路原理分别有了正确认识的基础上，教师提问：能否将电流表、电压表以及欧姆表共用一个表头而组合成一体呢？这时，教师的提问能激发学生对多用电表的内部结构进行深入的思考，即对以上的分析进行综合，达到对多用电表电路原理的深刻理解，使学生能够正确设计并制作出简易的多用电表。在实验探究教学中，教师要注重为学生打好思维基础，优化思维结构，以使学生可以应用分析、综合思维将实验探究逐步深入地进行下去。

四、注重分析，引导评估，培养抽象、概括思维

实验数据并不等于探究的结论，它是对实验事实的客观记录。探究的结论应是在分析处理数据的基础上通过论证所得出的具有普遍意义的规律。这一分析论证过程恰是应用抽象思维与概括思维来完成的。所谓抽象思维是把客观事物或现象间共同的、本质的属性提取出来，并与非本质属性分离开来的过程。概括思维是把抽象事物间共同的、本质的属性联合起来的过程。例如，在“楞次定律”教学中，观察实验每一步呈现的现象，分别记录原磁场方向、原磁通量的变化情况，感应电流方向及感应电流的磁场方向等。当学生面对这诸多方向而找不出感应电流方向到底与哪个方向有关时，教师引导学生以感应电流的磁场方向为中介，将感应电流方向与磁通量变化建立联系，抓住本质，寻找共性，最后概括得出应用“楞次定律”判定感应电流方向的方法和步骤。再如，在“探究碰撞中的不变量”实验中，学生将“单摆、打点计时器、气垫导轨和研究平抛运动”等实验方案（包括弹性和非弹性碰撞）应用于实验后，均取得了正确的实验数据，并以数学表达式的形式展出自己的实验结果。这时，教师引导学生对各个表达式进行比较分析、评估交流，然后以各组统一的实验结果为依据，抽象、概括得出最具普遍性的探究结论。

应该说，想象与直觉、发散与集中、分析与综合、抽象与概括等不同的创新思维形式，在实验探究各环节中的应用不是各自独立的，而是交叉综合的，当学生的创新思维得到一定的培养和提高以后，便会综合应用创新思维的各种形式把握好实验探究的每一步。

“播种一种行为，收获一种习惯。”在以学生为主体的实验探究式教学中，教师通过创设情景、提出问题、激发猜想、合理操作、指导探究，能培养学生的创新思维，使学生最终做到“问题自己提，思路自己想，方案自己设，实验自己做，疑难自己解，错误自己改，结论自己得”。