培养初中生科学创新思维能力的探索

董永娟

【摘要】随着经济时代的到来，科技创新日益成为人类一切文明进步的源泉。初中阶段培养学生的创新思维能力显得尤为重要。笔者在日常的教学活动中十分注重培养学生的创新思维能力，通过各种途径，想方设法培养学生的创新思维能力。本文试从创设问题情境、建立假设、设计实验、培养发散性思维能力等方面，来阐述初中生科学创新思维能力的培养途径。

【关键词】科学创新思维能力;发散性思维;培养

随着知识经济时代的到来，科学技术特别是战略技术已日益成为经济和社会发展的决定性力量，科学技术作为“第一生产力”的重要地位日益凸显，科技创新日益成为人类一切文明进步的源泉，成为决定国家或区域竞争力的第一要素。在经济全球化的背景下，科学技术与创新的国际化已经成为不可避免的潮流，各国都在大力发展高科技以争得一席之地。创新的主体是人，而人进行创新的关键又在于思维的转变。概而言之，人类的一切文明，无论是物质的，还是精神的，都是人类创新思维的成果，创新智慧的结晶。

何谓创新思维？创新思维是人类在探索未知领域的过程中打破常规，寻求获得新成果的一种思维活动，它以新颍独特的思维方式解决问题。美国心理学家马兹罗把创造能力分为两种：一种是特殊才能的创造能力，这主要是指科学家、发明家的创造能力。另一种是自我实现的创造能力，其创造成果对社会或他人来说并不是新的，而对自己来说却是新的、前所未有的想法或事物。这种自我实现的创造能力往往是发明创造的基础。因此，在初中阶段培养学生自我实现的创新能力显得十分重要。笔者主要从以下四个方面入手来培养学生的创新思维能力：

一、 创设问题情景，培养学生的创新思维能力。

纵观人类的科学发展史，我们就会发现在科学认识的形成和科学理论的发展过程中，问题意识是科学创新的一条主线，求疑思维是科学探索的一个起点。爱因斯坦曾经说过：“提出问题比解决问题更主要。”诺贝尔奖获得者杨振宁持几乎相同的见解，他说：“问题提得好，等于创造完成了一半。”现代教学论的研究指出感知不是学习产生的根本原因，学习产生的根本原因是问题，没有问题意识就难以诱发和激起求知欲。教学中，要把问题看做是学习的动力、起点和贯穿整个学习过程的主线。以问题来促进思考，通过思考来生成更多的问题，使学习的过程变成不断提出问题，不断思考问题和不断解决新问题的过程。

1、营造质疑问难的良好氛围。

英国的卡文迪许实验室，也就是DNA双螺旋发现的地方，有许多人从这儿走上了诺贝尔奖的领奖台。一个关键的因素就是实验室为所有的人提供了一个民主自由的学术环境。那里的学生可以任意地指出其它同学的错误，任意地对老师的论文发表评论。而老师和同学之间始终保持着良好的友谊，绝不为因为过激的批评产生矛盾。在这样的环境下，思维活动获得了充分的自由，思维能力得到了最大限度的开发。可以说，卡文迪许实验室是一个真正为创新思维提供了宽松环境的地方。

要使学生会疑、善疑、和释疑，教师首先要营造一种和谐、宽松、平等的气氛。对学生要亲切友好，要成为学生的合作者、引导者。课堂上，教师要用充满激情的语言打动学生，用热情奔放的环境感染学生，用丰富的情感内容陶冶学生，以缩短师生之间的感情距离，消除学生过于拘谨的心理，让学生以开放的心态将思维充分调动起来，勇于对教师设计的教学情境提出问题，并有自己的独立见解。课堂上，教师不能因为学生的想法怪诞或答题错误而感到惊讶，也不要因为学生认识肤浅而感到浪费时间，显得不耐烦，更不能嘲笑挖苦学生。而是要细心地呵护学生的自尊心、自信心和提出问题、回答问题的积极性。如有一次，在讲解电磁波后笔者问学生：为什么乘飞机不能开手机，特别是飞机起飞和降落的时候？有个学生马上回答：“会影响身体健康。”话音未落，引起了学生们的哄堂大笑，显然没有答到点子上。笔者说：“回答正确，最终不仅会影响身体健康，还有可能造成生命危险。”然后，详细解释乘飞机不能开手机的原因。只有这样，学生才会感到没有压力，思想开放，才会怀着积极的、乐观的、良好的心态投入到学习中去，才会有新颖独到的见解出现。

2、创设探究问题.的情境。

问题情境是指主体为达到某一活动目的所遇到的某种困难和障碍时的心理困境。创设问题情境，，就是指教师在课堂上通过创设有一定难度需要学生做出一定努力才能完成的学习任务，使学生处于急切想要解决所面临的疑难问题的心理困境中。这样学生就必须进行创造性的思维活动，运用以前未曾使用过的方法去解决问题，他们的创新思维能力就会得到培养和发展。为了使学生全力以赴地投入到发现问题和解决问题中去，创设的问题应产生于具体的情境之中，产生于大自然奇异美妙的现象之中，产生于对事物现象的深刻思考之中。创设的情境要能充分调动提高学生的积极性和主动性，激发学生探索奥秘的强烈欲望。例如，在讲光的色散时，笔者在多媒体上播放美丽的彩虹，当学生陶醉在欣赏美丽的彩虹时，笔者及时引导学生质疑问难。学生纷纷举手发言，提出了一连串的问题：彩虹是怎样形成的？有几种颜色？为什么雨后才出现？为什么是弧形的？等等，一石激起千层浪，笔者创设的情景激发了学生的思维，点燃了学生的探究欲望。接着笔者要求学生自己查资料，设计实验，制造出一条彩虹。然后，再做牛顿发现的光的色散实验。最后学生明白了彩虹是怎样形成的。在学生自己提出问题、查阅资料、设计实验，做实验的过程中创新思维能力得到了培养

二、引导猜想假设，培养学生的创新思维能力

新课程标准对科学探究能力中的猜想与假设环节有这样的基本要求：尝试根据经验和已有知识对问题成因提出猜想。对探究的方向和可能出现的实验结果进行推测与假设。认识猜想与假设在科学探究中的重要性。猜想与假设是一种创新思维，是科学发明的萌芽，是科学不断发展的原动力。伟大的科学家牛顿说过：“没有大胆的推测就不能有伟大的发现。”在人类的科学史上，有很多伟大的发明和发现都来源于猜想。在丹麦物理学家发现了电流的磁现象后，“电能生磁，磁也能生电吧？”法国物理学家法拉第就是在这样的猜想下，经过整整十年的实验，最终发现了电磁感应现象，开辟了电气化的新纪元。猜想与假设可以推动人类去寻找更多、更可靠、更有说服力的证据。猜想与假设及其验证的过程正是创造性思维发展的过程。因此，在科学教学中应把教学过程与培养学生的创新思维统一起来，适时鼓励学生对教学过程中出现的特殊问题进行大胆的猜想与假设，并运用原有的知识与信息进行验证，让学生真正成为知识的发现者、研究者和探索者。例如在讲解月球的概况时，笔者介绍了月球上布满许多大大小小的环形山，即月坑，然后提出了月坑的深度跟什么有关的问题。学生积极思考，提出了以下假设：（1）可能跟陨石的体积有关；（2）可能跟陨石的质量有关；（3）可能跟陨石的密度有关；（4）可能跟月球的结构有关；（5）可能跟下落的高度有关；（6）可能跟下落的速度有关。。又如学生对制水火箭很感兴趣，通过课外制作水火箭，学生掌握了力的作用是相互的这一知识。教师在课堂上要把握契机，适时提问学生，在制作中想到了什么问题？碰到了什么问题？有学生提出：有什么办法可以提高水火箭的发射高度？老师组织学生讨论。通过合作学习，学生认为影响水火箭发射的高度可能与①瓶的形状,②瓶的大小③发射的角度④气温⑤风速⑥瓶的材料⑦质量⑧打进瓶内气体的多少⑨打气筒的规格型号⑩瓶内水的多少⑾瓶的容积等等有关。笔者要求学生根据已有的知识和生活经验，用控制变量法对猜想设计实验进行验证。课堂教学是培养学生创新思维的主战场、主阵地。在日常的教学活动中，教师要精心备课，创设多种教学情境来培养学生建立猜想和假设的能力。，笔者十分注意充分挖掘和利用可以让学生提出猜想与假设的习题，尽可能为学生提供更多的尝试机会，让学生在探究过程中亲身体会到驾驭知识、解决问题的自豪感，从而最大限度地激发学生再探索、再创造的兴趣，使学生的创新思维能力得到了一定的开发和提高。

三、加强实验教学，培养学生的创新思维能力。

法国物理学家波义耳说：“只有实验观察才是思维的基础。”我国著名教育家陶行知先生也说“手脑结合是创新教育的开始”。由此可知，实验在科学教学中发挥着独特的无可替代的功能，尤其是在培养学生创造性思维方面具有特殊的功效。教师要充分重视每一个课堂演示实验与学生实验。科学实验生动、形象，它能牢牢吸引学生的注意力，引起学生强烈的兴趣，激发学生心灵深处强烈的探索欲望。笔者紧紧抓住实验的机会，积极引导充满强烈好奇心的学生仔细观察实验现象，充分突出探究过程。因为过程是科学现象和科学结论之间的纽带，只有搞清楚了过程，才能得出正确的结论。在实验中，笔者十分重视过程，总是留出一定的时间，让学生充分思考，交流得出的实验结论，最后教师总结、补充、完善，从而使学生的创新思维能力得到了培养。例如，笔者将“凸透镜成像的规律”改为探索实验，不是由老师课堂演示告诉学生简单的结论，而是让学生自己通过实验得出结论，即什么时候成实像、成虚像，什么时候成放大的实像、等大的实像、缩小的实像，充分突出了得出科学结论的过程，这比由教师课堂演示告诉学生简单的结论要好得多。

前苏联教育家苏霍姆林斯基说过：“学生的聪明才智来自他们的手指头。”说明学生动手有着不可替代的作用，要培养学生的创造能力，就要培养学生的动手能力，要努力让学生做好每一个学生实验。例如：学生在做洋葱表皮细胞的实验前，笔者要求学生认真预习，明确实验的目的、步骤，明确每个步骤操作的要求和原因，让学生作好充分的准备。实验前，笔者又就关键问题进行了详细的讲解，目的是让更多的学生能成功。当学生在显微镜下找到肉眼看不见的洋葱表皮细胞时，笔者在学生的脸上看到了成功的喜悦、自信的笑容。实验结束时，笔者又让学生充分讨论找不到洋葱表皮细胞的原因。有的说：撕得太厚了，没有对好光；有的说表皮没有摊平，折叠了，没有染色等等，从不同角度分析了实验失败的原因，避免了教材对学生思维的限制，使学生处于主动思维的状态，从而培养了学生勇于探索、勇于创新的精神。

在教学中，笔者千方百计创造机会让每一个学生多动手。为此根据教学内容经常开发实验室布置小制作，教学月相时，要求自制月球模型；教学日食、月食时，要求学生自制月球、地球、太阳的模型，制作模型，学生全身的投入，积极性空前高涨。还有自制甲烷分子的模型，自制地球仪模型，自制水火箭等等。许多学生的模型制作得很精致。这些模型蕴含着学生智慧的火花。笔者及时进行展览，以示鼓励，让学生充分领略成功的喜悦。学生在动手的过程中能最大限度地打开思维的闸门，萌发追求新颖、独特的见解和看法。

四、训练发散思维，培养学生的创新思维能力。

思维按照内容和由来通常可分为逻辑思维、形象思维和灵感思维；按照思维过程的形式特点，又可分为发散式思维和收敛式思维。在创造性思维运用的过程中，最重要和起主导作用的就是发散性思维。发散性思维又叫扩散性思维，辐射式思维，求异思维，是一种充分发挥人的想象力，突破原有的知识圈，从一点向四面八方想开去，并通过知识的重新组合，寻找更新更多的设想答案和方法的思维形式。发散性思维不依常规，寻求变异，对给出的材料、信息从不同的角度，向不同的方向，用不同的方法或途径进行分析并解决解决问题。美国创造心理学家吉尔福德认为，发散思维是创造力的重要组成部分。人们在学习的过程中，只有进行发散性思维才能获得灵活的知识、有价值的知识和创造性的知识，才能从事创造性的活动。一题多解是培养学生发散性思维的好方法，它可以通过纵横发散使知识串联，综合沟通，以达到举一反三，触类旁通的目的。例如，有两瓶无色液体，分别是水和酒精，请你根据它们不同的性质来区分。学生经过充分思考后，纷纷举手回答。小结一下有以下几种方案：（1）嗅气味；（2）取少量点燃；（3）各取少量涂在手上，看谁先蒸发完；（4）加热到沸腾，测出沸点；（5）把它们放入冰箱冷冻室，先凝固的是水；（6）能否洗去衣服上的油 ；（7）各取少量于试管中，加入碘，能溶解的是碘，不溶的是水；（8）用量筒和天平测出密度；（9）把同一木块放在这两种液体中用弹簧秤测出浮力，算出密度。显然，学生要会一题多解，如果没有扎实丰厚的基础知识，没有一定的独立思考能力，就成了无根之木，无源之水。所以要培养学生的发散性思维，一定要重视基础知识的教学。可以说，基础知识是思维活动的基础。知识间内在的必然联系决定了思维的形式。思维时，人们如果能够探索到这种“内在的必然联系”就会有所领悟， 有所发明，有所创造。又如：在设计用多种方法鉴别氯化钠溶液和碳酸钠溶液的实验时，要充分发挥学生的想象能力力、知识运用能力和实践动手能力。为了保证实验设计的有效性，笔者先要求人人准备，设计实验方案，再以小组为单位讨论，总结出最佳方案，然后用多媒体投影到黑板上，让学生指出其中的不足，最后由教师补充归纳得出最佳方案。开放实验室让学生独立实验，教师巡视指导，这对激发学生的创造思维，培养学生的创造意识和创造能力很有帮助，同时学生的学习积极性和主动性大大提高。再如：对于习以为常的指甲，你有哪些想研究的问题，在独立思考的基础上，教师组织全班学生交流。学生提出的问题有：（1）指甲为什么会生长？（2）指甲的生长状况与身体健康有关吗？（3）指甲前部为什么会分层？（4）灰指甲产生的原因是什么？（5）如何治疗灰指甲？（6）指甲的生长需要哪些营养物质？（7）有什么方法能控制指甲的生长？（8）指甲每天能生长多少？（9）为什么有的人指甲上会有裂纹？（10）为什么泡脚时脚趾甲会变软？（11）为什么有的人指甲上会有小白点？学生提出了那么多的问题，连笔者都觉得思维更开阔了，更感觉到了合作的力量。对初中学生来说，这些问题是一个又一个的创意，是创新思维的萌芽，老师有责任催化它发芽成长结出累累硕果。每一个创造发明都来源于奇思妙想。作为老师，我们要随时随地带着智慧的催化剂上路，培养学生的想象力和创造力，让他们的奇思妙想插上翅膀，让他们的智慧迸射出耀眼的火花。

联想是发散性思维的又一个方面。在教学的过程中，教师不能只重视结论的传授，当知识的二传手，而应该让学生积极地参与到教学过程中，展开联想活动，在广阔的思维空间里自由畅想。如讲到光的折射规律时可引导学生联想到光的反射定律，比较两者的相同点和不同点。并且总结一下，日常生活中哪些是光的反射现象，哪些是光的折射现象，哪些是光的直线传播现象。在讲到光的传播时可引导学生联想到声的传播，讲到鱼在水里沉浮时可引导学生联想到潜水艇的发明，讲到昆虫蜻蜓的飞翔时可引导学生联想到飞机的设计，讲到蝙蝠发出超声波来发现猎物时可引导学生联想到雷达的发明。笔者利用一切可以利用的机会来培养学生的联想能力，促使学生产生一些创造性思维的火花。

综上所述，科学课可以通过创设情境、建立假设、设计实验、培养发散性思维能力等途径来培养初中学生的创新思维能力。我们有充分的理由，在老师的辛勤耕耘下，一批又一批有创新思维能力的人才将为国家的科研与生产注入新鲜的血液。

参考文献

[1]浙江省人事厅.科技与创新：浙江人民出版社，2007年10月

[2]靳永慧，甄亚丽，张艳霞.专业技术人员职业道德与创新能力教程：中国人事出版社，2008年4月