让学生的创新能力在实验中成长

张元彩 浦江县实验中学 浙江金华 322200

创新是一个民族的灵魂，培养中学生的创新能力是我国素质教育的终极目的。科学作为以实验为基础的一门学科，历来受到学校、教师、学生的高度重视。但在教学的实际中，教师往往重视基础课程教学，忽视实验能力的培养，抑制了学生的思维和创新能力，这与新课标教学要求不相符。科学实验课是课堂的重要组成部分，很多结论都是通过实验得出的结果。因此，上好实验课对于培养学生的科学素养，提高学生的学习兴趣，增强学生的学习能力至关重要。随着新课改的全面实施，怎样在新的教育理念下，通过实验教学来培养和发展学生的综合创新能力，从而提高学生自身的基本素质,是值得我们每位教育工作者深思的问题。为了探索在实验教学中如何更有效地培养和发展学生的综合创新能力，本人通过几年的实验教学实践，谈谈几点自已的看法和做法。

一、转变教师的教育观念，正确认识实验对培养学生创新能力的重要性

目前实行的初中科学教师定量工作制中未考虑实验这项繁琐复杂的工作任务，消弱了实验这一环节。由此而引发了某些教师“做实验不如讲实验”，“讲实验不如背实验”的荒谬作法。这一现象严重妨碍了培养具有创新能力的人才。教师首先应该认识到，教育不应该仅仅是训练和灌输的工具，它应该是发展认知的手段。初中科学教学确定以实验为基础，用实验来激发学生的学习兴趣，充分发挥学生参与教学的主动性和积极性，培养他们操作实验、设计实验的实践能力和创造能力。只有学生的积极参与，才能使学生达到掌握实验技能、养成科学的实验态度和提高自身实验素质的目的，从而学会运用实验手段解决科学问题。

其次，要认清的问题是创造力与智力的关系。心理学研究表明，创造力与智力的发展并不同步，而某些教师比较喜欢智商高的学生而不喜欢创造力强的学生，因为创造力强的学生往往有更多的不合乎传统的兴趣，他们常常探究那些特别不符合“教学常规”要求的知识领域，为教师增加了教学负担。实际上，教师的这种看法已经束缚了学生创新能力的发展。

再者，随着科学技术的飞速发展，现代教育技术进入课堂，给传统的科学教学模式注入了活力。但在具体的实施过程中，还必须根据实验教学的内容选择恰当的教学手段，避免因使用现代化的教育技术而引出新的问题。有些教师过分追求先进的教学手段，迷恋于各种电教仪器和多媒体教学的模拟实验，让学生看看了事，不重视让学生看实物，动手实际操作，放弃了运用实验的直观教学方法。这一做法只能造成学生记实验、背实验，使学生失去了锻炼自己创新能力的机会，这样不仅挫伤了学生学习的积极性，而且严重影响了培养具有创新能力的人才。

二、改革陈旧的实验教学模式

大胆改革不适应新形势下中学实验教学模式，科学设计实验教学程序，优化实验教学过程、实验教学方法和培养创新能力，建立起“引导—探索—实验—掌握”的教学模式。这种教学模式应当充分发挥教师的主导作用，突出学生的主体地位。教师要充分相信学生，使学生主动参与实验．课本让学生看，实验让学生做，问题让学生提，思路让学生想，疑难让学生议，错误让学生析。让学生独立设计实验，最大限度地调动学生自主学习的积极性和主动性，充分发挥学生的创造才能，培养他们的创新意识，变单向信息传递为双向式、多向式信息传递与交流。教师在课内只讲重点、关键点和注意点，发挥好主导调控作用。

就分组实验来讲，在同一时间全班同学用相同的仪器，同一种方法，在规定时间内做同一个实验，最后得出同一个结论，这样就有可能导致部分学生看别人怎么做，自己就怎么做，特别是两人合做时，有极少数学生只看不动手，也不留心观察实验，不记录有关数据，更谈不上去思考。这种教学模式不利于提高学生发现问题和解决问题的能力，不利于引导学生突破固定思维模式的障碍，不利于学生创新思维方法的形成，不利于学生智能的发展，更谈不上培养学生的创新能力。教师在教学中应该按照教学大纲规定必做的分组实验，采用一人一组，总体安排，并将学生分成三种类型：第一类是理解能力差，反应较慢，动作缓慢；第二类是思维敏捷，动作粗糙；第三类是独立思考，动手能力强。不管哪类学生整个实验过程全部由学生自己独立完成，教师必要时答疑引路。另外还要改革实验报告的书写，实验报告不要求统一的格式，只要求与实验相联系，写出本实验成功的关键、有何不足等有关内容。

三、引导质疑，培养学生的创新思维。

爱因斯坦曾说过：“提出一个问题，往往比解决一个问题更重要”。这表明了质疑对学习和创新的重要性。疑是创新的前提，是思维能力的动力，是创新能力形成的基石。引导学生质疑和释疑的过程即是学生创新能力的培养过程。因此，鼓励质疑问难和求新求异，是培养学生创新能力的关键问题。创新教育要求教师应积极主动地创设宽松的学习氛围，鼓励学生开动脑筋，大胆想象，积极提问，勇敢质疑。教师应因势利导通过新奇有趣的实验激发学生的求知欲望，多用探究、启发教学，多刨根问底。

比如我在上生物部分“光合作用”这一实验中，先引导学生质疑：为什么要预先让天竺葵“饥饿”？加入酒精的目的是什么？为什么叶的遮光部分不变色，而曝光部分变成蓝紫色？让学生思考能否用其他方法来验证光合作用。有些学生在实验过程中因操作错误等，导致观察不到正确的实验现象。此时，教师应帮助学生进行分析，找出出现错误的症结所在。通过亲身实践，学生对实验中出现的各种现象感到很好奇，教师要利用这一因素，激发他们对实验现象进行分析、推理、综合等，总结成功的经验，分析失误的原因。

质疑是思维的开端，是培养学生创新思维能力的动力源泉。因此，教师在教学中要鼓励、放开学生积极讨论、争辩，敢于对书本、生活经验提出疑问。发现问题，大胆怀疑，探奇索引，寻根问底是创造的开端，是创造型人才的重要品质。要培养创造性思维能力，就要鼓励学生敢想、敢怀疑、敢问。即使某些问题是可笑的，某些发现是错误的，某些探索是失败的，教师都应及时表扬他们的创新意识，并帮助分析错误、失败的原因，为学生创设民主宽松的环境，生动活泼的学习气氛可让学生愉快思考，大胆设想，从而最大限度地激发他们的创新思维火花，发展创新思维能力。

四、通过创新实验设计，营造创造空间，培养创新能力

实验设计是教师对实验教学内容进行总体规划过程，或者是学生根据自己所学的科学知识和技能，独立或在教师的启发指导下，灵活并创造性地对所提出的问题寻找解决方案。在设计实验的过程中，学生主体参与意识强，思维异常活跃，创造潜能得到了开发，当他们根据所设计的方案完成了实验时，便会产生成功的愉悦感，从而使创新意识和创新兴趣得到了强化，创新能力就得到了提高。所以在实验教学中，教师通过不失时机地设置疑惑，制造悬念，营造强烈的问题情境，引导学生通过实验进行积极的探索，这对促进其手脑结合和创新能力的培养是大有益处的。

例如：Cu与浓HNO3反应的实验，按教材的要求完成实验，产生的NO2易污染空气，为了减少污染，可设置下列问题并讨论，①请同学们设计当实验现象明显时，若要及时停止反应，可采用什么方法？为什么？学生经过讨论提出多种方法：如加水冲稀；用冷水冷却试管；将试管中的混和物迅速倾倒入水槽中或倾倒入NaOH溶液中；将铜及时拿出等。显然加水冲稀是违背实验原则的，用冷水冷却不能停止反应，而将Cu及时取出并迅速投入NaOH溶液的方法是可行的，但试管中的铜片如何取出？有没有使操作简单易行的铜片代替品？又是一个问题，再让学生讨论，最后得到答案是将一根一端绕成螺旋状的铜丝代替铜片。这样，如果要立即使反应停止，只要把铜丝拉出试管即可。②将一根铜丝插入到微热的稀硝酸中，在接近液面上方容易产生红棕色气体，干扰实验现象，为什么？如何设计实验才能明显观察到试管内的无色气体呢？学生会动脑思考，讨论得出在插入铜丝前先加入少量的NaHCO3固体把空气排出试管，或先将燃着的木条伸入试管中直至熄灭，除去试管中的氧气的结论，再提出问题，以上方法哪种较好？学生讨论得出用NaHCO3较好。

其实，学生创新能力的培养，主要是让学生领悟如何进行知识、思维、能力的转换，以基础学科知识去应对千变万化的实际问题，例如在演示氨气的喷泉实验时，可提出下列问题：

① 氨气的喷泉实验，可否用稀盐酸代替水？为什么？

② 能不能用CO2和NaOH 溶液或氯气和NaOH 溶液作喷泉实验，为什么？

③ 可否不利用化学反应而产生喷泉现象？为什么？

让学生自己设计实验方案，逐一认真实验，仔细观察实验现象，并进行归纳总结得出正确结论：下边气压大于上边气压，且有足够的压强差。这样的实验教学，培养了学生的创新精神，丰富了学生的思维，学生的创新能力也得到进一步的加强。

通过实验教学设计，引导学生通过手的操作，眼的观察，脑的思维得出正确的结论，充分地培养了学生思维的严密性和思维的批判性，从而提高学生的创新能力。所以教师在实验教学中应有意识地进行创新实验设计的思维导向，这是知识点学习和创新能力培养之所在。

五、积极开展探究性实验教学，发展学生的创新能力

探究性实验是相对于验证性实验的一种新的学习方式，它是由学生自己运用实验手段在获得现象和数据的基础上得出实验结论。探究性实验突出了学生的主体地位，要求其自主地获取知识。探究性实验教学较课堂教学有更广阔的活动空间和思维空间，可以激发和满足不同层次学生的探索与创新欲望．学生在自己“探索”科学规律的实验过程中可以把动手和动脑结合起来，锻炼和培养自己的创新能力。因此，在教学中教师可以把某些学生实验和演示实验设计为探究性实验，可以选取一些合适的、需要探索的问题作为实验内容，在教学中利用新旧知识间的联系提出需要解决的问题，并设计一系列有针对性、启发性的问题作为铺垫，引导学生在运用知识的探索过程中有所“创新”地解决问题。教师应让学生明确探究性实验的基本环节，并在实验仪器的选取与操作、实验现象的观察、实验数据的处理、实验故障的排除及结论的得出等一系列环节中，及时对学生进行指导，使学生在相对独立的实验活动中体会创新的艰辛与愉悦。

例如：在学习了氯水的组成——水、氯气、盐酸、次氯酸后，有一个是验证次氯酸漂白性的实验（a为干燥的有色布条b为湿润的有色布条），可以进行如下探究。①在反应开始前，根据广口瓶中a、b颜色不变的现象可得出什么结论？（空气和水没有漂白性）。②实验开始，往广口瓶中通一会儿氯气后，从a和b中的现象可得出什么结论？（氯气没有漂白性和氯水有漂白性）。③为了确证是使湿润的有色布条褪色，你认为还应增加一个什么实验？（将盐酸滴入到有色布条不褪色，说明盐酸没有漂白性，证明有漂白性的物质只能是次氯酸）。这样，经过实验探究既弥补了书上实验的不足，满足了学生渴望成功的心理，又提高学生创新能力。

为了使创新能力的培养长期化，我们也可以密切联系生活实际，让学生在日常生活中展开实验探究，对于学生想做的一些探究性实验，可先让他们去查阅有关资料并补充相应的知识，然后与他们一起形成探究方案，开放实验室，放手让他们独立实验。如：大气压是由于大气受到重力而形成的，那么各地空气密度不一定相同，大气压相同吗？这一问题引导学生思考，可以让学生自己利用针筒进行实验，把针筒的针头拔下用手堵住并向下推活塞，分析筒内空气密度及气压的情况，然后引导他们进行分析、延伸：平原到高山上气压怎样变化？不同地区煮饭应用什么锅？通过自主探究实验一步步得出科学规律，学生既感兴趣，又激发思维。

探究性实验教学是一种依赖于实验解决问题、获取知识规律的教学模式，具有很大的开放性和灵活性。在此过程中学生以主动的方式掌握科学知识、提高科学素养，因此这种教学方法对激发学生思维、培养学生创新能力具有极其重要的意义。如果实验中某些现象与书本结论不相符，应鼓励学生自己提出独到的见解，这样探究性实验在不知不觉中培养了学生的创新能力。

六、课内外结合，培养学生的创新能力

知识的积累只是学生创新能力培养的起点，但知识不等于能力。创新能力不是靠老师的“教”和学生的“学”得来的，而是必须通过学生的“练”和“做”养成。科学课外活动是课堂教学的延续和必要补充，是培养学生创新思维的重要阵地。正确引导学生走出课堂,进行课外实验可以进一步引导学生关注社会，关注生活，利用科学知识解释、解决实际问题，从而更好地拓宽实验功能，培养实验兴趣，提高养创新能力。因此，培养学生的创新能力，就必需加强对学生的实验训练和实践。除做好大纲要求的实验外，要因时、因地、因人制宜地开展丰富多彩生动活泼的课外活动，让学生到大自然中去，到社会中去，到日常生活中去，引导他们去发现、去体验、去应用、去创造。

例如：我根据教材中植物根的向水性、向肥性教学内容，增加了一个课外实验，让学生自己选材，自己设计操作步骤，把植物的根培养成各种几何图形。学生们的积极性被大大地调动起来了。他们绞尽脑汁，展开想象的翅膀，设计实验方案，寻找实验材料，精心护理。各式各样的根培养出来之后，再以小组为单位进行评比，评出最佳设计奖，最佳效果奖，最佳创意奖……。教材设计了较多学生易学易做又有趣的课外实验，我们要充分利用好这些资源，认真组织，使每一位学生都想参与到这些课外实验中。学生参与课外实验既巩固了所学的知识，又提高了他们的动手能力、思维创新能力，拓展了他们的知识领域。学生的独立思考、创造精神和良好的学习方法，将使他们终生收益。教师在实验教学中应该大胆尝试、大胆放手、不怕失败、绝不代办。

综上所述，实验为培养学生的创新思维和创造能力提供了最佳环境。它对学生都有很强的感染力，能激发学生的创造动机，在学生心里播下了创新的种子。因此，教师应重视实验的教学研究，增强创新的教学意识，把实验知识，实验方法与实验操作与培养学生创新能力有机地结合起来，调动学生的多种思维因素，鼓励学生思维的独创性，使他们始终处于不断探索的情境之中，主动实验，仔细观察，积极思考，这样，学生的创新能力就能得到更好的提高。