在科學(xué)探究活動中如何培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力

1、在“科學(xué)探究”活動中如何培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力本文提要：根據(jù)新課程的理念，結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)教學(xué)的真實需求，為實現(xiàn)全面提高全體學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)的總目標(biāo)，通過讓學(xué)生在“科學(xué)探究”活動中體驗科學(xué)知識獲取過程，來培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神、科學(xué)態(tài)度和創(chuàng)造能力，結(jié)合自身教學(xué)實際做法，償試了利用“科學(xué)探究”活動中讓學(xué)生參與“實驗設(shè)計”，著眼培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維能力，提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)。關(guān)鍵詞：課程改革課程理念科學(xué)科學(xué)探究實驗設(shè)計 創(chuàng)造性思維能力科學(xué)素質(zhì)當(dāng)今世界，已邁入科學(xué)技術(shù)日新月異，知識經(jīng)濟初露端倪的信息時代，國家之間的綜合國力的競爭，歸根到底是教育的競爭，所以當(dāng)今時代需要一大批能適應(yīng)未來社會要求的創(chuàng)造型人才。隨課程

2、改革的進行，新課程的全面實施，科學(xué)教學(xué)明確要求提高全體學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)，重點培養(yǎng)學(xué)生的“科學(xué)探究”能力，讓學(xué)生體驗科學(xué)知識的獲取過程，從小養(yǎng)成科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度。教學(xué)的功能應(yīng)是交給學(xué)生獲取知識的方法，為學(xué)生終身的發(fā)展奠定扎實的學(xué)力基礎(chǔ)。新課程體系在課程功能、結(jié)構(gòu)、內(nèi)容等方面都較原來的課程有了重大創(chuàng)新和突破，突出了“科學(xué)探究”活動，十分注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力等各種能力?？茖W(xué)與現(xiàn)實生活密切相關(guān)，容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣和培養(yǎng)學(xué)生的“創(chuàng)造精神”。在“科學(xué)探究”活動中去培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力，這是時代的必然要求，更是適應(yīng)現(xiàn)代教育發(fā)展的實際需要。在真實的教學(xué)過程中進行不斷地思考，努力在科學(xué)教學(xué)

3、中尋找一種“有效”教學(xué)方法，如何通過在“科學(xué)探究”活動中一個重要環(huán)節(jié)：即通過學(xué)生參與實驗設(shè)計過程和自主協(xié)作實驗完成過程，初步的實踐取得了一些成效，并引發(fā)必要的思考和總結(jié)。 自然科學(xué)是一門以“實驗”為基礎(chǔ)的實踐科學(xué)，而實驗作為學(xué)生的一種基本的，同時也是主要的實踐活動形式，它在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力方面就有著重要的作用。所謂實驗設(shè)計題，就是要打破常規(guī)的測驗?zāi)芰Φ姆椒ㄖ唬髮W(xué)生在給定一些特定的器材和明確具體任務(wù)下，去創(chuàng)設(shè)實驗條件并設(shè)計出全新實驗思維的方案，達成“科學(xué)探究”的實驗?zāi)繕?biāo)。這種實驗設(shè)計，本身就需要學(xué)生在牢固地掌握基礎(chǔ)知識的前提下有一定的創(chuàng)造性。因此，妥善利用實驗設(shè)計題，可以很好地

4、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力。一般而言，創(chuàng)造性思維能力主要包括求異創(chuàng)新思維能力和發(fā)散性思維能力，本文就結(jié)合具體的教學(xué)實踐和思考，談?wù)勥@兩種能力的培養(yǎng)。（一）培養(yǎng)學(xué)生求異創(chuàng)新思維能力“求異創(chuàng)新”是指為了達到某一項目標(biāo)而尋找出盡可能新的具有獨創(chuàng)性的解決問題的思路和方法，從而達到解決問題的目的。譬如在學(xué)習(xí)了“密度的測量”后，我提出“如何用量筒測量密度小于水的塑料塊的體積？”并鼓勵學(xué)生“仁者見仁，智者見智”，大膽設(shè)計實驗方案。學(xué)生興趣高漲，積極思考，最終設(shè)計出以下四種測量方法：（1）找一鐵塊（或石塊）同塑料塊綁在一起，沉入量筒里的水中，測量出它們的總體積，再用量筒測量出水和鐵塊（或石塊）的總體積。（2）用

5、大頭針（體積可忽略）壓著塑料塊，使之浸沒在量筒里的水中。（3）直接用手指（更方便）壓著塑料塊，使之剛好浸沒在量筒里的水中，測量出水和塑料塊的總體積，再減去水的體積即可。如果手指有部分浸沒在水中，則應(yīng)在手指上平液面處作一記號，再測量出浸沒在水中的手指的體積。（4）把塑料塊埋藏在細(xì)砂中，用量筒測量出它們的總體積，再減去細(xì)砂的體積。當(dāng)然也可用白糖、細(xì)鹽或面粉代替細(xì)砂。為了減少實驗誤差，測量時應(yīng)輕輕搖晃細(xì)砂，使其間隙最小，體積更準(zhǔn)確。特別是第（4）種方法構(gòu)思獨特，充分體現(xiàn)學(xué)生的求異思維，值得鼓勵。又如“只用天平、燒杯、刻度尺，不用量筒，怎樣測定某種液體的密度？”由于水的密度已知，很多學(xué)生都會根據(jù)體積相

6、等的不同物質(zhì)的質(zhì)量與它們的密度成正比的關(guān)系，分別測出體積相等的水和某種液體的質(zhì)量，再得出：液= 。我啟發(fā)學(xué)生進一步思考：題目中既給出了刻度尺，可否根據(jù)質(zhì)量相等的不同物質(zhì)的體積與它們的密度成反比的關(guān)系測出液體的密度呢？學(xué)生很快想出第二種方法：在燒杯中裝入水，用天平測出水和杯的總質(zhì)量m，用刻度尺測出水的深度h1；倒出水后，在燒杯中裝入待測液體，使杯和液體的總質(zhì)量仍是m，再用刻度尺測出液體的深度h2，則液= 。在學(xué)習(xí)“伏安法”測電阻后，我要求學(xué)生“用一個電源、一個電流表、一個開關(guān)、一個已知阻值的定值電阻r0，測量出未知電阻rx的阻值大小。”有的學(xué)生設(shè)計了如右圖（1）所示電路。根據(jù)電壓相等時，通過導(dǎo)體

7、的電流與它們的電阻成反比的關(guān)系求出。也有的學(xué)生設(shè)計了如右圖（2）所示的電路，先閉合開關(guān)s，電流表示數(shù)為i1，得電源電壓u=i1r0；再斷開開關(guān)s，電流表示數(shù)為i2，則rx= 。上述只是本人教學(xué) 實踐中的幾個案例，但從中看出學(xué)生的創(chuàng)造潛力是非常巨大的，如果能全部激發(fā)起來，并加以有意識的培養(yǎng)和正確的引導(dǎo)，他們個個都能成才。在科學(xué)實驗中，每一種測量工具，都有其基本固定的作用。例如用刻度尺測物體長度，用量筒測物體體積等等。如果要求打破測量工具固有的作用，去測量一些看似沒有聯(lián)系的物理量，這就需要有一定的創(chuàng)造能力。例如，要求用刻度尺測量物體受到的重力，用量筒測物體的長度等等。為了培養(yǎng)這種能力，可以借用一種

8、叫做“信息交合法”的思維方法。其方法是建立一個二維直角坐標(biāo)，將各種測量工具作為橫坐標(biāo)，將各需要測量的物理量作縱坐標(biāo)。然后在坐標(biāo)系中找一些點，這些點對應(yīng)的橫坐標(biāo)就是所給的主要實驗器材，縱坐標(biāo)就是實驗?zāi)康摹Ｒ簿褪钦f，每一個點就是一道實驗設(shè)計題?？衫媒o你的主要器材，依據(jù)某一實驗原理，設(shè)計出實驗步驟，完成實驗?zāi)康?。直角坐?biāo)如右圖所示：例如a點，橫坐標(biāo)對應(yīng)刻度尺，縱坐標(biāo)對應(yīng)質(zhì)量，也就是要求用刻度尺測出物體的質(zhì)量。當(dāng)然在完成實驗?zāi)康牡倪^程中，還須添加一些輔助器材。該題的實驗設(shè)計如下：實驗?zāi)康模簻y形狀不規(guī)則物體的質(zhì)量實驗原理：杠桿平衡條件實驗器材：刻度尺、支架、細(xì)線、一已知質(zhì)量的鉤碼實驗步驟：（1）將刻度

9、尺中心處用細(xì)線系住，懸掛起來，使其水平平衡。 （2）將鉤碼放在刻度尺一邊適當(dāng)位置，待測物體放另一邊，不斷調(diào)節(jié)，直到刻度尺重新平衡。 （3）分別讀出鉤碼和物體到支點的距離l碼、l物。實驗數(shù)據(jù)處理：根據(jù)杠桿平衡條件，得： m碼l碼 = m物l物 ，則 m物= m碼當(dāng)然被測物體可以改變。如果被測物是形狀規(guī)則，已知密度的固體，可根據(jù)密度公式求質(zhì)量；如果被測物是液體，則須先測出容器的質(zhì)量。再例如b點，橫坐標(biāo)對應(yīng)彈簧秤，縱坐標(biāo)對應(yīng)體積，也就是要求用彈簧秤測出某物體的體積。并且所給物體的條件不一樣，方法也就不一樣。如果所給物體是已知材料密度的實心物體，只要用彈簧秤測出重力，根據(jù)重力、質(zhì)量關(guān)系式以及密度公式，

10、就可以算出體積，即v= 。如果所給物體密度不知，如一串不同材料制成的鑰匙，這就需要用浮力知識來設(shè)計實驗。實驗設(shè)計如下：實驗?zāi)康模河脧椈沙訙y未知密度的物體的體積實驗原理：阿基米德原理實驗器材：彈簧秤、燒杯、水。實驗步驟：（1）用彈簧秤測出鑰匙的重力g。（2）將鑰匙浸沒在水中，讀出這時彈簧秤的讀數(shù)f。實驗數(shù)據(jù)處理： f浮=g-f又根據(jù)阿基米德原理：f浮=水gv排v物=v排=總之，利用上述直角坐標(biāo)，可以任意選取一些點，設(shè)計出新穎的實驗設(shè)計題，以開拓學(xué)生的思維，培養(yǎng)學(xué)生求異創(chuàng)新的創(chuàng)造性思維能力。（二）培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維能力所謂發(fā)散性思維，就是一種不依常規(guī)，尋求盡可能多樣化答案的思維。通過實驗設(shè)計題，

11、能較好地形成和培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維能力。例如我給同學(xué)設(shè)計的一道習(xí)題：“請用一只空礦泉水瓶，設(shè)計三個實驗，允許補充其它器材?！苯Y(jié)果同學(xué)們廣開思路，答案令人驚奇。綜合起來，設(shè)計的實驗有近30種，讓我任舉幾個簡捷的答案。答案1：用手把瓶壓扁，證明力可使物體發(fā)生形變。答案2：把瓶放在一塊海綿上，逐漸往瓶中加水，海綿形變逐漸變大，表明受力面積不變時，壓力越大，壓力的作用效果越大。答案3：把瓶拋出去會繼續(xù)飛行，表明瓶具有慣性。答案4：把瓶代替導(dǎo)線接入電路，燈不亮，表明塑料是絕緣體。答案5：把瓶灌滿水，迅速從上至下扎三個洞，則水噴射情況表明同種液體內(nèi)，深度越深，液體產(chǎn)生的壓強越大。由此看來，學(xué)生的創(chuàng)造性得到

12、了充分的激發(fā)。我們知道，科學(xué)實驗即使在相同的實驗?zāi)康南?，由于被測物體的不同，實驗器材的不同，實驗方法也具有多樣化的特點，利用這一點也可以培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維能力。例如：“給你一只量筒，適量的水，怎樣利用一個密度比水和某種液體都小的物體，測出這種液體的密度？”通常的實驗設(shè)計如下：實驗?zāi)康模簻y某種液體的密度實驗原理：物體的漂浮條件：f浮=g實驗步驟：（1）在量筒內(nèi)放適量的水，測出水的體積v1（2）將物體放入量筒里的水中，讀出水面到達處刻度值v2，v排水= v2 - v1。（3）將水倒掉，量筒內(nèi)放體積為v1的待測液體。（4）將物體放入量筒里的液體中，讀出液面到達處刻度值v3，v排液= v3 - v1。

13、實驗數(shù)據(jù)處理：根據(jù)漂浮條件：f浮水= f浮液=g又 根據(jù)阿基米德原理：f浮=液gv排則 f浮水=水g（v2 - v1），f浮液=液g（v3 - v1）水g（v2 - v1）=液g（v3 - v1） v2 - v1液=水 v3 - v1根據(jù)此例題，可將它的測量工具進行發(fā)散，生成新的實驗設(shè)計題，發(fā)散學(xué)生的思維。發(fā)散1：物體的口徑比量筒大。則可另添一溢水杯，分別在溢水杯中裝滿水以及待測液體，放入物體，用量筒可分別測出溢出的水和液體的體積，即v排水和v排液。發(fā)散2：物體的口徑比量筒大，且沒有溢水杯。則可另用一口徑比物體大的燒杯，先在燒杯內(nèi)放適量的水，在燒杯壁上作上記號, 將物體放入后, 再在水面到達處

14、作記號； 然后將物體取出, 倒水直到上面記號處為止。將二次記號部分中的水倒入量筒，可測出v排水。同理，也可測出v排液。發(fā)散3：物體是一均勻長細(xì)木棍。則可在木棍下端纏繞一些體積可忽略的細(xì)金屬絲，制成“密度計”。利用量筒、水測出v排水。同理，也可測出v排液。待添加的隱藏文字內(nèi)容3根據(jù)此例題，還可將實驗?zāi)康倪M行發(fā)散。發(fā)散4：“給你一只量筒、水、一只溢水杯、一只小瓷碗（碗口徑比溢水杯?。?，要求測出瓷碗的密度?！睂嶒炘O(shè)計如下：實驗?zāi)康模簻y小瓷碗的密度實驗原理：物體的漂浮條件 f浮=g實驗步驟：（1）溢水杯中裝滿水，將瓷碗輕輕放入，讓其漂浮在水面，用量筒測出溢出水的體積v1，即v排。（2）取出碗，溢水杯中重新裝滿水，將碗斜著輕放并使其沉入水底，測出溢出水的體積v2，即v物。實驗數(shù)據(jù)處理：根據(jù)漂浮條件f浮=g，阿基米德原理f浮=液gv排，以及重力公式： v1g=物gv物， 得水gv1= 碗gv2 則碗=水 v2發(fā)散5：將實驗?zāi)康母某蓽y一漂浮物體的密度。實驗中需要解決的是如何讓漂浮物浸沒在水中測出v物，方法是將木塊與一金屬塊捆在一起沉底，也可用一體積可忽略的大頭針將其按下水。發(fā)散6：將實驗?zāi)康母某蓽y一金屬塊的密度。實驗中需解決的是如何讓金屬塊漂浮在水面測v排，方