浅谈在科学实验教学中如何培养学生的创新能力.docx

浅谈在科学实验教学中如何培养学生的创新能力摘要培养学生的创新能力是当代教育的主旋律，在培养以创新能力为重点之一的科学教育教学中，实验教学发挥着极其重要的作用。本篇就实验教学中学生创新能力的培养问题，试从(1)创设问题情境，激活学生创新意识；(2)积极改进科学演示实验的装置、操作方法与教学手段；(3)改进科学实验方案和方法；(4)积极开展课外实验这四个方面进行了论述。关键词实验教学培养创新能力面对21世纪激烈的国际竞争，人才的竞争首当其冲。当前，由于知识更新进展迅速，生产和科学技术出现了一系列新的重大突破，这就必然对人才素质提出新的更高要求。有一位伟人曾指出，“创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力”，并反复强调，“一个没有创新能力的民族，难以屹立于世界民族之林”。因此，当代教育的根本目的就是培养具有创新意识、创新能力和创新人格的高素质人才。创新人才的培养，基础在教育，责任在教师。广大教育工作者必须更新教育观念，树立正确的教育观，从传授已有的知识为中心的传统教育转变为重培养学生创新精神和创新能力的教育。从这个意义上说，培养学生的创新能力，必定成为当代教学的主旋律。实验教学是以实验为基础的自然科学教学的重要组成部分，是一项集观察、思维、想像、分析、概括、探索等于一体的多功能的实践活动，在培养学生创新能力方面有着重要的，且其他任何教学形式不可替代的作用。所以，科学实验教学是培养学生创新精神和创新能力的重要途径之一。那么，如何在科学实验教学中培养学生的创新能力呢？一、创设问题情境，激活学生创新意识在实验教学中，教师除了要做好演示实验以外，还要认真挖掘实验素材，针对实验的每个环节，创设问题情境，多方面设疑置疑，让学生带着问题去观察、思考、回忆、讨论，变接受性学习为探索性学习，这样就会把潜意识状态的好奇心变成自觉求知的创新意识，让学生随着问题的层层深入而激活思维去创新。如在做氢气还原氧化铜实验时，首先启发学生从化学反应的实质着手，推测性地写出化学方程式，再用实验去验证，接着根据反应条件及反应物的状态，让学生讨论如下的问题：该实验需用哪些仪器？如何组装仪器？氢气具有可燃性，当氢气和空气混合点燃时可能会出现什么后果？在该实验的操作步骤上是先加热还是先通入氢气？当得到先通氢气后加热的结论后再演示。在演示时，当观察到黑色变成红色时，教师有意先停止通入氢气，后熄灭酒精灯，使生成的红色固体变成黑色，使学生产生一些疑惑：生成物不是铜，推测错误吗？生成的铜是否被氧化？为什么会被氧化？操作是否有错，错在哪里？这时让学生充分展现自己的思维过程，鼓励学生大胆发表自己的见解，教师不要急于把结论告诉学生，也不要急于评判，让学生在辨析讨论中得到评判和修正。这样，通过“推测实验设疑讨论归纳总结”，我们不但能使学生准确地掌握知识，拓宽视野，还能激活学生的创新意识。二、积极改进演示实验，培养学生创新技能1、改进演示实验的装置。演示实验一般具有装置简单，操作方便，现象明显的特点，但教材中有的演示实验往往并不是最佳方案。为了培养学生的创新能力，我在上课时开展了对课本的实验装置改进活动，引导学生开动脑筋，分析教材中实验的不足，提出科学合理的改进方法，使之更趋于完美。如：有这样一个科学演示实验，一氧化碳还原氧化铜的演示实验装置中，对尾气没有作任何的处理就直接排入空气中。我首先引导学生分析此装置的不足，得出在尾气排放处用酒精灯点燃，除去尾气造成的环境污染，然后又继续分析引导提出：有没有既能保护环境，又能避免一氧化碳浪费的处理方法？同学们开动脑筋讨论，提出了几种处理方法，其中有两种较好的处理方法，一是将尾气用导管重新通入硬质玻璃管内去还原氧化铜，使一氧化碳循环使用而又是不污染环境；二是将尾气用导管通到硬质玻璃管下的酒精灯火焰的上方，让它燃烧，从而达到节约燃料的目的。通过对该实验的改进，不仅使学生加深了对一氧化碳性质和实验装置的认识，而且在此过程中切实培养了学生的创新能力。2、改进演示实验操作方法与实验教学手段。科学教材中有大量的演示实验，顾名思义，传统的演示实验都是由教师当演员，学生当观众，观察一些实验现象，由教师边讲边做，学生看了印象不深，甚至有的现象本身就不明显，实验现象的可见度低。而要使演示实验在培养学生的创新能力方面发挥作用，就得加以改进。其一，广泛应用现代教育手段。借助多媒体课件、投影仪等，有助于学生更好地观察一些现象，如：镁、铝、铁与酸反应的速度的比较，投影现出的现象明显，效果非常好。利用计算机多媒体电化教学设备，把一些在教室做不了的或不适合做的实验，如：桃花开花后花的变化情况制成课件，在课堂上放映，将实验现象放大，增加其可见度。这样不但能吸引学生的注意力，又能更清晰地观察到真实的现象。这是引起学生思维、分析、想像的前提和基础。其二，改演示实验为师生协同实验。协同实验指在教师示范的同时，学生也进行实验操作，因为亲自动手做，学生更易投入，无论是操作、观察还是分析、归纳，学生的兴趣更浓厚，也更有利于全面对学生能力的培养，它改变了传统的老师讲解实验，学生听看的模式，它将师生的双边活动按需要混合在一起，更多地鼓励了学生主动参与。如：研究凸透镜成像规律时，单纯的演示，教师讲得吃力，做得吃力，学生听、看的效果往往不好，若改为在教师的指导下学生自己去尝试各种情况下的成像时，并在教师有指向性的启发下自行归纳总结出结论，学生的理解和掌握就会更好。再如：氢氧化钠的潮解，也可以通过协同实验，既增加了实验的可信度，又增加了对实验的印象。其三，在准备演示实验课中，尽可能多地设计，选择多种演示方案，让学生领会为达到同一实验结果，可以用不同的方法和途径。如：氢气的制取，可以用简易法、启普发生器法、电解水法等。还可以结合教材，在演示实验中开发一些新、奇、妙、趣、怪的内容，如：纸片托水；设计一些“魔术”化的片断，如：在用酚酞试液画了花的硬纸上喷散氢氧化钠稀液，花立即由无色变成红色；又将一种酸液喷散在红花上，字又变为无色等。通过上述手段，既能激发学生对学习的兴趣和灵感，又能有效地培养学生的发散思维力、想像力、创造性力和探索精神。三、改进实验方案和方法，培养学生的创新能力1、改验证性实验为探索性实验、引导探索发现，活化创新思维。科学教材中的实验多数是验证性实验，往往是让学生尝试和利用实验手段和已知的现象和规律进行实验，要求正确使用仪器，会做必要的记录，归纳结论。为了顺利完成实验，获得符合要求的结果，教师往往是事先把器材准备好，设计好实验步骤，让学生逐步进行实验。虽然这对学习和掌握知识有益，但学生得不到为解决问题和克服困难而进行探索性和创造性的训练，只是被动地探索。探索性实验先是进行实验操作，然后依据操作过程所发生的现象得出应有科学结论，或者是对求知物性质进行推测，然后再设计出实验进行探究，得出正确的结论，故是主动的探索。它对于激发兴趣，训练和培养学生的各种能力和科学研究方法，比验证性实验显得更加有效。因而我在教学中把许多验证性实验改为探索性实验，引导学生探索发现，让学生在实验操作中学到新知。自然科学实验中的现象和规律通常都是前人已经发现，但对学生来说却依然是求知的，于是，在实验教学中，我把“发现”的任务交给予学生，让学生成为发现的主人，让他们充分体验到科学研究的艰辛及科学发现的喜悦，提高他们学习的主动性和主体意识，增强自我学习的信心和自觉性，同时还使学生学会用科学实验研究的方法分析问题、解决问题，培养他们探求真理的科学态度和勇于探索的精神，从而启迪学生的智慧，活化他们压抑已久的创新思维。如：大气压的实验，取一个空矿泉水瓶，用适当温度的热水，加热瓶壳后，立即盖紧瓶盖，随后用冷水淋瓶壳，只听见咯的一声，瓶壳瘪了。再做一只，当加热瓶壳后，瓶子不加盖，用水淋后，瓶壳未变形。要求学生思考，从这两个实验中能得到什么道理，为什么一个瓶壳变形，而另一个不变形呢？是因为热胀冷缩，还是由于瓶内外压强不一而造成的？学生从所学的知识来解释这个现象，议论纷纷，各述其理，学生的思维得到充分的调动。再如：在常见的酸一节中，学生稀盐酸的化学性质时，首先让学生依据所学的稀硫酸的化学性质，对稀盐酸的化学性质提出假设，教师为学生提供充足的实验药品及用具，然后让学生通过动手实验，观察并记录现象，思考讨论得出结论来验证假设。在学生得出结论后，教师再指导学生把自己的结论与教材上经典结论相对照，进行修正、补充。2、加强实验设计训练，培养创新能力。实验教学之所以被教育家所重视，一个重要的原因是它可以培养学生的实践与探索能力，并为学生将来创造发明奠定基础，教师在平时的实验教学中，要特别注重实验创新设计训练。如在实验教学中根据情况改进实验设计，对于一些验证性实验，可让学生自由选择所需实验仪器，并鼓励学生改用其他仪器，试一试能否取得更理想的效果，然后分析其原因。或者是在实验器材，实验条件、实验数据的处理进行创新，不拘泥于一种方法，一种模式进行实验，有意识地训练学生的发散性思维，鼓励学生提出创造性的实验方案，从而有效地提高学生的创造技能。如：“伏安法测电阻”实验后，提出：如果实验只允许一个电压表和一个已知电阻能否测出未知电阻的阻值？让学生根据已学的串联、并联电路特点，设计电路及实验步骤，通过探索活动，让学生不仅了解“伏安法测电阻”不是唯一的方法，而且对所学过的知识加深理解和应用。再如：以氧化铜、稀硫酸、铁为原料，采用两种不同的方法制取铜，设计实验装置，实验操作步骤。四、积极开展课外实验，培养学生的创新能力由于课内的时间是有限的，教师既要完成教学任务，又要让学生自己实践操作。为了解决这一矛盾，我充分利用学校实验室开放活动时间，利用学校充足的实验仪器，让学生在教师的组织和指导之下，进实验室自己选择实验器材，自己设计实验方案，自己探索进行实验活动来培养学生的创新能力。1、指导学生做一些实验册上的实习或探索性研究类的实验；做一些实验习题的设计、实验装置的设计或改进、实验操作步骤的优化设计、提高实验效果或提高可见度的设计等设计性实验，培养学生的实验设计能力。2、充分发挥自然科学教材中的兴趣小实验的作用，积极组织和指导学生做好小实验，如：测凸透镜的焦距，自制汽水等等。能激发学生的学习兴趣，对培养学生认真观察，勤于思考，勇于实践的习惯，发现问题与提出问题的习惯，独立思考与合作交流的习惯，以及运用所学知识解决简问题的习惯，对培养学生的创新能力起到十分重要的作用。学生小实验既能拓展思维，又能培养探究能力，丰富学生的想像力，促使学生自觉地探索知识，逐步形成科学的世界观和良好的学习习惯。3、开展自制教具、小制作、小发明活动。引导学生运用已有的知识、操作技能，经常地组织学生利用废旧品，自制教具、搞小制作、小发明活动，在制作过程中为了进一步鼓励学生的创新设计，教师可设计一些制作方法不加限制的题，让学生去发挥，自制出一种新颖、独特、有社会或个人价值的作品，如制作水火箭，自制测力器等等。在教师的指导下，经常、有针对性地开展这样的活动，在目的让学生去留意，寻找身边的小物品来充实实验器材，有意地鼓励学生自己动手设计实验，改进器件并进行分析，通过一系列活动，培养学生的动手制作能力和综合分析能力以及拓宽学生思维空间。4、鼓励、支持学生做课外趣味实验。如：喷泉，奇妙的水中生火，制取蓝宝石等。总之，在科学实验教学中，只要我们根据学生的年龄特征和认识规律，并结合科学的特点，指导学生把理论分析、实验设计与实验方法有机地结合，把基础知识的应用与基本技能的训练有机地结合。一言以蔽之：采用多种方式方法，引导学生探索与实践。这样，学生既能学到实验技能，又能尝试探索式学习的乐趣；其实践能力、创新能力也就能得到较好的培养。【参考文献】1立足实验教学，培养创新能力，陈锡恩，中国教育学刊，2001，6.谈实验教学与创新精神的培养，王岳贤，实验教学与装备，2000，7.