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科学课堂中的创新教育初探

摘要：
创新是民族的灵魂，人类的永恒。在新课程改革中以培养创新精神和实践能力为重点的素质教育是主旋律而科学课堂则是实施创新教育的主阵地。
关键词：
科学课堂 创新 素质教育

长期以来，在我国教育界和科技界一直困扰着这样的问题：为什么我们的学生在中小学领先，而大学落后？在国际奥林匹克学科竞赛中名列前茅，却没有人获得诺贝尔奖？为什么？原因自然很复杂，而缺乏创新精神是其重要原因。因此，以培养创新精神和实践能力为重点的素质教育是新课程改革的主旋律，而科学课堂则是培养学生创新精神及实践能力的主阵地。
何谓创新，创新是指创造、发现新的东西，突出前所未有的“新”字，它还包括利用现有知识技能去重现前人已经探索的发现过程。因此说，学生的积极学习过程也是创新，学生的创新多数是一种学习意义上的创新，这种创新又为其成人后的创新作了准备。同样，学生的独立思考本身也是一种创新活动。据此，只要不是墨守成规，能别出心裁、标新立异地提出合乎事物发展规律的新观点、新设想、新方法都是创新。
科学创新教育的重点是培养学生的创新意识、创新思维、创新精神和创新能力。，那么我们又如何在科学课堂教学中，进行创新教育呢？笔者认为主要是四个方面：
一、创新意识的培养
人的意识非常重要，往往什么样的意识就会决定什么样的行动。为了培养学生的创新思维，在科学教学中我们尤其应当注重应充分尊重学生的独立思考精神，尽量鼓励他们探索问题，自己得出结论，支持他们大胆质疑，勇于创新，不“人云亦云”，做到“不唯书，不唯上。”。简单说，就是学会提问题。认清在教学过程中，往往引发学生的认知冲突，激发问题的形成。所谓认知冲突，就是学生原有知识经验与新的学习任务之间的矛盾冲突。认知冲突造成学生认知心理的不平衡，从而使学生产生解决这一冲突实现新的平衡的需求，激发学生的好奇心与求知欲。从而激发问题意识形成。因此，教师无论教学的整体过程，还是在教学过程中的某些微观环节，都应十分重视问题情境的创设。
（一）通过演示实验创设问题情境，引发认知冲突。例如：笔者在组织“观察物理变化和化学变化”实验教学时，让学生往试管中的澄清石灰水吹气。问学生：a.吹入的主要是什么气体？b.观察到什么现象？c.为什么会产生这种实验现象？让学生边实验、边观察、边思考。其中一些学生观察到吹入CO2 时间久了沉淀会溶解的现象，提出“为什么沉淀会溶解？”等问题。
（二）通过揭示日常概念与科学概念之间的矛盾来创设问题情境。学生在接受课堂教学前已有了一些非科学的观念，这些观念可能妨碍学习新知识。例如：他们认为往浓硫酸中加水与往水中加浓硫酸是一样的；在煤上洒水比不洒水放出的热量多等。因此可以从这里入手学习浓硫酸的稀释、反应热等。又如鲸为什么不是鱼？蝙蝠不是鸟？通过这些概念和说法的并列提出，激发学生的好奇心，再引导他们去解决产生的问题。
（三）联系STS（科学、技术、社会）设置问题情境，学生会觉得具体、亲切和现代感，同时反作用于STS，养成热爱生活、热爱科技、勤于思考的优良品质。例如在讲机械运动时，可渗透同步通讯卫星、宇宙飞船进入空间站的对接等；在讲电阻后，可介绍利用超导制成的磁悬浮列车等。
（四）通过谚语、民俗、典故等设置问题情境 。一些当地的谚语、民俗、典故学生耳熟能详，如“种瓜得瓜、种豆得豆”；“五九六九、沿河插柳”把这些生动、鲜活的来自群众的精粹引入课堂教学，能够激发学生的学习兴趣。在引导学生赞美劳动人民智慧的同时，探究“为什么会这样？”“一定要这样吗？”以培养学生的创新意识。
二、创新思维的培养
创新思维决定着一个人能否创新及创新能力的大小，是创新素质的核心。因此在科学教学中，笔者有意识地培养学生的发散思维能力、逆向思维能力和逻辑推理能力。
（一）发散性思维是一种多方向、多数量、全面展开的辐射型思维方式，是创新思维中最可贵的思维形式。这种思维形式能克服常规思维的单一性、单向性，能有效地锻炼学生的思维流畅性。例如：在“大气压测定”的教学中，实验测得大气压值后，笔者继续创设如下深入探索的问题情境。1.若将托里拆利管倾斜，水银柱的长度、高度是否发生变化？2.将管向上提一些（管口不露出水银面）或向槽里插进一些，会产生什么现象？3.如果换用粗管来做实验，实验结果又将如何？4.设想如果在管的顶部或侧壁打一孔，将会发生什么现象？鼓励学生大胆猜测，以培养发散性思维。
（二）逆向思维是从顺向思维的反方向去思考问题，也就是通常所说的“反过来想一想”。在科学教育中，有大量的可逆思维的素材。例如：质量分数不等的两种H2SO4溶液等质量混合时，其质量分数为a%，而等体积混合时为b%，质量分数不等的两种酒精溶液等质量混合时，其质量分数为a%，而等体积混合时为c%，则a、b、c的大小关系是 。通过逆向思维可推知，等体积混合时浓H2SO4溶液的质量必然多，混合后溶液的质量分数必大于a%。同理，两种酒精溶液等体积混合后，溶液的质量分数必然小于a%。故b>a>c。同时，在一定程度上讲，逆向思维更需要勇气，需要树立创新无权威、创新无止境的观点。例如：在学习日心说时，笔者告诉学生，布鲁诺不轻信教会权威，敢于冒着被火烧的危险，而坚持真理。
（三）逻辑推理也是创新过程必不可少的。例如,在讲牛顿第一定律知识时，笔者先通过演示实验，使学生看到物体所受摩擦阻力越小，运动得就越远，为几位物理学家的推理作准备。再通过伽利略|、笛卡尔、牛顿的一步步推理，牛顿最后总结得出牛顿第一定律。让学生了解推理是科学研究的重要思维。并在教学中让学生参与尝试推理，这样不但有助于培养学生的逻辑思维能力，还能锻炼和发展学生思维的独创性和批判性。
三、创新精神的培养

创新精神是在创造过程中表现出来的那种自觉的、勤奋的、实事求是的、不屈不挠的、敢于冒险的精神。这种精神不是天生的，是靠后天训练养成的。我们一是要培养学生的好奇心、求知欲，使创新成为一种习惯行为。二是要培养学生对社会的发展、人类的进步有责任心且敢于冒险、敢于挑战的创新人格。笔者在教学过程中，例举一些著名科学家在发现科学新领域中体现的创新精神。如：居里夫人在发现铀、钋时的顽强；爱因斯坦创立狭义相对论后的不知足；亚当斯和勒威耶在发现海王星时的严谨……
四、创新能力的培养
观察是一切知识的门户，周密精确的观察是一切科学实验、科学新发现的基础。实践能力是将创新意识付之于实现的精心设计和勇于实践的能力的总和，是创新意识和创新事实的桥梁。创新能力的培养着重就体现在观察力的培养和实践能力的培养两方面。
（一）观察力的培养
培养实验观察能力，要加强和补充课堂演示实验，最好是增加学生实验，要求学生从实验观察、实验操作不同视角去仔细观察，善于发现共同现象和不同现象，形成良好的观察习惯。
笔者在接收新班级时，上课伊始，就做“浸中指，添食指”的著名实验，让学生在课前洗干净手，上课时把酱油、醋、辣椒粉……食用的调料混合在一容器中搅拌，然后浸下中指，迅速拿出后添食指，并作津津有味状。接下去让学生照样做一遍。在学生普遍紧缩眉头，感觉上当时，笔者向学生解释缘由，使学生意识到观察能力的重要。
（二）实践能力的培养
在教学过程中往往体现在实践操作能力上，笔者认为课本中的实验是有限的，应结合现在学生家庭特点，多开展家庭实验。
如：自来水的系列实验
1.喷泉实验：用软塑料管一端连水龙头，另一端插一圆珠笔杆后朝上，拧开水龙头，水就向上喷出，形成“喷泉”。
2.大气压强：把啤酒瓶灌满水后倒置在水中，水不会流出来，把瓶口向下压或向上提，只要瓶口不离开水面，瓶中的水都不会流出来。
3.水的压强：用两层塑料袋直接套在水龙头上，然后用线扎紧，开启水龙头，塑料袋很快破裂，水从裂缝处喷出来。
4.带电体吸引轻小物体的实验：用经摩擦带电的塑料勺或塑料梳子靠近拧得很细的水流旁，会看到水流发生了弯曲。
……
创新是民族的灵魂，人类的永恒。笔者相信，经过上面一系列的培养能使学生具备质疑的创新意识，灵活的创新思维，积极的创新精神，全面的创新能力。创新教育一定会在创新中不断发展，在发展中不断创新。
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