小学科学实验教学中学生创新意识和创新能力的培养

小学科学实验教学中学生创新意识和创新能力的培养涉县神头乡中心校杨利平摘要：小学科学探究实验教学是培养学生科学素养和创新能力的平台。学生的创新能力培养应从学生自主探究、“打破”书中常规实验、勇于质疑和探究实验等方面着手抓起。关键词：小学科学；探究实验；创新意识；创新能力创新意识和能力的培养是目前教师和学生面临的共同课题，也是教育改革的瓶颈。小学科学“担负着向学生进行科学启蒙教育任务”的重要任务，是培养学生科学素养、创新精神和实践能力的平台。新《课程标准》指出：“科学学习要以探究为核心。探究既是科学学习的目标，又是科学学习的方式。亲身经历以探究为主的学习活动是学生学习科学的主要途径。”小学科学的学习要以探究为核心，而实验教学则是探究活动中的主要环节，也是培养学生创新意识和创新能力的最好途径。如何在小学科学实验教学中培养学生的创新能力创新意识和创新意识呢？一、创设条件培养学生自主探究前苏联教育家苏霍姆林斯基曾说过，“人的心灵深处，总有一种把自己当做发现者、研究者、探索者的固有需要，这种需要在小学生精神世界尤为重要。”而在科学实验课中，很多老师在实验前把观察的现象和实验的步骤都设计好了，包括实验中出现的一些问题也都想好了，在不出“任何差错”的情况下，学生照着这些步骤操作，实验都能“成功”。至于为什么这样做？还可以怎么做？想得不多。教师只注重教给学生实验的方法，只满足于让学生得到实验的结果，而忽视了培养学生自己设计实验的创新能力。这不但不利于学生实验能力的提高，也不利于学生的科学方法和创新意识的培养。因此，我们必须在教学中创设条件培养学生的自主探究能力。如教学《山脉的变化》一课时，要求设计模拟实验研究一种自然力量对山脉的影响。教师最好要提前布置任务，给学生充足的时间制定计划和准备实验材料。在此过程中教师要转变角色做课外辅导员，学生有问题可及时指导和帮助。课堂上同学们情绪高涨、自主探究，展示自己小组设计的实验，如增加了酸对岩石的腐蚀作用（强酸由教师提供、石块由学生准备）和冰雹对山脉的破坏作用（橡皮泥模拟山脉、玻璃球模拟冰雹）等实验，每一个同学都参与了实验设计和操作，个个都有成就感，收到了意想不到的结果。在设计实验中使他们亲身感受到了科学探究的乐趣，同时也培养了学生创新的思维能力。二、发现问题，大胆猜想，培养创新思维。苏霍姆林斯基说：“在人的心灵深处，都有一个根深蒂固的需要，希望自己是一个发现者、研究者、探究者，在儿童精神世界里，这种需要特别强烈。”培养学生的创新意识是培养学生创新能力的前提。而产生新的前所未有的想法或设想的能力是创新思维的最基本、最重要的部分。创设问题情境，鼓励学生大胆质疑。好奇是创新意识产生的前提，是创新意识的萌芽。好奇心也是推动学习重要的动力，学生只有对学习内容有了好奇心，才能主动的去钻研、去探究。因此教师应精心创设问题情境，鼓励学生大胆质疑。如:教科版《科学》三年级下”《我们自己》——我的手”。导入时先播放一段视频“手影表演”，师板书“手”，让学生在视频所带来的新奇感中质疑：关于手想研究什么？有什么想问的？由于学生都被视频“手影表演”的情境所吸引，都被视频“手影表演”中的手像有魔法一样变化所震撼。学生的思维出奇的活跃，提出的问题都非常有价值：如手的构造？手的灵活与什么有关？等等。敢于提出新问题，鼓励学生大胆猜想。教师要精心创设问题情境，鼓励学生提出新问题、大胆猜想。学生提的新问题可以很发散，学生提出假设结论的教学环节，也为学生创造了独立思考问题的宽松环境，因为他们明确了这种结论是假设的，所以就会积极地进行发散思维，毫无顾忌地发表自己的看法。这就鼓励了学生的创新意识。如:教科版《科学》三年级下”《我们自己》——我的手”。探究手的灵活与手的哪些部分有关时可以让学生大胆猜一猜，然后自己设计实验检测。如学生猜想：手的灵活与手的关节有关。学生设计的实验是用透明胶带把关节粘住，然后试着活动手，比较后发现手的灵活与手的关节有关。这样学生不但积极地进行发散思维，毫无顾忌地发表自己的看法，而且为了检测自己的大胆假设，学生也更乐意、积极的进行设计实验。三、鼓励学生“打破”书中常规实验科学教科书中的实验有的易操作且现象明显，而有些实验现象不明显。为此，教师应鼓励学生“打破”书中的常规实验，设计新的更合理的实验。如教学《火山》一课时，课本中模拟的火山喷发实验的材料是干苏打和醋，原理是酸碱中和反应，现象是有泡沫从瓶口溢出，但不能说明火山喷发的原理，而火山喷发的原理（火山喷发是怎样形成的？）正是本课的重点也是难点，于是我让学生思考，有没有更好的模拟火山和火山瞬间喷发现象的办法，模拟滚烫的岩浆顺着火山口喷发出来，话还没说完，有的同学提出用啤酒模拟，使劲摇晃后，啤酒会喷出来，“老师我觉得可以用可乐来模拟，可乐是红色的，岩浆也是红色的，瓶口模拟火山口，用力摇晃模拟地球内部力量，当使劲摇晃后，突然拧开瓶盖，可乐就会喷出来”。大家对此比较赞同。于是我们购买了瓶装的可口可乐（250ml）充气饮料，成功地模拟了火山喷发的情形，也使学生理解了火山喷发的原理，加深了印象。还有的同学提出了用番茄酱模拟地球内部的岩浆，用土豆泥来模拟地壳，这也是一个很有创意的设计！四、扶放结合，自主探究，培养创新能力。扶放结合，引导学生自己设计实验。《小学科学课程标准》指出“只有在学生主动的学习的情况下，学习过程才能有效的发生。”对于学生来说，自己发现的东西才是最有意义、最有价值的。自己设计实验，并通过实验得出结论，这将会让学生体验到成功的乐趣，并最终促进其科学素养的发展。例如：苏教版《科学》三年级“果实和种子——种子里有什么”要剥开种子探究种子里有什么。提供材料：放大镜，镊子，牙签，彩笔，学生记录单。学生选择工具设计实验，先说说需要怎样才能打开种子？你需要什么工具帮助你观察？介绍解剖和观察的方法。当学生说完后教师再补充向学生介绍放大镜、镊子、牙签等工具的使用方法和注意事项。最后把看到的画下来或写下来。大胆放手，学生自主探究，大胆实践。“探究既是科学学习的目标，又是科学学习的方式。让学生亲历以探究为主的学习活动是他们学习科学的主要途径。”实践、探究的过程是创新的过程，要让学生去创新，就必须放手让他们大胆实践，自主探究。因此在教学中提出实践、探究方法以后，就该放手让学生分小组，结合足够数量的材料围绕中心问题进行实践、探索。并鼓励学生用不同的办法进行观察实验，尽可能地多发现自然(科学)事物的各种现象和各种属性。通过充分的实践和探索，使学生获得丰富的、初级的、创新的感性体验，为进一步研究和深入认识打下坚实的基础。例如：苏教版《科学》三年级下“各种各样的叶子”探究完各种叶子的不同后，学生根据提出的分类方法进行分类。如根据：颜色、味道、大小、叶脉的不同等等。通过分类，学生很快归纳出各种各样的叶子的共同点与不同之处。例如：粤教版《科学》四年下“人体的司令部”，认识了大脑、神经系统。设计了一个“黑箱子”摸东西的活动。学生蒙上了眼睛通过摸、听、闻等猜猜箱子里的东西。学生很快发现大脑的功能包括：触觉、嗅觉、听觉、视觉、语言、思维、记忆、运动。五、打开思路勇于质疑著名的教育学家陶行知说过：“发明千千万，起点是一问。”质疑是创新的起点，许多重大的发明都是在质疑的引导下，通过创新思维而最终实现的。实践证明，科学需要质疑，没有质疑就不会发展。在小学科学实验教学中教师要让学生打消怕提问、怕他人嘲笑的心理疑虑，鼓励其大胆地问，毫无顾虑地问。而且教师还要正确对待学生提出的古怪问题，重视和鼓励学生的异想天开和别出心裁的念头，使学生敢于质疑。如教学《常见矿物》一课时，当讲到条痕的颜色才是矿物的真正的颜色时有个学生提出来：老师，我发现在实验操作中每个人用的力都不一样，有大有小，用力大则条痕颜色深，用力小则条痕颜色浅，那到底深色的条痕颜色是矿物的颜色还是浅色的条痕是矿物的颜色呢？质疑问难是小学生的天性，说明该学生用心实验也用心观察了，而我们做老师的对于孩子提出的疑难问题决不能搪塞，而要及时给予鼓励和表扬，并对课上无法回答的问题课下请教专家或查阅资料，尽力满足孩子们的好奇心和求知欲。六、充分发挥教师的主导作用，培养学生的创新能力。《小学科学课程标准》“强调了探究式科学教育并不意味着教师作用的降低，相反地，对教师提出了更高的要求。教学过程需要在教师的组织和引导下进行，教师的引导和支持对探究式科学教育是至关重要的。⑷”教师是科学学习活动的组织者、引领者和亲密伙伴。活用教材，引导学生创造性的做实验。做实验必须注重实验的科学性，排除不必要的干扰因素，以防学生产生误解，达到准确感知科学术语和概念的目的；实验是必须直观形象，一目了然，以实现学生自主探究。教师应引导学生创造性的做实验。例2：粤教版《科学》四年下册“用管子看光”和“光线打靶”两项实验以后都要求学生再通过推理才能认识到光的直线传播。那么，能不能让学生直观形象地直接看到笔直的光线呢？在课堂上，之所以难于看到笔直的光线，一是因为空气过于干净，二是因为白天灯光与自然光反差太小。为此，我们还可以设计制作一个“光的传播实验箱”。实验时，先在箱内点燃一段蚊香，让箱内充满烟雾。再打开激光笔，此时，箱内即显现出笔直的光柱。如要实验光的反射，只要在箱内放一块镜子，让激光笔射出的光柱打到镜面上，箱内即显现出反射光柱。联系实际，辅导课外科技活动。课外科技活动，不仅是课堂实验教学在时间和空间上的沿伸与扩展，更是探究学习、培养学生科学素养的深化与强化。课外科技活动更有利于培养学生的自主性、团队合作精神、动手动脑能力和创造性思维，说不定在活动中学生还可能有创造发明。例如：我校地处太行山。在教学“各种因素对植物生长有什么影响？”一课时，我就选择“阳光、空气和温度对水养水仙花的影响”为课题。提前一个月布置学生进行水养观察。观察实验的目标是：认识绿色植物生长需要阳光，茎、叶、花有向光性，需要空气，需要适宜的温度。沿伸目标是：植物的根有向地性、茎和叶有负向地性(这不是教材要求的)。以上几点目标，只是老师掌握，暂不告诉学生。水养时，选择大小形态基本相同的水仙花球茎若干粒，分A、B、C三组进行水养。A组置于阳光下，B组置于窗内，C组的球茎放入不透气的透明塑料瓶内，置于阳光下。A组中的几粒，有一粒球茎基部朝上置放。观察记录的内容有：每天的阳光，上、中、下午的气温；根、茎、叶生长的长度、壮弱、朝向、颜色等。待课堂教学时，让学生们进行讨论分析，达到上述目标，即结论。七、探究实验不必追求“完美”科学探究的基本过程主要有七个要素构成：即提出问题、猜想与假设、制订计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作。那么，是不是所有的探究实验都要包含这七个要素呢？《科学（3～6年级）课程标准》里对科学探究的要求是：“必须符合小学生的年龄特点。由扶到放，逐步培养。在具体的教学实施过程中，可以涉及科学探究的某一个或某几个环节，也可以是全过程。”由此可见，一节探究课可以是完整的探究形式，也可以是适合科学探究的部分内容及部分要素。如果为追求课型的完整性而“挤压”或“架空”它们，将会使探究思想和探究过程流于形式。所以，对于不同的探究实验，如“大探究”（完整探究）、“小探究”（部分探究），探究过程应有所侧重。如教学《小苗的诞生》一课时，种子的萌发需要一个过程，一节探究实验课是远远不够的，就可以分组探究种子萌发的外界条件。让每个学生都知道，种子萌发需要适宜的温度、适量的水分和充足的空气。可按理论要求做了，部分同学的种子却没有萌发，分析原因可能是浇水的量太多了，也可能是种子本身的原因。实验虽然失败了，探究过程并不“完美”，但是在实验过程中学生收获的知识和发现的问题要远远大于实验结果的价值。总之，“在教学过程中，学生应该成为教学活动的中心。要充分估计学生的学习能力，保护他们的好奇心，激发他们的探究热情，尊重他们的经验差异和学习特点，为他们设置合适的学习途径和评测方法，引导他们主动探究。”“在探究式学习活动中，需要充分发挥教师的引导、组织、和支持的作用，让学生主动而有目的地进行探究式学习。”科学是一门启动学生大脑、双