初中自然科学教学中学生创造性思维的培养.doc

初中自然科学教学中学生创造性思维的培养施大千 上海外国语大学附属浙江宏达学校(314400)摘要 创造性思维是人类特有的一种复杂的心理活动。学生创造性思维培养的主渠道在课堂。本文试从自然科学教学的角度对学生创造性思维培养的途径和方法作初步的探讨。关键词 自然科学 创造性思维 发散性思维 逆向思维 直觉思维 迁移思维初中自然科学是一门初步认识自然现象、自然规律以及人与自然的关系的课程，它是实验观察与理性思维的产物。自然科学内容广泛，推理严密，思维方式独特。因此在自然科学教学中加强对学生创造性思维的培养显得尤其重要。创造性思维是指不依常规、寻求变异、想出新方法、从多方面寻求答案的开拓式思维方式。创造性思维主要有以下几个特点：思维方向的求异性（指在别人以为没有问题、司空见惯的地方发现问题）、思维结构的灵活性（指思维中思路灵活多变、及时转换的品质）、思维过程的飞跃性（指创造性思维在时间上往往是突然降临，然后不断发展，表现出非逻辑性）、思维效果的整体性（指概括性和综合性，使创造性思维成果迅速扩大和展开，在整体面貌上带来价值的更新）、思维表达的新颖性（指将思维成果以新的概念、新的范畴、新的符号、新的模式和新的图样准确、有效地揭示和表达）。初中自然科学的教学，是对前人研究、发现所积累的基础自然科学知识的传播和再现，不具有首创性，所以初中自然科学中的创造教育不是去开拓未知的知识和知识体系，而是创设一定的条件、环境和氛围，引导、启发学生去模拟、探索科学家前辈们的实践活动过程，通过联想、判断、推理、综合、分析、归纳等方法，得出物质的本质特征和运动规律。这就是创造性教育，这就是学生的创新活动。这个活动的过程，就是学生创造性思维培养的过程。在初中自然科学教学中有目的地培养学生的创造思维能力，使学生的思维方式逐渐由正向思维向逆向思维、从常规思维向立异性思维、从单向思维向发散性思维迁移和扩展，这对于提高学生的自然科学综合素质是十分有益的。学生创造性思维培养的主渠道在课堂。在课堂教学中，教师要根据不同的学习内容、学习环境和学生的认知能力，设计教师和学生在课堂教学中各自应扮演的角色，充分调动学生的积极性，不断引导，启发学生的思维活动积极地向既定方向进行，从而达到培养学生创造性思维的目的。一、创设问题情景，营造创新氛围设疑是探索科学原理的向导，是启发学生积极思维的源泉。古人云：“疑者，觉悟之机；大疑则大悟，小疑则小悟，不疑则不悟。”亚里士多德说：“创造思维是从疑问和惊奇开始的，有了疑问，才能深入地思考，才能找出发人深省的难题和问题。”科学创新很重要的一个方面就是要勇于怀疑、敢于批判。水稻专家袁隆平教授搞杂交水稻育种获得巨大成功，便是证明。袁教授以事实为依据，勇于怀疑，向传统理论提出了批判，不唯书，不唯上，大胆提出假设水稻有杂交优势。以此为前提，掘开了不断推陈出新的动力源泉。他连续攻克了杂交水稻育种难关，成为唯一被联合国教科文组织授予科学奖的中国人，并荣获首届国家最高科学技术奖。疑而启思，疑而生变。在教师的质疑中，学生不是以一种被动接受的闭合思维方式参与到认识过程中，而是以一种自主回忆、联想创造的思维方法解决问题。质疑实际上构成了学生从一般思维发展到创造思维的链接点。爱因斯坦说：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要。”教师在进行教学设计时，应挖掘科学知识的思维价值，选择能开发启迪学生思维能力的内容，并设计成质疑问题，将抽象概念具体化，深奥原理形象化，枯燥知识趣味化，并根据学生实际，控制质疑问题难度，逐渐增加梯度。例如在学习“参照物”概念时给学生讲一则趣事：在第一次世界大战中，有一位法国飞行员在战斗中突然发现座舱的左侧有一个东西在“蠕动”，为了避免“机毁人亡”，飞行员伸手把这个东西抓在手里，这个东西怎么这烫手啊？他立即拿来到眼前一看。啊？原来竟是一颗子弹！接着问学生，产生这样的现象的条件是什么？学生听完后议论纷纷。此时教师稍加点拔，请同学们根据参照物的概念，结合物体运动的相对性原理加以思考。学生经过变换思维方式认真思考后顿然醒悟。质疑时，应以原理型为主，即学生在掌握某种原理后,教师提出有发展性、应用型的疑问，进一步拓展学生的创造性思维，去解决实际问题。例如，在“测定物质的密度”实验中，教材中告诉了学生测形状规则的小铁块和形状不规则的小石块的体积的原理，此时可提出新的问题：如何去测一乒乓球的体积呢？此时学生的思维马上变得活跃起来。有的说，测出球的直径，用数学知识求出球的体积；有的说，将乒乓球挖一小孔，灌满水，测出水的体积即为球的体积；又有的说，因为乒乓球浮在水面上，可用一大头针轻压使其浸没在水中，仿照书中用排水法测出体积；还有的说，不妨用一小铁块拴住乒乓球，一同放入量杯中，测出两者的总体积再减去铁块的体积即为乒乓球的体积，思路的转变，激发了学生的求知欲，课堂气氛变得活跃起来。再如，使一个气球膨胀变大时可用吹气法，除此之外，还可用哪些方法？如根据内压大于外压的原理，还可采用减外压的方法、可用加水或加入其它物质的方法，同样可使气球膨胀变大。通过这样的质疑，学生将从单一的解决问题的途径跳跃到多角度、多方法去解决问题，即从常规的思维方式上升到创造性思维方式。二、打破思维定势，培养发散性思维发散性思维又称辐射思维，它是指思考者根据已有知识、经验的全部信息，从不同角度、沿不同方向、进行不同层次的思考，多触角、全方位地寻求与探索新的多样性的方法及结论的开放性思维。美国心理学家吉尔福认为：发散性思维有三个特征，变通性、流畅性和独特性。变通性是指对事物能够随机应变，触类旁通，不受各种思维定势的影响；流畅性是指对事物反应迅速，在短时间内可以涌现许多不同的念头；独创性是指对事物能够有不同寻常的见解。发散性思维的这些特征，可以被视为创造性思维的主要构成要素。纵观目前的课堂教学，通常是教师按照一定的固有知识结构，按照单向思维方式，从题目条件与结论出发，联想到已知的定律、公式和性质，只从某一个方向思考问题，采用某一方法解决问题。应该说这种方式是解决问题的基本方法。但是长期按照这种方式去思考问题，就会形成“思维定势”，学生只会按照老师所讲的、书上所写的去机械模仿，使学科教学成为单纯的知识遗产的传递和前人思维方式的继承，严重制约了学生的创造性思维。因此在自然科学教学中逐步培养学生用发散性思维去思考问题，启发学生一题多思、一题多解、一题多变等解题方法，强调具体问题具体分析，引导学生依据自然现象、概念、规律、公式和已知条件，使思维朝着各种可能的方向扩散前进，不局限于既定模式，从不同角度寻找解决问题的各种可能的途径。例1 假如你在匀速直线行驶的火车里竖直向上抛出一个小球。小球将会落在 ( )A.抛出者前方 B. 抛出者后方 C .抛出者上方 D.三种情况均可能条件变换1：将原题中“匀速”变换为“加速”其余保持原题不变。条件变换2：将原题中“匀速”变换为“减速”其余保持原题不变。条件变换3：将原题中“匀速”两字去掉，其余保持原题不变。（解略）例2 假如你在沿直线行驶的汽车里发现悬挂于天花板上的小物体（1）如果保持静止，则可判定此汽车作 运动；（2）如果突然向车行方向摆动，则可判定此汽车作 运动；（3）如果突然向车行方向的反方向摆动，则可判定此汽车作 运动。（解略）又如关于活性炭吸附色素实验，在操作中，由于炭粒的悬浮使实验效果极不明显，为解决这一问题，发动学生设计方案。结果，有两种方法能十分有效地解决溶液由于被炭粒污染造成的现象不明显。方法1：用面巾纸将粉末状活性炭分装成若干小包，放入染红的水中，并振荡；方法2：在长颈漏斗的下端管口塞一小团棉花，从漏斗的上方倒入一些颗粒状活性炭，填满漏斗颈，将染红的水倒入漏斗内。上述通过对原题的“一题多变”、“一题多问” ，有效地打破了基于原题的思维定势，较好地促进了学生思维变通性、流畅性和独特性的发展。三、打破时空顺序，培养逆向思维正向思维是从已知条件出发，按事物发展的时空顺序去研究某一过程和现象发生、发展，自始态到终态的思维方式；逆向思维则将思维顺序颠倒过来，逆转时空顺序。由于逆向思维与正向思维“唱反调”所以具有很大的创造性。例如，通电导线周围存在磁场现象被揭示后，法拉第深思自问，既然电可以生磁，那么磁是否也能生电呢？他将这一思维火花“变磁力为电力”记在日记本里。经过了十年艰辛的努力，法拉第终于发现了电磁感应现象，实现了由磁向电的转化。又如回答为什么说化石是证明生物进化的主要证据时，可要求学生借助逆向思维来思考。假如生物不是进化的话，那么各地层挖掘出来的化石情况应该是相同的，可事实并非如此。因此可以说化石是证明生物进化的主要依据。再如，在分析原子核内，质子与中子，哪种粒子不可少时，同样可以进行逆向思维。假如少了质子，由于质子带正电，中子不带电，故原子核也不带电，这与原子核带正电的事实相违背。难题迎刃而解。运用逆向思维，学生不仅掌握了一种解题的方法，更重要的是学会了一种科学、创新的思维方法。四、完善知识结构，培养直觉思维直觉思维是一种不受某种固定的逻辑规则约束而直接领悟事物本质的一种直观性思维。它不以规定的逻辑步骤前进，思维者可以跃进、越级或取“捷径”。牛顿曾经说过：“没有大胆的猜测，就不能作出伟大的发现。”在教学过程中，不仅要强调思维的严密性、知识的完整性、结论的正确性，更应重视思维的直观性，发展学生的直觉思维。直觉思维要求思维主体需要有相当的知识结构及娴熟的推理技巧。因而，训练学生的直觉思维，首先要针对学生的知识缺陷，设计专项教学课，完善学生的知识结构。例如在进行“元素的化合价”一节的教学时，应适当补充原子核外电子排布、元素分类等必备知识，以完善学生的知识结构从而降低在学习过程中遇到的难度，更好地把握化合价的本质。其次要上好示范课培养学生的推理能力。以如在“研究分子运动的扩散现象”实验中让学生体验并学会由扩散现象推理出分子在不断地作无规则运动、由扩散现象的快慢与温度有关推理出分子的无规则运动的快慢也与温度有关。学生掌握了直觉思维的方法，就能迅速捕捉和感知已知条件中的隐性材料，从而表现出“一眼望穿”的特殊敏感性和洞察力。五、加强知识渗透，培养迁移思维迁移思维就是从已知知识中，抽取有关原理去加强对新知识学习的思维方法。随着科学技术的飞速发展，学科边界日益模糊，学科联系日益紧密，学科渗透创新已成为当今教学改革的热点。自然科学是一门集物理学、化学、生物学、地理学、气象学等学科知识的综合性学科。在自然科学教学中，利用各学科之间知识的横向联系和学科内部知识的前后联系来进行教学，不仅有利于各学科之间研究方法和学习方法的交叉与渗透，更重要的是有利于迁移思维的发生，从而达到培养学生创造性思维的目的。例如在进行催化剂教学时，可联系初一自然科学中酶的知识；在进行缓慢氧化教学时，可结合呼吸作用知识。再如自然科学教材中，水知识与应用的有关内容，从植物、动物生命活动对水的依赖、地球水循环到水的物理性质（包括水的物态变化、水的密度、水的比热、水产生的压强、水中声与光传播规律、水能源、水的浮力等），从水的化学性质（包括水的硬度、水溶液等）到水资源的合理开发、利用和保护，处处展示了理、化、生、环境等知识的高度渗透。学生学会迁移思维，掌握了举一反三、触类旁通的学习方法，可推动学生的思维纵横交错、立体渗透，从而达到培养学生综合分析问题、解决问题能力的目的。综上所述，自然科学教学的目的不只是使学生掌握已有的理论知识，更重要的是使学生掌握科学思维和科学研究的一般方法。发散性思维和逆向思维是创造性思维的核心。因而在自然科学教学中指导学生克服思维定势，改变自身思路的缺陷，逐渐培养学生的创造性思维意