在“科学探究”活动中如何培养学生的创造性思维能力

1、在“科学探究”活动中如何培养学生的创造性思维能力本文提要：根据新课程的理念，结合现代科学教学的真实需求，为实现全面提高全体学生的科学素质的总目标，通过让学生在“科学探究”活动中体验科学知识获取过程，来培养学生的科学精神、科学态度和创造能力，结合自身教学实际做法，偿试了利用“科学探究”活动中让学生参与“实验设计”，着眼培养学生创造性思维能力，提高学生的科学素质。关键词：课程改革课程理念科学科学探究实验设计 创造性思维能力科学素质当今世界，已迈入科学技术日新月异，知识经济初露端倪的信息时代，国家之间的综合国力的竞争，归根到底是教育的竞争，所以当今时代需要一大批能适应未来社会要求的创造型人才。随课程

2、改革的进行，新课程的全面实施，科学教学明确要求提高全体学生的科学素质，重点培养学生的“科学探究”能力，让学生体验科学知识的获取过程，从小养成科学精神和科学态度。教学的功能应是交给学生获取知识的方法，为学生终身的发展奠定扎实的学力基础。新课程体系在课程功能、结构、内容等方面都较原来的课程有了重大创新和突破，突出了“科学探究”活动，十分注重培养学生的创造性思维能力等各种能力。科学与现实生活密切相关，容易激发学生的学习科学的兴趣和培养学生的“创造精神”。在“科学探究”活动中去培养学生的创造性思维能力，这是时代的必然要求，更是适应现代教育发展的实际需要。在真实的教学过程中进行不断地思考，努力在科学教学

3、中寻找一种“有效”教学方法，如何通过在“科学探究”活动中一个重要环节：即通过学生参与实验设计过程和自主协作实验完成过程，初步的实践取得了一些成效，并引发必要的思考和总结。 自然科学是一门以“实验”为基础的实践科学，而实验作为学生的一种基本的，同时也是主要的实践活动形式，它在培养学生的创新精神和创造能力方面就有着重要的作用。所谓实验设计题，就是要打破常规的测验能力的方法之一，要求学生在给定一些特定的器材和明确具体任务下，去创设实验条件并设计出全新实验思维的方案，达成“科学探究”的实验目标。这种实验设计，本身就需要学生在牢固地掌握基础知识的前提下有一定的创造性。因此，妥善利用实验设计题，可以很好地

4、培养学生的创造性思维能力。一般而言，创造性思维能力主要包括求异创新思维能力和发散性思维能力，本文就结合具体的教学实践和思考，谈谈这两种能力的培养。（一）培养学生求异创新思维能力“求异创新”是指为了达到某一项目标而寻找出尽可能新的具有独创性的解决问题的思路和方法，从而达到解决问题的目的。譬如在学习了“密度的测量”后，我提出“如何用量筒测量密度小于水的塑料块的体积？”并鼓励学生“仁者见仁，智者见智”，大胆设计实验方案。学生兴趣高涨，积极思考，最终设计出以下四种测量方法：（1）找一铁块（或石块）同塑料块绑在一起，沉入量筒里的水中，测量出它们的总体积，再用量筒测量出水和铁块（或石块）的总体积。（2）用

5、大头针（体积可忽略）压着塑料块，使之浸没在量筒里的水中。（3）直接用手指（更方便）压着塑料块，使之刚好浸没在量筒里的水中，测量出水和塑料块的总体积，再减去水的体积即可。如果手指有部分浸没在水中，则应在手指上平液面处作一记号，再测量出浸没在水中的手指的体积。（4）把塑料块埋藏在细砂中，用量筒测量出它们的总体积，再减去细砂的体积。当然也可用白糖、细盐或面粉代替细砂。为了减少实验误差，测量时应轻轻摇晃细砂，使其间隙最小，体积更准确。特别是第（4）种方法构思独特，充分体现学生的求异思维，值得鼓励。又如“只用天平、烧杯、刻度尺，不用量筒，怎样测定某种液体的密度？”由于水的密度已知，很多学生都会根据体积相

6、等的不同物质的质量与它们的密度成正比的关系，分别测出体积相等的水和某种液体的质量，再得出：液= 。我启发学生进一步思考：题目中既给出了刻度尺，可否根据质量相等的不同物质的体积与它们的密度成反比的关系测出液体的密度呢？学生很快想出第二种方法：在烧杯中装入水，用天平测出水和杯的总质量m，用刻度尺测出水的深度h1；倒出水后，在烧杯中装入待测液体，使杯和液体的总质量仍是m，再用刻度尺测出液体的深度h2，则液= 。在学习“伏安法”测电阻后，我要求学生“用一个电源、一个电流表、一个开关、一个已知阻值的定值电阻r0，测量出未知电阻rx的阻值大小。”有的学生设计了如右图（1）所示电路。根据电压相等时，通过导体

7、的电流与它们的电阻成反比的关系求出。也有的学生设计了如右图（2）所示的电路，先闭合开关s，电流表示数为i1，得电源电压u=i1r0；再断开开关s，电流表示数为i2，则rx= 。上述只是本人教学 实践中的几个案例，但从中看出学生的创造潜力是非常巨大的，如果能全部激发起来，并加以有意识的培养和正确的引导，他们个个都能成才。在科学实验中，每一种测量工具，都有其基本固定的作用。例如用刻度尺测物体长度，用量筒测物体体积等等。如果要求打破测量工具固有的作用，去测量一些看似没有联系的物理量，这就需要有一定的创造能力。例如，要求用刻度尺测量物体受到的重力，用量筒测物体的长度等等。为了培养这种能力，可以借用一种

8、叫做“信息交合法”的思维方法。其方法是建立一个二维直角坐标，将各种测量工具作为横坐标，将各需要测量的物理量作纵坐标。然后在坐标系中找一些点，这些点对应的横坐标就是所给的主要实验器材，纵坐标就是实验目的。也就是说，每一个点就是一道实验设计题。可利用给你的主要器材，依据某一实验原理，设计出实验步骤，完成实验目的。直角坐标如右图所示：例如a点，横坐标对应刻度尺，纵坐标对应质量，也就是要求用刻度尺测出物体的质量。当然在完成实验目的的过程中，还须添加一些辅助器材。该题的实验设计如下：实验目的：测形状不规则物体的质量实验原理：杠杆平衡条件实验器材：刻度尺、支架、细线、一已知质量的钩码实验步骤：（1）将刻度

9、尺中心处用细线系住，悬挂起来，使其水平平衡。 （2）将钩码放在刻度尺一边适当位置，待测物体放另一边，不断调节，直到刻度尺重新平衡。 （3）分别读出钩码和物体到支点的距离l码、l物。实验数据处理：根据杠杆平衡条件，得： m码l码 = m物l物 ，则 m物= m码当然被测物体可以改变。如果被测物是形状规则，已知密度的固体，可根据密度公式求质量；如果被测物是液体，则须先测出容器的质量。再例如b点，横坐标对应弹簧秤，纵坐标对应体积，也就是要求用弹簧秤测出某物体的体积。并且所给物体的条件不一样，方法也就不一样。如果所给物体是已知材料密度的实心物体，只要用弹簧秤测出重力，根据重力、质量关系式以及密度公式，

10、就可以算出体积，即v= 。如果所给物体密度不知，如一串不同材料制成的钥匙，这就需要用浮力知识来设计实验。实验设计如下：实验目的：用弹簧秤测未知密度的物体的体积实验原理：阿基米德原理实验器材：弹簧秤、烧杯、水。实验步骤：（1）用弹簧秤测出钥匙的重力g。（2）将钥匙浸没在水中，读出这时弹簧秤的读数f。实验数据处理： f浮=g-f又根据阿基米德原理：f浮=水gv排v物=v排=总之，利用上述直角坐标，可以任意选取一些点，设计出新颖的实验设计题，以开拓学生的思维，培养学生求异创新的创造性思维能力。（二）培养学生的发散性思维能力所谓发散性思维，就是一种不依常规，寻求尽可能多样化答案的思维。通过实验设计题，

11、能较好地形成和培养学生的发散性思维能力。例如我给同学设计的一道习题：“请用一只空矿泉水瓶，设计三个实验，允许补充其它器材。”结果同学们广开思路，答案令人惊奇。综合起来，设计的实验有近30种，让我任举几个简捷的答案。答案1：用手把瓶压扁，证明力可使物体发生形变。答案2：把瓶放在一块海绵上，逐渐往瓶中加水，海绵形变逐渐变大，表明受力面积不变时，压力越大，压力的作用效果越大。答案3：把瓶抛出去会继续飞行，表明瓶具有惯性。答案4：把瓶代替导线接入电路，灯不亮，表明塑料是绝缘体。答案5：把瓶灌满水，迅速从上至下扎三个洞，则水喷射情况表明同种液体内，深度越深，液体产生的压强越大。由此看来，学生的创造性得到

12、了充分的激发。我们知道，科学实验即使在相同的实验目的下，由于被测物体的不同，实验器材的不同，实验方法也具有多样化的特点，利用这一点也可以培养学生的发散思维能力。例如：“给你一只量筒，适量的水，怎样利用一个密度比水和某种液体都小的物体，测出这种液体的密度？”通常的实验设计如下：实验目的：测某种液体的密度实验原理：物体的漂浮条件：f浮=g实验步骤：（1）在量筒内放适量的水，测出水的体积v1（2）将物体放入量筒里的水中，读出水面到达处刻度值v2，v排水= v2 - v1。（3）将水倒掉，量筒内放体积为v1的待测液体。（4）将物体放入量筒里的液体中，读出液面到达处刻度值v3，v排液= v3 - v1。

13、实验数据处理：根据漂浮条件：f浮水= f浮液=g又 根据阿基米德原理：f浮=液gv排则 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根据此例题，可将它的测量工具进行发散，生成新的实验设计题，发散学生的思维。发散1：物体的口径比量筒大。则可另添一溢水杯，分别在溢水杯中装满水以及待测液体，放入物体，用量筒可分别测出溢出的水和液体的体积，即v排水和v排液。发散2：物体的口径比量筒大，且没有溢水杯。则可另用一口径比物体大的烧杯，先在烧杯内放适量的水，在烧杯壁上作上记号, 将物体放入后, 再在水面到达处

14、作记号； 然后将物体取出, 倒水直到上面记号处为止。将二次记号部分中的水倒入量筒，可测出v排水。同理，也可测出v排液。发散3：物体是一均匀长细木棍。则可在木棍下端缠绕一些体积可忽略的细金属丝，制成“密度计”。利用量筒、水测出v排水。同理，也可测出v排液。根据此例题，还可将实验目的进行发散。发散4：“给你一只量筒、水、一只溢水杯、一只小瓷碗（碗口径比溢水杯小），要求测出瓷碗的密度。”实验设计如下：实验目的：测小瓷碗的密度实验原理：物体的漂浮条件 f浮=g实验步骤：（1）溢水杯中装满水，将瓷碗轻轻放入，让其漂浮在水面，用量筒测出溢出水的体积v1，即v排。（2）取出碗，溢水杯中重新装满水，将碗斜着轻放并使其沉入水底，测出溢出水的体积v2，即v物。实验数据处理：根据漂浮条件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 则碗=水 v2发散5：将实验目的改成测一漂浮物体的密度。实验中需要解决的是如何让漂浮物浸没在水中测出v物，方法是将木块与一金属块捆在一起沉底，也可用一体积可忽略的大头针将其按下水。发散6：将实验目的改成测一金属块的密度。实验中需解决的是如何让金属块漂浮在水面测v排，方法是