在探索活动中培养学生的创新思维

张爱娟

新课程教学理论认为，新型的课堂教学不单是传授知识，更重要的是培养学生的创新能力。因此，在课堂教学中，以探索活动为主线，精心设计各种活动方案，启发引导学生去发现、探索各种科学问题，尽可能多地让学生去交流、体验新知识的形成过程，这对树立学生勇于探索实践的科学态度，培养学生的创新思维能力，提高学生综合素质是十分有益的。

一、创设探索活动的问题情境

问题是探究创新的原动力。在课堂教学中，教师只有重视问题情境的创设，学生的思维才会被激活，对新知识的探索才会主动，才会在对科学问题的探索和思考中有所发现，学生的创新意识、实践能力才会得到培养和提高。正如苏霍姆林斯基所说：“在人的心里深处，都有一种根深蒂固的需要，这就是希望自己是一个发现者、研究者、探索者，而在儿童的精神世界中，这种需要特别强烈。”

心理学研究表明，学生的思维活动是从有问题开始的，学生探究学习的积极性、主动性，往往来自一个对于学习者来讲充满疑问和问题的情境，在课堂教学中，教师要善于抓住教学时机，调动学生的积极性，激发学生学习的兴趣，使其乐于学，创设探索活动的问题情境的目的就在于此。

例如，在进行“分子的大小”的教学时，笔者是这样引入的：

先向学生提供如下物理事实：一个充满空气的气球，过一两天就会自然干瘪。然后提出问题：“假设这个气球在1个标准气压下的体积大小是1立方厘米，每秒有12亿个分子跑掉，问需要多久气球才会干瘪?”最后鼓励学生大胆猜想。

在学生热烈猜测答案时，再提出下个问题：“一立方厘米的水大约有3.35×10²²个水分子，如果把相同数量的砖头平铺在地球上，会有多厚?”当教师最后把答案公布：需要9000年气球才会干瘪，砖头厚度会有120 km。此时学生往往会因这惊人的结论而全神贯注，同时也了解到分子确实很小，只有几埃。

二、创设打破思维定势的探索活动

现代教育观点认为：科学教育是科学活动的教学，是思维活动的教育，科学是科学思维的活动的过程与结果的统一，所以人们把科学学习称为“思维的体操”。在教学中我们也发现，学生做顺向性习题往往会出现思维定势，而逆向性习题的练习能有效地训练学生思维的灵活性。我们再来反思一下传统的教学方式后会发现，当前多数教师都在按照单向思维方式，从题目的条件或结论出发，联想到定理，或从某一方向，采用某一方法思考解决问题。当然，这是解决问题的基本方式，但长期如此会形成思维定势，严重制约学生的创新意识和创新思维。在新课程教学中，我们要创设一些有一定难度和灵活性的问题，启发、激励学生根据已有的知识和经验，从不同角度、沿不同方向进行不同层次的思考和假设，多角度、全方位的寻求与探索问题的解决途径，训练学生的多种思维素质。

例如，将质量为m1千克的铜块放置于浮在水面的木块上，恰能使木块和铜块全部浸入水中，如果把质量为m2千克的铜块挂在木块下面，也恰能使木块和铜块全部浸入水中，求m1与m2之比。

解法一：习惯上选取木块为分析对象，用隔离法来解。

解法二：以木块和铜块为整体且整体处于漂浮状态，用整体法来解。

解法三：浮力的增加量等于物重的增加量，用等增量法来解。

解法四：可用等效法。

用上述方法，假如步入“歧途”，不能顺利求解时，抛开原有的定势思维，重新调整一个角度进行思考：铜块m1放在木块上面和铜块m1挂在木块下面都使木块恰能全部浸入水中，其效果是完全相同的，所以m1:m2=1:1。

在科学教学中，教师运用具有相对典型性的例题，积极创设能够让学生解决问题的情境，去多角度思考、探索，使学生的思维成礼花状展开。所以我们尽量创设多解求异问题，训练学生发散思维，发展学生的求异品质，培养学生的创新特质。

三、创设实验猜想的探索活动

根据认知理论可知，课堂教学过程中应该是以不断地提出问题并解决问题的方式来获取新知识的问题性思维过程。解决问题首先要提出问题，著名科学家牛顿曾说：“没有大胆的推测就不可能有伟大的发现。”在问题探索活动中，要及时鼓励学生凭借联想对问题的答案做合理猜想，然后再通过逻辑推理，发散讨论或实验验证，探索猜想的正确性。

例如，滑动摩擦力的大小与哪些因素有关呢?在这个问题探索活动中，我们要引导学生围绕滑动摩擦力产生的原因(压力和相对运动)、产生的部位(接触面)和方向(阻碍相对运动)等几个方面来猜想。经过引导，学生会猜想出有关因素：滑动摩擦力的大小与运动方向有关；滑动摩擦力的大小与压力大小有关；滑动摩擦力的大小与接触面的材料(粗糙程度)有关；滑动摩擦力的大小与运动速度有关；滑动摩擦力的大小与接触面面积的大小有关等等。

在科学教育中，教师要经常创设问题情境，让学生对问题的条件与结论、拓展的走向、解法的思路等做出猜想，引导学生在充分理解题意的基础上敢于打破常规，标新立异，从而培养学生自觉的创新意识。

四、创设构建科学模型的探索活动

科学模型即把抽象问题用数学内容表示，把实际问题抽象成数学问题，然后试图用已有的数学模型来解决问题，最后用其结果来阐释实际问题，这是教学中的一种“实际一理论一实际”的策略。它主要侧重于实际问题中提出并表达数学问题的能力，运用并初步构建科学模型的能力，对科学问题及模型进行变换归化的能力，对科学结果进行检验和评价、阐释和处理的能力。

例如：A、B两物体质量相等，温度相同，先把A物体投入一杯热水中，热平衡后水温降低了8℃，取出A物体(使水的质量无损失)，再将B物体投入这杯热水中，热平衡后水温又降低了9℃。由此可知()。

AA的比热容大

BB的比热容大

C两者比热容一样大

D无法判断

判断A、B两物体究竟谁末温高，这是此题的难点。突破的关键是将条件字母符号化，采取数据释例，搭建数学模型，简单明了。如图：依条件，A、B前后分别与水混合所吸收的热量相同，要比较它们的比热容，只需比较它们的末温。

推论：B物末温63℃，温度提高了43℃。

结论：A物末温72℃＞B物末温63℃。

所以B物比热容较大，选B。

要将实际问题抽象为数学问题是很不容易的，因此利用转换方法即转化某种类似的数量关系模型，可以帮助我们找到解决问题的途径，也可以训练学生的思维，提高学生的概括能力，增强创新能力。

总之，培养学生的创造性思维是一个长期而艰巨的过程，只要我们针对相关的条件和特点，结合教学内容，做到适时、适度贯穿于教学的始终，同时，针对学生的年龄特点，紧密联系他们的生活实际，给他们提供一个自主的空间，让他们的创造性思维能力在科学教学中得到充分的发展。