论在科学探究中如何培养创新思维

论在科学探究中如何培养创新思维

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　　在科学探究中培养创新思维

　　摘要：

　　培养创新能力的关键在于培养创新思维，长期以来人们一直在探求培养创新思维的有效途径。科学探究是新课程改革中出现的亮点，可喜的是科学探究竟是培养学生的创新思维的一种有效途径。本文在介绍了创新思维的同时，精心设计了在科学探究组成的诸要素中培养创新思维的策略，希望会在教学实践收到满意的效果。

　　关键词：

　　创新思维　科学探究　整合思维　发散思维　直觉思维

　　创造和创新的核心是创新思维，因为创造性结果主要是创新思维的产物，因此培养创新思维是培养创新能力的关键[1]。但是，我国长期以来从小学以致大学的教育教学方法过于机械模式化和书本格式化，严重影响了对人的思维的培养，尤其是对创新思维的训练与挖掘。新一轮基础教育课程改革提出了科学探究，主要目的之一就是要培养学生的创新思维，为创新教育打开了一个突破口，那么究竟如何充分发挥科学探究的优势来培养创新思维呢?这是一个很值得探讨的问题。

　　一、科学探究及其要素

　　《基础教育课程改革纲要》指出：科学探究不仅是一种学习内容，而且是一种学习方式。学生在教师的指导下，在一个创设的学习环境中，从日常生活、自然现象和社会现象中，针对某一个需要解决的实际问题展开，让学生亲历探究的全过程，以解决问题和表达、交流结果。这一过程中可以把科学知识与观察、推理和思维结合起来，从而可以能动地获得对科学的理解。通过科学探究活动，对科学探究的手段、使用证据的规则、形成问题的方式、提出解释的方法等一系列问题有了亲身的体验，而不仅仅是听到或记住有关的知识或结论。可以逐步形成好观察、好提问、好探究的心理倾向;进而形成善于质疑，勤于思考，乐于表达思想、交流成果，并且乐于尝试创造创新活动，在自主探究中获取新知并形成良好的心理品质，最终形成较持久的科学探究的兴趣和较强的实践、探索、创新的欲望和能力。

　　高中物理课程标准指出，科学探究的构成要素包括提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作。新知的获取、能力的培养主要是融入这些要素之中，创新思维的培养当然也不例外。

　　二、创新思维及其组成

　　创新思维是人们在学习、生活、工作或问题解决过程所表现出来的能够产生新颖独创性产品与观念的一种思维方式。提高创新能力的根本是提高创新思维，是进行创新思维的培养和训练。

　　创新思维是一种很复杂的思维形式，其基本操作因素是整合思维和发散思维。整合思维是指在思维的过程中针对需要解决的问题，重新组织过去所得的若干观念并找出唯一正确的答案，是创新思维中求同的形式，是创新思维不可缺少的前提。发散思维是指在思维过程中针对问题将我们所得到的若干观念加以重新组合，从而找到多个可能的答案、解决方案、结论或假说的思维形式，它是创新思维中求异的形式，是创新思维的本质或基础。创新思维的重要组成部分还包括：直觉思维，就是对客观事物的直接判断或抉择，一眼看出或猜出问题的关键所在，体现了思维的“概括化”、“简缩化”、“语言化”或“内化”，想象性思维等。

　　发散思维是创新思维的基础，它主要包括：①流畅性思维，能够出现若干可能的构想和答案;②变通性思维，以不同的分类或方式去思考，能够从某一思想转换到另一思想，或者以另一种不同的新方式去看某一个问题;③独创性思维，即思维的过程、方法或思维的产品具有新颖性、独特性;④精致性思维，在原来的构想或基本观念上添加新的观念，增加有趣的细节和组成相关概念群。

　　三、在科学探究中培养创新思维

　　思维是从问题开始的，科学探究是发现问题和解决问题的过程，也是培养创新思维的过程。

　　(一)整合思维的培养

　　整合思维所追求的目标是：做出正确的选择或者决策，并力求在最短时间内解决问题。科学探究需要“制定计划与设计实验”，要根据探究的目的和已有条件，选择正确的方案，并且整合已有的知识概念来选择需要的装置和器材，这正是一个整合思维的过程。在“分析与论证”过程中，对搜集的诸多数据进行分析处理，并且要求根据所观察到的现象和数据等进行高效率的整合思维，得出正确合理的结论，并排除干扰因素求取唯一正确的结论。在“评估”过程中，对发现的新问题制定解决方案，并吸取经验，从经历的过程中获取新知识并用来解决新问题，通过不断改进找到最佳的途径，这些都是在整合思维中进行的。例如设计试验探究“串并联电路的电压关系”，首先要根据实验目的，制定试验计划、研究试验步骤，设计出电路图，决定选用的元件和仪器，包括灯泡的型号、电源功率等，都需要依据相关知识来做出合适选择。对于所得电压，电流要进行数据处理，要尽量减小误差，最后得出初步结论。在“评估”时，对实验的操作过程进行检验、修正、评价等，整个过程也就是训练整合思维的过程。

　　(二)发散思维的培养

　　发散性思维包括流畅性思维、变通性思维、独创性思维、精致性思维等。在“提出问题”过程中，尽可能多的发现问题可以培养流畅性思维;从不同于一般的角度来发现问题可以培养变通性思维;选择一个比较新颖的、与众不同的角度来提出问题，就可以使独创性思维得到更好的锻炼和培养。在“猜想与假设”过程中，尽可能多的提出一些解决问题的方法和假设，并且要尽快地提出猜想和假设，这样就会很好的锻炼和培养流畅性思维;而且如果假设和猜想的角度很新颖，预测的方式很独到则有利于独创性思维的培养。在“制定计划与设计实验”过程中，要根据目的和现实条件，尽可能多和快地提供活动方案，来培养流畅性思维;当一种方案不符合条件和目的时，能够在尽量短的时间里寻找出新的方案，则可以使思维的变通性得到培养;如果设计的实验或者方案方法与众不同，角度更加新颖，独辟蹊径，则就会使独创性思维受到锻炼培养。当进行“实验与收集证据”时，为了培养流畅性思维可以尽量多的而且以最快的速度来提出具体的操作方式;当然在此过程中，难免会有一些实验方式或者收集到的数据不适合整个过程的需要，这就需要迅速的转变思路，转向其它的思路，这样是有利于培养思维的变通性;实际的实验或者证据的收集，会使活动者的见识拓宽，知识增长，高效率的补充丰富自己原有的知识体系有利于精致性思维能力的增长。“分析与论证”过程中当尝试着得出的某个结论荒谬不符合实际时，要及时转换思路，去试着得出其它符合实际的结论，这样的操作有利于变通性思维的锻炼;对分析论证的认识，会使原有的认识得到充分的补充，引申对事物的看法，这样正有利于精致性思维的培养。在“评估”的过程中，注意探究中还没有解决的矛盾，尽可能的发现一些新问题，并且尽可能迅速的提出新方案，这样就培养了思维的流畅性;而当发现原来的实验方案效率不高时，要尽快的提出新方案，不要总是对旧的方案迷惑不解，这样就同时培养了变通性思维和独创性思维;在吸取经验教训的过程中，就是对已有的认识体系的补充，这是培养精致性思维的最佳环节。在“交流与合作”中，要敢于提出新的看法，观点，要敢于突破常规的思路来看待问题，这可是培养独创性思维的最佳时机。

　　(三)直觉思维的培养

　　直觉思维是对客观事物的直接判断或抉择，猜出问题的关键所在。在“提出问题”过程中，使发现问题的时间尽量缩短;在“猜想与假设”过程中，对问题的解决方案迅速做出判断，并且能根据客观条件迅速而且大胆对实验结果做出预测，这些刻意采取的措施都是对直觉思维的培养。例如，在研究物理学中“电磁感应现象”中，可以引导学生根据“电能生磁”的知识基础大胆猜想“磁能生电”的结论，然后再设计实验来进行验证。

　　(四)想象思维的培养

　　想象性思维是对已有的表现进行加工改造而创造新形象的过程。在“猜想与假设”过程中，可以根据现有的条件或者现象，对实验或者问题的答案进行想象，想象其可能出现的各种情况来做出预测。在“制定计划与设计实验”过程中，要在大脑中时刻想象实际操作中可能会出现的情况或者需要注意的问题，还要想象到相关因素的参与干扰，以便使计划和实验设计更加严密，以及尽量的减少意外情况的发生。在“分析与论证”中，对造成实验或者活动结果的原因进行想象，以做出更加合理的解释和更加准确的描述。这些都有利于想象性思维的培养。

　　四、结束语

　　科学探究是一种创新活动，是推动创新思维的一种强烈和稳定的动力源泉，也是创新教育的关键环节。在实际的教育教学活动中，要充分运用科学探究的方式，采用科学探究的内容，学会发现新问题，发现新思路，形成科学的创新思维培养模式。

　　参考文献：

　　[1]苏富忠.思维科学[M].黑龙江人民出版社，2002

　　[2]徐方瞿.创新与创造教育[M].上海教育出版社，2001

　　[3]阎金铎,田世昆,胡卫平.物理思维论[M].广西教育出版社，1999

　　拓展：如何培养学生数学创新思维

　　一、营造良好氛围，促进学生创造思维的发展

　　新思维的重要条件，启发和激励学生的积极性和主动性是培养学生创造性思维的前提，因此，教师要改变只重知识目标的倾向，应构建多元化的教学目标，重视营造良好的创造性思维氛围，想方设法激发学生心中探索新知的欲望，诱发学生创造性思维的活跃。例如：在学生已经掌握了三角形的概念，又知道了三角形的种类后，教师这样诱导：三角形还有一个非常有趣的事，大家想知道吗？这一诱发学生兴趣盎然，然后异口同声地回答：想。这时让学生用准备好的木条与三根首尾连接串起来，在用三根以上木条也同样串上，接着让学生回答三根或三根以上的木条分别围成了什么图形，学生回答三角形、四边形还有五边形等，然后让学生拉一拉、推一推这几个图形，看从中发现了什么？学生一边操作一边思考，很快看出三角形不变形，而四边形、五边形等容易变形。最后问：你能应用三角形的特征使其他图形不变形吗？这样的教学生动、形象，富有启发性，给学生留下难忘的印象，不但满足了学生强烈的求知欲望，而且创造性思维也得到了空前的发展。课堂气氛可以影响学生的学习情绪，所以课堂教学中营造生动活泼的学习气氛，使学生在宽松和谐的环境下学习，学生才有充分表达自己思想感情的机会，才有利于培养学生的创新能力。例如：在教学6的乘法口诀时时，让学生掌握了6的乘法口诀之后，为了更好地记忆，让学生在课堂上临时开一个小商店，在商店中卖铅笔，每支铅笔6角钱，引导学生反复应用6的乘法口诀，达到熟练记忆并会应用。这样的设计有助于学生掌握6的乘法口诀，更主要的还让学生懂得数学源于生活，生活中处处有数学。

　　二、大胆尝试，培养学生良好个性

　　在教学中，利用难题设置困难情景，让学生置身其中，迎接挑战，大胆尝试，开阔思路，战胜困难，有利于学生良好的个性形成。如学习圆的面积后，让学生选定一棵树干，测量计算它的横截面的面积。许多同学拿着卷尺或直尺围着树干无从下手，面临的问题是：横截面的面积怎么测量？通过讨论，明白可先测量树干的周长或直径，再求横截面的面积。此时，又发现了新的问题：为什么许多同学算出的横截面的面积会不一样呢？在引导学生分析问题产生的原因：由于测量树干的位置不同，所以得到的横截面的面积也不同。这样通过发现问题到解决问题，不仅使学生弄清知识的疑难点，而且使学生意识到：遇到问题不要放弃，只要坚持下去，不断努力，才能最后成功。既提高了学生对挫折的耐受力和克服困难的勇气，又有利于良好个性品质的形成。

　　三、多角度考虑问题，培养学生的求异思维

　　在小学数学中，应注意学生求异思维和创新意识的培养，特别是在课堂上，要利用一题多解培养学生全方位、多角度地思考问题，鼓励学生敢于标新立异，不落杠，不进套，不人云亦云。设法引导学生突破常规，拓展思路，寻求多种解决问题的方法。例如：小明看一本故事书，4天看了84页，照这样计算，8天可以看多少页？这道题，大部分同学都能列出算式：844=21（页），218=168（页）。但我不满足于这一常规解法，启发学生还可以用其他方法解答。经过启发，发现有一部分同学列出算式：84=2，842=168（页）。显然，后一种解法比前一种新颖、简洁，富有新意。通过这种求异思维的训练，学生的思维会越来越活跃、流畅和深刻。当遇到其他问题时，学生就会用到求异思维，从而拓展思路。课堂练习设计需要有目的性、层次性、多样性和实践性，既要面向全体学生，层层递进，步步深入，又要设计灵活。

　　四、丰富知识，构建良好的认知结构

　　知识与思维发展密切相关，培养创新思维要以丰富而扎实的知识做基础，掌握的知识越多，越容易产生新的联想，新的见解和新的创造。只有建立了丰富而合理的知识结构，学生才能在习以为常的现象中去重新组合已有知识，从而产生有创意的见解。我设置了这样一道练习题：一个养鸡专业户用75米长得篱笆，利用房屋壁做一边，围成一个长方形养鸡场。养鸡场长是35米，面积是多少平方米？让学生先找出宽，在根据面积公式计算出面积，然后改成若不告诉你长是35米，直接求围成的长方形最大面积是多少？让学生讨论，试探寻找答案。这既需要学生有创新意识，又需要学生具备丰富合理的知识结构。只有二者紧密结合，融会贯通，才能解决。

　　总之，培养学生的创新思维需要一个长期的训练过程，这就需要教师通过多种途径，激发学生的学习兴趣，培养学生的求异思维、创造性思维，使课堂成为孩子们的求知乐园，使学生真正成为学习的主人。

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