科学创新能力培养论文（精选6篇）

科学创新能力培养论文 第1篇

小学科学怎样培养学生的创新能力论文

摘要：小学科学是综合了生活经验、科学实验以及各类自然现象的一门学科，在小学生的教学启蒙中起到了十分重要的作用，在小学科学的学习中，能够让学生产生独特的思维方式，有效地培养学生的逻辑思考能力，早期科学教学对于学生日后素质的培养和各方面能力的塑造都有着十分重要的作用，而承担重要启蒙任务的这门学科在当今的教育教学中还存在着不少缺陷，作为一线的科学教育者，教师应担注重如何呵护学生的好奇心，培养他们对于科学知识的兴趣和求知欲，引领他们去探讨那些与社会和自然相关的问题，本文就将通过分析现阶段小学科学教学存在的问题，来谈谈如何在小学科学的教学中培养学生的创新能力。

关键词：小学科学;创新教学;创新能力

当今社会已经不是仅凭知识文凭就可以包揽一切的时代了，很多时候都要靠自己的创新来打拼一片天地，现阶段正是人才的短缺时代，社会需要各种各样的创新思想和创新人才。小学科学作为小学生的科学启蒙学科，在培养学生创新思维，激发学生创作灵感方面起着重要的作用，教师应当充分的认识到本门学科的特殊性，在教育教学上引起重视，注重培养学生的创新思维和能力。日常的教学生活中应当时刻注意拓展知识，开拓学生的思维，让学生在不断的创新与思考中拓宽自己的思路，培养学生的逻辑思考能力。

一、深化教师认识，夯实创新基础

教师的观念决定着学生的思维，只有教师树立科学的教学观、实验观、态度观、方法观，才能在课堂教学中普及科学知识、宣扬科学精神、讲授科学方法和培养科学态度。在潜移默化之中教会学生以科学的精神开展合作、探究、实验、分析、归纳、总结，养成良好的动手操作与实践的能力。在实践中，学生会对实验现象认真观察、反复思考、查阅科技成果资料、对比结果、得出新的结论，这无形之中增强了学生捕获、运用现代化科技信息的能力，让他们学会带着问题去探索、解决发现的现象，使他们的学习过程转变为“参与―动手―分析―归纳―吸收―创新”的过程。

二、如何在小学科学课堂上培养学生的创新能力

1.用科学发明去启迪学生

小学生受到外界的影响十分大，很多时候一件小事就会对其产生很大的启迪，教师应当抓住学生的`这一特点，在课堂上用科学发明去启迪学生的内心，在课堂教学中，结合课本的内容去向学生介绍一些较为著名的发明，让学生感受科学的力量，激发学生的创造欲望，例如，在生物启示的学习过程中，可以通过鲁班发现带锯齿的树叶来发明了锯子，让学生明白创新并不是那么神秘的事情，而是存在日常生活中的细节中，让学生能产生一颗乐于观察的心，重视日常中的每一件小事，从小事中发现创造的灵感，培养学生的创新能力。

2.让学生参与动手实践

实验在学生的科学学习中起着重要的作用，小学生对于语言的理解能力并没有那么强，不能仅仅通过课本中对实验的语言文字描述就对实验有了一个完整的理解，很多时候只有通过亲身的实验，才能理解实验的内涵，教师在日常的教学中应当为学生提供相应的机会，给学生留一些日常的小实验任务，学生就会在充满好奇中去亲身体验实验，感受实验现象，对于实验的现象和结论就会记忆更加的清晰，且在这个过程中，学生的动手能力得到有效的锻炼，思维也会得到拓展，甚至可能改变自己的思维方式，让自己在日后的生活中更加的细心，富有创造能力。3.孕育科技氛围，陶冶创新情操在校园文化建设中，我们可以加入科技文化的元素，通过合理的构思、巧妙的布局创设一种科技教育的氛围，达到寓教于景的作用。在校园中可以布置科技宣传专栏、科技伟人雕塑，在教学楼、实验楼走廊墙壁悬挂科学家画像、名言或科学技术发展史宣传展板，在校园建立科技角、举办科技节、讲科学家故事、记科学家读书卡、办科技专题黑板报、参加科技实践活动，在学校成立科技活动社团、参加科普宣传活动，在家观看中央电视台科教频道的我爱发明栏目等，让学生在了解科技、认识科学的氛围中，树立科学创新的精神，向着自己科技创造之路努力奋斗。(4)激发学习兴趣，点燃创新火花在心理学研究中，兴趣是人们力求认识某种事物或爱好某种活动的倾向。这种倾向总是和一定的情绪或情感紧密联系在一起，成为孩子们学习主动性、积极性的内在动力，是内因在起着关键作用。一个学生如果对学习科学产生浓厚的兴趣，就可以增强他了解、探索周围自然事物的好奇心，这就是他们的情绪表现。此时教师应该适时抓住学生的心理动向，采取巧妙地引导来满足孩子们的需要。在这种情况下，孩子们就会很快地融入自己喜欢的事情当中，不由自主地认真观察、积极思考、动手实验、查找资料、分析原因。在问题得到解决后，他们又会对新的需求继续努力探索，周而复始，就会转化自己的兴趣，对学习的求知欲更强，目标更明确，行动更迅速。因此，激发学生的学习兴趣，点燃对知识的渴求是开发学生创造性思维的有效途径。(5)延伸探索。学习是在探索中不断循环往复的，在微课教学过程中，教师应找出教学内容中的重难点进行深刻剖析。对于视频中出现的难点和经典句子，应当要求学生自行记录下来，把不明白的地方标记好，以便在以后学习中随时拿出来学习，并将喜欢的视频拿出来和全班学生一起分享，从而营造出另一种课堂氛围。但是，需要注意的是初中生的英语水平相对还是比较薄弱的，所以教师应当对他们收集的一些学习资料加以把关，不能泛滥。创造能力可以归结为两种：一种是具有特殊才能的人才所实现的创造，另外一种是通过自我培养而实现的创新。作为小学科学的教育者，我们要不断的去发现学生中具有天赋的人才，同时也要不遗余力的去培养每一个学生的创新才能，让每一个学生都能在接触知识的初期得到有效的锻炼，让学生能够在同一起跑线上前进，保持教育的公平性，小学科学是一个十分特殊的学科，他并没有语文的那种感性理解，也没有数学或者初高中其他理科类学科的那种很强的逻辑性，他实际上是一种启蒙，一种对于自然科学的感受，而科学素养的形成是长期的，教师应当不断的挖掘和研究，让学生在一个轻松自由的环境中获得创新能力的提升。

科学创新能力培养论文 第2篇

一、培养学生的创新思维能力

精心创设情境，激发学生的创新思维。兴趣是激发学生思维能力的重要因素，它能提高学生学习的积极性，主动性，探究性，使学生以一个被动的知识接受者，变成一个主动的参与教学活动的合作者。教师必须精心备课，对所设置的教学问题必须具有趣味性、新奇性、生活性、开放性和适宜性。只有这样才能激发他们的创新思维，例如，在学习光的折射时，提出一些问题，透过圆形金鱼缸看鱼，鱼会变大，筷子斜插入水中，侧面会看到筷子在分界处弯折，学生带着这些问题去学习，会产生兴趣，达到一定的效果。

基础知识，基本技能是培养学生创造性思维能力的前提条件，首先在教学中要狠抓“双基”的落实，让学生学透知识，练实知识，用活知识。用基本的科学知识去解决实际问题，其次要克服定向思维，培养发散性思维和思维的变通能力，对于一个问题，能从不同角度.不同方向去探索解决问题的方法。传统的教学注重解决问题的唯一性。这样不利于培养学生的创新能力，实际中的许多问题，往往是开放的，多变的，答案不是唯一的。在习题教学中要加强一题多问，一题多解，一题多变，多题同解等形式的训练，培养学生的多种思维方式。例如，有这样一道开放题：现有一杯纯净水和一杯食盐水，仪器不限，用那些方法可以鉴别它们，通过各小组的热烈讨论和交流，利用密度、浮力、蒸发结晶、凝固点、导电性等知识,同学们得出了10多种方法,并用实验加以证明，开阔了学生的思路，在教学中还要培养学生的逆向思维。例如有一重为10斤的一个瓶子，用手拿着不动。手与瓶子的摩擦力为多少？当手握瓶子的力增大，此时，瓶子与手之间的摩擦力是否增大。一般的学生会认为摩擦力会随着压力的增大而增大，这是一种定向思维。如果用逆向思维去分析瓶子的状态未变。即静止(受平衡力的作用)f=G，就不难理解。通过这些思维方式的训练和解题的指导，培养学生严密的逻辑推理能力和思维能力。

二、从实验和生活中培养学生的观察能力和问题意识

科学实验离不开观察，观察是科学研究的最基本方法，是创新思维的基础，每个科学实验都有其明确的实验目标。因此，在实验教学中，对每个实验教师首先要让学生明确为什么观察和观察什么?使学生掌握观察的具体内容。例如在观察水沸腾实验中，教师提出让学生观察水在沸腾前后实验现象。实验后有的学生就观察到沸腾前气泡上升中变小，消失，沸腾后气泡会变大，破裂，并提出了相应的问题。又如，在研究液体内部压强时，指导学生观察：当金属盒中的橡皮膜在不同深度，不同液体，不同方向时，分别观察U型管两管液面的高度差是否发生变化，来得出液体内部压强的规律。使学生掌握实验观察的具体方法。如顺序观察法，对比观察法，重点观察法，全面与重点观察法，归纳观察法等。

在平时教学中，学生往往不提问题，也提不出问题，不管是实验还是作业都是按照教师的要求去完成。鉴于这种情况，教师应帮助学生学会观察，鼓励学生在观察的基础上提出问题，培养学生的问题意识。在平时的教学中，教师要把课本知识同生活实际联系起来，提出一些问题。

三、注重科学研究，培养学生的科学探究能力

初中阶段的实验大多数是一些验证性的实验。用人为控制的实验条件去验证这些结论，加深对科学知识的理解、掌握，这样不利于充分发挥学生的主动性，培养学生的创新能力。为此，在教学中把演示实验改为分组实验，把一些验证性实验改成探索性实验，增加学生的动手机会，培养他们的实践能力，例如，探索电流与电压、电阻的关系时，让学生按照探究的过程进行，在实验中强化用控制变量法探究，在这个实验中，最难的是电路的设计，教师可采用让学生独立设计——小组讨论合作——各组讨论交流——师生共同补充。整合完成设计的方法，让学生在原有能力的基础上相互学习取长补短。培养学生的观察能力，动手实验能力，严谨求实的科学态度和与他人合作的精神。通过分析实验数据，得出结论，通过评估与交流，让学生发现问题，分析原因，培养学生的实事求是的科学态度。

加强实验设计，培养学生的实践能力和创新意识，开始时，可先让学生设计一些简单的实验。如，用2只开关控制一个灯泡，并且闭合任一只开关都能使灯泡发光等，在这样的基础上教师可采取少给器材，设置故障电路，把仪器调乱，让学生设计实验方案，解释实验中出现的问题，分析实验误差，改进实验等。又如在“测定小灯泡额定功率”的实验中，除按教材上的方法外，教师可提出问题，用一只已知阻值的电阻代替电压表，其他器材不变，设计实验，然后教师再深入引导学生。如果在这个实验中，电压表的量程小于灯泡的额定电压时，怎样测出小灯泡的额定功率，通过这样的引导和启发，激发了学生的求知欲望。

四、开展第二课堂活动，充分发挥学生的聪明才智与创造能力

第二课堂是学生自主发展的广阔天地，是进行创新教育的重要阵地，为此，建立了课外兴趣小组。这里学生可以进行小实验，小发明，小制作，小论文，自制教具等。例如自制密度计，用电磁继电器控制的防盗指示灯等。每个学期，对学生的这些作品进行评比和展览，大大激发了学生的积极性，鼓舞了学生的创造性。

初中科学教学与创新能力培养初探 第3篇

初中科学教学中培养学生的创新意识, 主要是指:让学生对自然界和生活中的一些现象具有好奇心, 不断追求新的知识, 学会从科学的角度发现和提出问题, 并用科学方法加以探索、研究和解决。所以, 在课堂教学中如何实施创新教育已受到广大教育工作者的普遍关注。下面笔者根据多年的教学实践谈谈自己的体会。

一、营造教学环境, 培养创新意识

营造一个宽松良好的教学氛围, 有利于消除课堂上过分拘谨的场面, 有利于学生的个性发展, 在这种氛围里, 学生勇于发现问题, 敢于提出问题, 渴望解决问题, 他们的创新意识自然而然地就得到了培养和支持。作为一名教师, 要为学生创新意识的培养创设一个适宜的情境, 在教学工作中竭力提倡创新, 善于接受学生新的合理化的建议, 让学生充分发挥自己的想象和能力, 并鼓励和帮助学生将大胆的设想、创新的计划变成现实。让学生品尝成功的喜悦, 领略创新的意义。

科学趣味实验以简单的操作, 鲜明的现象对学生产生极大的吸引力。因此, 我们要充分利用趣味实验, 激发学生对科学的兴趣和创新意识。趣味实验的设计有以下三种途径: (1) 简化或重组演示实验或将演示实验变成学生分组实验。 (2) 根据教学需要增加趣味实验。 (3) 结合日常生活, 发挥学生的想象联想能力。

二 、赋予教学内容以适当的情感色彩

科学教学内容不像美术、音乐、语文、英语等教材中蕴涵着丰富的显性的情感因素, 但是科学教材在反映客观事物、揭示物质变化规律时, 也包含了少量显性情感因素和大量隐性的情感因素。教师在备课时, 要善于发现、挖掘这些显性、隐性的情感因素, 并运用丰富的语言、表情表达出来, 以此去感染学生, 让学生产生相应的情感体验。

例如, 元素周期表的发现过程, 便是一个显性的情感因素, 如果只介绍门捷列夫这一最终结果, 则教育功效定会大受影响。事实上, 在门捷列夫之前, 针对元素间究竟有无规律, 科学家们相继提出了三元素组、六元素表、八音律表等不同的科研成果, 但一个共同的特点是随着新的元素的发现, 只对部分元素适用的缺点便显现出来。门捷列夫坚信元素间的规律是客观的, 是可感知的, 并将每种元素的符号、原子量、主要性质制成卡片, 反复排列、组合、推敲, 终于发现并绘制出现在的元素周期表。而这个发现过程中蕴涵的科学方法, 敢于挑战权威科学的态度, 不畏艰辛、不畏人言的科学品质, 对学生学习兴趣的激发, 探求真理志向的激励都大有裨益。

三 、独立思考, 开启学生的创新思维

1.提倡一题多变、一题多解, 培养学生的发散思维

在心理学和教育学的诸多专著中, 都一致认为“一题多解”是培养和训练发散思维的重要方法之一。发散思维从多问、侧问和反问朝着不同方向进行, 它蕴含着丰富的想象和联想, 它可灵活、迅速地产生多种多样的想法:由点到线、由线到面、由面到体, 既思前因, 又想后果, 这是发散思维多向性的表现。在教学过程中, 教师要有意识、有步骤地扩大思路, 让学生从多角度思考问题, 从而达到训练和培养学生发散思维的目的。一题多解应该是发散思维在科学上的具体体现, 展开科学一题多解的教学要用启发式, 激发学生一题多解的愿望, 培养学生一题多解的兴趣, 讲清一题多解的思路, 布置一题多解的作业, 推广一题多解的好方法。

2.巧设“陷阱”, 跳出思维定势, 培养学生的逆向思维

逆向思维是相对于习惯思维而言的, 也就是从相反的方向来考虑问题的思维方法, 它常常与事物常理相悖。因此, 在创造性思维中, 逆向思维是最活跃的部分。如在讲《二氧化碳的实验室制法》一节时, 教师一般向学生直接灌输二氧化碳制取所需药品及装置等, 学生容易在知识反馈中错写出CaCO3+H2SO4=CaSO4+H2O+CO2↑这样的方程式, 我们若把问题逆转过来, 用反问的方法进行逆向思维, 提出如下问题:“能否用碳酸钠代替大理石与稀酸反应制CO2, 或用硫酸代替稀盐酸与大理石制取二氧化碳, 为什么?”让学生分组实验, 仔细观察实验现象, 引导学生讨论总结出答案:不能。然后引导学生用吸滤瓶、小试管、浓碳酸钠溶液、浓盐酸溶液等仪器及试剂设计实验熄灭酒精灯火焰。由此得出泡沫灭火器的反应原理。这样一环扣一环, 步步设疑, 使学生参与整个学习过程, 增强了学生学习的兴趣, 效果良好。

四、培养创新精神的方法

1.首先要教育学生热爱科研事业, 强化学生科技意识, 培养学生献身于科学研究事业的精神。在科研上要有成就, 创出新成果, 就要付出艰辛的劳动。但付出劳动也不一定有所收获, 甚至付出了巨大的劳动, 牺牲了终身时间, 也可能没有显著的成果。所以, 教育学生将来选择科研事业, 首先要有献身精神, 要准备吃苦耐劳, 全身心地投入到科研事业中去, 立志奋斗终身, 无怨无悔。

2.在教学过程中, 始终使学生保持愉快的心情, 充沛的精力, 灵活的思路, 敏捷的反应, 具有创新的最佳状态。这就要求教师在教学中:创设情境, 优化环境, 活跃气氛, 研讨改进教学方法, 减轻学生负担, 提高教学效率。

3.培养学生善于把不同事物联系或移植到所要探索的问题上来, 这也是培养学生创新的一种重要方法。把不同的事物联系或移植到所要探索的问题上来, 进行分析比较, 一方面就可能对所要探索的问题有所启迪, 另一方面能拓宽所要探索问题的思路。

4.激发学生的好奇心, 培养他们的自信心。许多伟大的发明, 惊世的创造常常都是从那些平常的、一闪念的好奇心开始的, 没有好奇心, 通向真理的跋涉就无法启步。自信心是质疑精神的心理依据, 只有有了自信心, 学生才敢于独立思考, 把思维的触角伸向未知, 才敢于捕捉疑问并确定进攻的目标, 并坚持不懈地去努力实现。

5.克服思维定势, 培养学生勇于探索的精神。如, 做磷的燃烧实验时, 水下的白磷和铜片上的红磷如何才能燃烧? 对铜片上的红磷, 学生很快就会回答, 而对于水中的白磷, 学生因受到思维定势的影响, 只会回答将其拿出水面。老师在加以肯定后, 再问:“如果说不拿出水面能否燃烧呢?”让学生积极思考, 踊跃讨论后, 教师再用实验加以验证。

总之, 课堂教学改革的立足之地就是建设创新的环境, 营造创新的气氛, 构造创新的课堂教学秩序, 培养学生质疑、解疑的能力。初中科学课的创新教育必须从各方面入手, 充分调动学生学习的积极性, 利用现有条件, 想方设法地去进行各式各样的、丰富多彩的教学活动, 才能收到理想的教学效果。

参考文献

[1]朱慕菊.走进新课程——与课程实施者对话[M].北京:北京师范大学出版社, 2002.

[2]张春兴.教育心理学[M].浙江:浙江教育出版社, 1996.

科学创新能力培养论文 第4篇

科学小论文当然不同于科学工作者所做的论文，但又有着科学论文的基本特点。它是同学们在课内外学科学活动中进行科学观察、实验或考察后一种成果的书面总结。它的表现形式是多种多样的：可以是对某一事物进行细致观察和深入思考后得出结论；可以是动手实验后分析得出的结论；也可以是对某地进行考察后的总结；还可以靠逻辑推理得出结论……

怎样指导学生写好自己的科学小论文呢?只要牢记科学小论文的特点就行了。科学小论文不同于学生平时的习作，它有自己的质量标准。1、科学性。科学性是科学小论文区别于其他各类体裁文章的重要特点之一，是科学小论文的生命。它要求选题科学，研究的方法正确，论据确凿，论证合理且符合逻辑，文字简洁准确。2、创造性。小论文的选题、主要观点要有自己新的发现、独特的见解，而且对人们的生产生活等有一定的实际意义，当然，如果在别人研究的基础上进一步研究，提出新颖、独到而又论据充分、言之有理的见解也是可行的。3、实践性。论文选题必须是作者本人在科学探索活动中发现的；支持主要观点的论据必须是作者通过观察、考察、实验等研究手段亲自获得的，有实践依据；论文必须是作者本人撰写的。不能有凭空捏造、猜测、成人包办代替的迹象。

小学生常写的文章一般都是记叙文，而科学小论文作为论文的一种，有它自身的特点，虽然同学们接触的不多，但也并不难掌握。论文有它的三要素，即论点、论据、论证。论点是作者对所论述的事物或者问题所持的见解和主张，论据是用来证明论点的科学原理和典型事实，论证是运用论据来证明论点的过程和方法。写作时，一般先“提出问题”，针对某一事物或某一种现象，表明作者自己的看法。其次是“分析问题”，针对前面的问题自己做了什么，又是怎么做的，有什么发现，主要是以事实来作为依据。最后是“解决问题”，对前面观点的总结、升华，提升主题。

科学小论文最常见的形式有科学观察小论文、科学实验小论文、科学考察小论文和科学说明小论文。（一）科学观察小论文。是指青少年对某事物或自然现象通过周密细致的观察，并对取得的材料和数据进行认真的分析。（二）科学实验小论文。有时也称“实验报告”，是青少年对研究的对象创设特定的条件，经过反复实验，对获取的材料和数据进行分析、综合得出结论而写出的文章。它着眼于对实验过程的客观叙述以及实验现象的科学解释。（三）科学考察小论文。通过调查、访问、实地勘探等考察方式为主要研究手段写出的小论文称为科学考察小论文。有时也称为“科学考察报告”、“科学调查报告”。（四）科学说明小论文。科学说明小论文是指作者通过利用翔实可靠的资料对某一自然现象或自然事物进行解释和说明的一类小论文。一般来说，它并不直接采用观察、实验、考察等研究手段，而主要是从书刊资料、师长等地方获取丰富的第二手材料，并经过自己的综合分析、逻辑推理，用自己所理解的语言阐明某一观点。

小学生写作的科学小论文主要是前三类，展现自己观察、实验、考察的成果。写作小论文的第一步，就是要确定研究的对象，考虑研究什么问题，这就是选题。有人说，选择好题等于完成小论文的一半，可见小论文选题的重要性。特别要注意的是，选题时要考虑主客观条件。俗话说："知己知彼，百战不殆"。选题时要清楚自己的长处是什么，短处是什么，自己对研究的问题是否有兴趣，有没有这个能力把它研究清楚，自己是否达到了这个知识层次和认识水平，自己受否有毅力去完成这个题目以及是否具备研究这个问题的实验器材、场地等。可以说，好的科技小论文不是“写”出来的，而是科技实践活动的结晶。经历生活、观察生活是撰写科学小论文的基础，指导学生写作科技小论文的最终目的是使学生了解科学研究的一般方法，培养学生的科研能力。在指导学生写作科技小论文之前，必须使学生了解科学研究的一般方法和步骤、科技小论文的选题要求、实验数据记录的方法和要求、写作的格式等等。这样才能有计划有目的有步骤地开展科学实践活动，作好原始记录，为科技小论文的写作做好准备。此外，还要使学生明确一篇好的科技小论文，应该有一定数量的图表和照片等直观说明材料，才能更好的体现真实性，增强说服力。小论文的撰写是建立在小实验、小制作的基础上的.要求學生写科技小论文必须首先辅导好实验和制作。三者不是孤立的，而是相互关联的。

哪些可以作为科学小论文写作的材料？可以从以下几个方面考虑：

1、课堂的延伸。科学课中关于热的传导这部分的内容可以想：铜和铁谁的传热本领大？通过设计小实验来研究一下，很快就能知道答案。把研究的过程写下来，就能成为一篇好的科学小论文。再如关于不用种子也能繁殖这部分的内容可以想：水插法可以繁殖，哪一种植物最容易成活？只要认真去做一做，还愁写不出好的科学小论文吗？

2、生活的体验。可以是童真童趣的观察生活，也可以是生活的热点关注。如动植物的观察饲养等，公民的素养到底怎样?年年交通事故不断，文明交通到底做的怎么样？既可作为综合实践的内容，通过实地调查，又为写作科学小论文积累丰富的素材。再如“一米线”，究竟能起多大作用，调查研究不就有结论了吗？居民生活水平的研究不也可以提高学生的素养?

3、科学的求证。广为流传的的谚语、俗语、成语，真的放之四海而皆准吗？人人皆知的事理是否还有鲜为人知的盲点？苹果里的五角星正是创新的结果。二十四节气中是否真的很准？研究一下《立冬就是冬天到了吗》，完全能丰富学生的知识，提高对科学的兴趣。

当然，写好一篇科学小论文离不开老师的指导，作前指导、作中辅导、作后修改，每个环节都很重要。

以科学小论文为载体，让学与练有机结合，真正提高科学素养，切实培养学生的创新精神和实践能力，是每一位教师的愿景。

【作者单位：常州市青龙实验小学 江苏】

科学创新能力培养论文 第5篇

科学假设指人们根据已有的科学理论、科学知识对新的科学事实和未知的规律所做的假定性阐释与说明。培养学生的科学假设能力是理科教育的重要目标。然而,当前教学实践表明,人们只重视假设的检验,如设计实验、数据处理等,而对学生假设能力的培养并不关注。因为部分人认为提出假设依靠的是灵感和直觉,是不能被教的。这是由于人们还未发现科学假设产生的逻辑机制以致设计不出有效的教学模式和策略。

国内学者文庆城、罗星凯等从科学假设的数量、质量、对所提出假设的解释等几个方面来探讨科学假设能力的结构及其培养。[1][2]国内其他学者认为应从“加强双基教学’、尊重学生所提出的假设、加强假设方法的教学”等方面来培养学生的假设能力。[3][4]国外学者奎因(Quinn)、劳森(Lawson)等[5][6]分别从假设质量的判断和假设论证方式来探讨学生科学假设能力的培养。这些研究或仅关注科学假设自身的含义和质量评价标准,未注意科学假设能力的其他维度;或属于自身的教学经验,理论基础薄弱。要完整了解科学假设能力结构,制定科学假设能力培养的合理策略,还必须从科学家提出假设的逻辑机制去探讨。

一、科学假设产生的逻辑机制

科学家究竟是如何提出科学假设的?经验主义者认为,科学发现是个归纳的过程,所谓的科学假设也就是由归纳而产生。现代科学哲学研究表明,我们不可能从事实归纳出任何假设,因为如果没有假设的指导,人们就不知收集哪些事实。换言之,即使是归纳也是以假设为前提。演绎也不能产生任何假设,因为演绎推理是从一般推知个别,如果前提为真,其结论也为真,即演绎推理并不会产生新的命题。因此,科学假设既不是通过归纳,也不是依靠演绎推理产生,而是科学家发明出来的。除直觉、顿悟等非理性因素外,科学假设的发明过程是否遵循一定的逻辑机制?目前科学哲学界的共识是,提出假设具有一定的逻辑模式,皮尔斯提出的溯因推理是产生科学假设的唯一逻辑操作。溯因推理是由结果推出原因的一种推理方式,它的触发条件是事实与预期不符,如新事实、异常事实的出现。溯因推理的目的就是要形成假设以解释这些事实。其逻辑形式可用如下模式表示:

一个令人吃惊的现象A被观察(推理的前提和诱因)。

找到一个假设H(省略了另外的前提――已有的知识和理论),它能作为A的原因并解释它,使A变成不吃惊。

因此有充足的理由去推敲H,使它成为可能的假设。[7]

其中,H与A之间在认知上存在着相似关系。由此可见,溯因推理的逻辑起点是已有的事实、知识和理论,结论具有或然性的逆向推理方式。皮尔斯认为,要从事实过渡到假设,溯因推理重要的认知特征是相似性。[8]其中,模型推理和类比推理在假设溯因中扮演了重要的角色。

二、科学家提出假设的具体思维过程

从有待解释的事实开始,分析它们,然后发明出科学假设,溯因推理产生科学假设的具体思维过程是什么呢?以下用卢瑟福发现原子结构模型来说明。

意外的现象被观察:卢瑟福和他的助手做粒子散射实验时发现,大多数粒子可以照直透过金箔,偏转很小的角度,但有小量粒子产生很大偏转,极少数粒子竟被反弹回来。这些现象可以概括为:原子里面大多数应该是空虚的,而中间有个体积很小,密度很大的原子核。

从已有的经验知识和理论中寻找相似的现象:太阳系中太阳的质量占99.87%,而体积却占太阳系的很少一部分,这些与原子结构相似。太阳与行星之间遵守万有引力定律,而原子核和电子之间的电吸引力遵循库仑定律,这两个定律的数学关系式也基本相似。

借相似现象的因果解释提出假设:原子的行星结构模型假设的提出。

根据上述案例,我们可以想象,卢瑟福在面临迷惑的问题时,必定在已有的认知结构中思考了多种相似经验现象,然后选择最合适的一种作为问题的假设提出。科学史上,类似的科学发现比比皆是,如麦克斯韦的光的电磁理论是把光与电磁波进行比较而做出的发现,伽利略发现木星的卫星过程也是不断地用所掌握的恒星和卫星的知识与观察到的证据做对比。由此可知,从意外现象到假设之间存在一条可以逾越的鸿沟,那就是从已有知识和理论中寻找相似的经验现象或理论,并借用其中的因果解释而提出假设。科学假设提出的整个溯因过程可用以下图形来描述:

其具体思维步骤为:(1)科学假设的产生过程从分析问题,探讨其中的因果关系开始;(2)推理者在已有的知识结构中寻找与当前问题情境相似的经验现象;(3)探讨各种相似经验现象的因果解释;(4)把各种经验现象与当前的问题情境进行比较;(5)借用经验现象的因果解释提出假设;(6)选择合理的科学假设。图中“”表示问题情境和经验现象间的对比。由此可见,假设产生的溯因推理程序看似简单,其实包含复杂的思维过程,如探索、比较、综合、选择等思维操作。由于人类任何新知识都是在原有知识基础上的创造,我们就不能把上述环节狭隘地理解为类比推理过程,如寻找相似经验这个环节,除类比推理外还包括利用已有知识创造性地想象出与问题情境相似的结构模型,如凯库勒的`苯分子结构的发现。其中,非理性思维的灵感、直觉等也发挥重要的作用。

三、科学假设能力的含义及结构

(一)科学假设能力的含义

由科学假设产生的逻辑思维过程可知,要提出科学假设,推理者必须同时具备两个条件:一是具备丰富的经验性、陈述性知识;二是具有溯因推理能力。而要选出合理的科学假设,推理者还应知道假设质量的判断标准和具有一定的溯因论证能力。由此可见,科学假设能力是集科学事实知识、方法知识、溯因推理能力等因素为一体的一种综合能力。我们对科学假设能力界定为,面对令人迷惑的自然现象,推理者充分运用已有的知识经验,顺利提出符合质量标准的假设的个性心理特征。它具有以下四个特点。

1.科学假设能力是一种特殊的能力,是一般假设能力和科学学科的有机结合。它又随假设思维的发展而发展,是一般假设能力的发展和科学教育的结晶。

2.科学假设能力有显性的逻辑操作机制,是可以培养的。科学假设能力体现在其活动的各个环节中,并在活动中得到发展。

3.科学知识、已有经验是科学假设能力的前提,但缺乏溯因推理能力,不懂科学假设能力基本操作,科学假设能力也无从谈起。因此,科学假设能力是科学知识和溯因推理能力的有机结合。

4.科学假设过程也是科学思维不断地调整、监控、反思和评价的过程。

(二)科学假设能力的构成要素

吉尔福特认为,智力结构是由操作、内容、产品所构成的三维度空间结构。虽然该三维结构模型能较全面地反映智力的基本成分,但科学假设能力也有自身的特点,比如在假设过程中始终离不开思维的调整和监控以及思维品质的作用。这些都是在智力基本要素基础上发展起来的高级思维能力要素。因此,我们认为,科学假设能力的构成要素主要有以下五点。

1.科学假设能力的内容

科学假设能力的内容是指提出和评价假设所依据的科学知识、经验等,是假设产生的前提条件和原始动力。缺乏对问题本质的理解,没有足够的知识储备及不能准确提取相应知识,人们很难提出合理的科学假设。因此,科学假设能力的内容包括对科学问题的理解,科学常识、规律、概念的掌握和运用、生活经验等因子。

2.科学假设能力的操作

科学假设产生遵循一定的逻辑机制,也有具体的思维流程和方法。科学假设能力的内容、品质和监控等要素都要通过操作要素体现,因此,操作是科学假设能力的核心要素。此要素因子有5个,即分析问题本质、寻找与问题现象相似的经验知识、对比问题情境和各种经验现象、借用经验现象的科学解释提出假设、选择合理的假设。

3.科学假设能力的产品

产品是指科学假设能力的结果。其判断标准是科学假设的质量水平。波普尔、亨佩尔等从简单性、可以检验、强大的预见功能、经验和理论支持等方面来判断假设的质量。[9]据此,产品要素包含的因子为:基于经验、可以检验、预见性和简单性。

4.科学假设能力的品质

科学假设能力的品质是在假设过程中形成和发展的,它反映了科学假设能力产品的质量,是衡量个体科学假设能力发展水平的重要指标。主要包括深刻性、灵活性、批判性、独创性和敏捷性共5个因子。

5.科学假设能力的自我监控

科学假设的自我监控就是在提出、评价、选择假设的过程中自我监督和控制。其表现为:明确解决问题方向,了解提出假设思维的过程;懂得假设产生常用的推理方法;能够排除外界的干扰,使思维集中到问题的假设上;能够不断地调整思维的方法和方向,及时发现经验现象和问题间的差异等。

(三)科学假设能力的结构模型

要建构科学假设能力的结构模型,应以科学哲学和青少年假设思维发展理论、系统科学原理、知识和方法与能力关系理论为依据。综合上述论述,且能力必须在具体的活动中得以体现,我们认为,科学假设能力是以操作为核心要素,科学假设能力的内容、品质、监控、产品4个要素分别位于四个顶角,这5个要素所构成的相互联系、相互作用的一个有机的整体。科学假设能力结构可用图2表示。

该模型具有以下三个特点。第一,整体性。科学假设能力是一个多要素、多侧面、多联系的有机整体。其中,内容、操作和产品是科学假设能力的基本要素,操作又是基本要素的核心。品质和监控是在科学假设能力基本要素基础上发展的。科学假设能力的内容、操作和产品这3个基本要素是科学假设能力的品质和监控发展的前提和基础,同时,科学假设能力的品质和监控又使提出的假设更具科学性、多样化、合理化。第二,层次性和动态性。由于学生的科学假设能力与年龄相关。皮亚杰认为,儿童要到形式运算期(11岁以上)才能形成对科学现象的假设检验能力,而劳森认为,形式运算期的儿童只能依据可感知的因果关系提出假设,要根据不可感知的理论成分创造出科学假设,必须到后形式运算期(约18岁以后)。因此,科学假设能力有一定的层次性。它又是动态的,将随着学生年龄、科学知识和经验、推理能力的增长而得到发展。同时,外在环境,如鼓励创新的宽松教育环境有利于科学假设能力的发展。所以,它是层次性和动态性的统一体。第三,自调性。该结构模型内5个要素构成了科学假设能力的内核,年龄阶段是科学假设能力的内在环境。在内外环境的共同作用下,这5个要素为达到平衡,能产生依靠其内部规律而进行的自我调节。

四、学生科学假设能力的培养

(一)以科学假设能力的内在环境为教学前提,同时创设良好的外在环境,使学生科学假设能力螺旋式发展

年龄阶段是科学假设能力的内在环境,它使科学假设能力具有一定的层次性,是内因;教学环境和教学策略是科学假设能力培养的外在环境,是外因。皮亚杰、劳森等研究表明,很小的儿童就具有假设思维能力。前运算阶段和具体运算期的儿童能使用表象和词语来表征假设推理,但他们的词语或其他象征符号还不能代表抽象的概念,只能在不脱离实物和实际情景的场合应用。形式操作期或因果阶段(大约11至12岁以后)儿童不仅能够运用语言表达假设推理,而且能脱离直观表象对假设进行因果论证,即这阶段的儿童已经能够控制变量,但只能依据可感知的因果关系提出假设。后形式运算期或理论期(大约18岁以后)的学生提出的假设将包括不可感知的理论成分。因此,教学设计必须根据上述分类,不断创设“最近发展区”,同时营造民主宽松的环境,使学生科学假设能力螺旋式发展。针对学前和小学阶段的学生,应引导他们在具体的实物操作中提出猜想,科学假设只涉及简单的变量关系。初中学生也要以直观的自然现象引发他们提出假设,引导他们用科学语言论证假设中的变量关系,针对不可观察的因素尽量用可观察的实物来比喻,如用水流、水压来比喻电流和电压。高中及以上的学生可以涉及理论假设,除让他们用可观察到的经验来解释问题外,还必须引导他们用微观、符号模型、科学理论来解释宏观自然现象。

(二)加强科学解释教学,使学生形成结构化知识,增强提取知识的能力,从而完善科学假设能力的内容

谈到科学假设能力的培养,人们首先想到的是应加强基础知识的教学,因为基础知识是科学假设产生的原材料。但学生不能提出合理的假设,往往并不是学生缺乏相应的基础知识,而是不能准确地提取相关知识。[10]因此,笔者认为,科学假设能力的内容不仅包含基础知识,还应包括学生对科学问题的理解及具有结构化知识。也就是说,知识在头脑中杂乱无章地堆积是不能被提取的重要原因。

形成结构化知识的方式是使不同知识间互相关联。对科学问题的解释是帮助学生形成结构化知识,完善科学假设能力内容的教学策略之一。学生要能对科学问题提出合理的解释,一是必须理解科学问题;二是需把不同的知识与科学问题进行关联;三是要准确提取相关知识。科学研究的实质是对科学问题的解释活动,只不过有些科学解释是成功的解释,无须验证,而有些科学解释还有待证实,假设就是有待证实的科学解释。如将水加入盛有固体的试管中,待形成溶液,滴加少量酚酞试液,溶液先变红,半分钟内褪为无色,为何?成功的科学解释:酚酞变红是因为生成了NaOH;有待验证科学解释(假设):酚酞褪色可能是生成的的作用,也可能是溶液中NaOH浓度过大。这两类科学解释都有利于学生形成结构化知识,增强分析问题和提取知识的能力。

(三)加强科学假设思维过程训练,掌握科学假设能力的操作,是培养学生科学假设能力的关键

科学假设能力必须在假设活动中进行培养。学生不能提出合理的假设,关键原因是学生不知怎么做、从何着手,即不理解科学假设能力的基本操作。这归咎于当前的探究教学存在简单化、程序化的弊病,忽视了学生假设形成的思维过程及围绕假设进行的系列论证活动。假设是学生表达观点、交流和自由创造的活动,忽视了学生的假设活动就等于扭曲了真实的科学探究。建构主义认为,学习是学习者在原有的经验基础上主动建构知识的过程。教师的作用是提供适宜的问题情境引导学生提出观点,鉴定学生的观点,让学生探讨自己观点的合理性,提供刺激使学生发展、修正或改变自己的观点。我们可以把建构主义理论与科学假设产生的逻辑机制结合起来进行教学设计。

[案例1]“质量守恒定律”探究教学设计。

教师引入一些化学反应图片来创设问题情境,同时提出“我们是否可以像拉瓦锡一样从量的角度来探讨化学反应”的问题。

引导学生提出核心问题:反应后生成的物质质量总和与参加化学反应的物质质量总和存在什么关系。

引导学生用头脑风暴法寻找经验现象:如蜡烛燃烧、铁生锈、铁与硫酸铜溶液反应等。

要求学生对经验现象作出科学解释。如蜡烛燃烧质量减少,原因是生成了水和二氧化碳等物质排放在空气中;铁生锈质量增加是因为铁吸收了空气中的氧气和水。如学生的解释不正确,教师可以引导学生用所学的知识、实验等各种方法纠正。

把经验现象和核心问题进行比较。如蜡烛燃烧参与化学反应的物质是蜡烛和氧气,生成的物质是水和二氧化碳。铁生锈参与化学反应的物质是铁、水和氧气,生成的物质是铁锈。

借用经验现象的因果解释提出假设,选择合理的假设。学生可能提出“质量增加、减少、不变”三种假设。选择合理科学假设的标准是这个假设既要包含核心问题所指示的变量关系,又要符合经验现象的科学解释。通过对经验现象和核心问题的比较分析,师生可以发现前2种假设不符合这个标准。以铁生锈为例,“质量增加”的假设就没有考虑参加化学反应的物质还有氧气和水这2个变量,因此,“质量不变”的假设最符合此标准,即参加化学反应的三种物质质量总和很可能等于生成铁锈的质量。我们选择“质量不变”作为最合理的假设。

最后,师生共同设计白磷燃烧、铁与硫酸铜溶液反应的实验进行验证。

大家可以发现,我们常见探究教学设计与上述案例有重大区别。常见探究教学设计也要求学生提出“质量增加、减少和不变”三种假设,但这些假设只是摆设,教师在这个环节并没有认真去追究学生为何提出这些假设,如何纠正学生不合理的假设和存在的模糊观念,而是放在实验设计环节中去探讨这些问题。换言之,当前的探究教学设计忽视了学生产生假设的环节。因此,必须把科学假设思维过程融入到探究教学中,使学生掌握科学假设能力的操作,从而体现探究的真实性。

(四)提高监控意识,学会评价科学假设能力产品的合理性

科学假设的提出是一个伴随着思维不断地监控、调整、评价和选择的过程,这个过程使学生克服了思维的盲目性,保证了假设结果的科学性和合理性。引导学生对所提出的假设进行评价是提高监控意识的途径。通过评价,学生可以发现假设思维过程中的缺陷,从而在不断反思中提高自己的科学假设能力。评价主体可以采用个人自评和集体评价相结合。评价内容为:假设与问题相关性,证据和理论的符合程度,提出的假设是否与已有的知识经验相冲突,是否可以检验,假设的预见度如何。

溯因论证是评价假设合理性的重要方式。它是一种弱的假设检验方式,用于至少保证所提的假设能解释令人迷惑的现象及由此得出推论的可检验性。这种论证方式的基本操作程序:如果这个假设合理,而且也观察到证据,并且这些证据与已有的知识经验相符合(如不符合,则该假设直接被否认),然后,由此假设可以得到一些可以检验的推论,因此,该假设是合理的。

[案例2]:教师提供“把点燃的蜡烛用一个倒扣的玻璃杯罩住,然后压入水中。蜡烛熄灭之后,为何杯子里的水面上升?”问题情境,要求学生对所提出的假设进行溯因论证。某生的假设:玻璃杯中的氧气被消耗。溯因论证如下:如果是“玻璃杯中的氧气被消耗”的假设,且观察到玻璃杯中气体减少的证据,已有理论是气体减少导致压强变小而水面上升。然后,由此假设可以推测,即使在玻璃杯中放两根、三根或更多点燃的蜡烛,玻璃杯中水上升的高度应一致,该推论可以检验,所以此假设是合理的。

科学创新能力培养论文 第6篇

《科学》是小学阶段的一门基础学科。它担负着对学生进行科学启蒙教育的任务。它对于全面贯彻国家的教育方针，使学生在德智体方面全面发展，提高民族科学素质，有着重要得意义。因此，作为科学教师，担负着光荣的使命。对于如何教好自然笔者通过几年的教学实践有了一点儿体会。

一、激发学生的求知欲

兴趣，是最好的老师。要想教好《科学》这门学科的知识，首先要激发学生的学习兴趣和学习热情。所以刚开始就满腔热情告诉学生：“灿烂的阳光，皎洁的月亮，闪闪的星星，万紫千红的花草树木，千紫百态的鸟兽虫鱼------这一切，构成了神奇的自然。”接着，我向学生提问了一些常见的自然现象，学生回答不上来时，我又告诉学生：“自然课将告诉我们大自然的秘密；指导我们去探索其中的规律，并让这些规律为人们服务。”这样就激发了学生的好奇心，使其产生了强烈的求知欲。

二、去大自然求知

自然知识，有它的独特之处，它不象语文那样琐碎，需硬背，也不象数学那样深奥，需理解记忆。比较奥妙，仅用口头传授和学生的练习是不能达到教学目的的。学生对一些抽象的自然知识感到不可思议，甚至不相信某些自然现象的存在。因此，注意引导学生对自然现

象的感性体验。对于自然知识中的问题，总是让学生到大自然中找答案求规律。例如，教学《树叶》时，先提问：“树叶的颜色和形状各是什么样的？”有的学生回答：“树叶的颜色是绿色的，形状是椭圆形的。”我并不急于对学生的答案给予肯定或否定，而是把学生带到野外去。让学生仔细观察树叶后再回答前面的问题。这时，学生发现：树叶的颜色不仅是绿色的，还有黄色的，紫色的------树叶的形状更是千紫百态，有椭圆的，还有锯齿形的，针形的，扇形的，心形的------这些知识是学生实践中认识的，因此，理解的透彻、记得牢固。同时也激发了学生探索自然奥秘的浓厚兴趣。

三、实验中探奥秘

实验在自然教学中有乐趣，也是最能激发学生兴趣的。做好实验，对于学好自然非常重要。实验课上，教师要先提出问题，提醒学生带着问题边做边观察边思考，再指导学生亲自动手做实验，在实验中探奥秘。如在做“大气压力”实验时：我把玻璃杯装满水，用硬纸片盖住杯口，让学生猜结果如何，学生脱口而出：水和纸片会掉下来。然后我把杯子倒过来，水和纸片 并没有掉下来。学生虽然回答错了，但激发了学生探究的欲望，学生开始动手实验操作，寻找问题的原因所在。再如，在做“制取纯氧”的实验时，先提问，然后指导学生做实验，边做边思考，由于好奇学生处于极佳的精神状态，成为学习的主人。这样学生不需要硬背就获得了知识。通过实验，学生得到深刻的感性认识，再由感性知识上升到理性知识，从而获得正确的科学知识。

四、实践中应用知识

知识来源于实践，人类获得知识的最终目的是要把知识应用于实践，为实践服务，成为人类征服自然，战胜自然的有力武器。要特别注意指导学生把学到的知识应用到实践中去，为实践服务。如学习了《简单机械》一课后，学生知道了定滑轮、动滑轮的作用后，就启发学生能否制造一种机器既省力有能改变方向？学生都跃跃欲试。果然，有的学生回答可以用这种知识改装村里吊井水用的机械装置，或挖地窖时运土的装置。现代化的大吊车就是用的这种原理。在学习气候知识时，我注意引导学生把学到的知识应用到农业生产中，由于我们都是农村孩子，所以对这方面很感兴趣。通过记气候日记，学生认识到寒冷的山区，气温回升慢，而种子需要一定温度才能萌发，所以农业生产需要适时播种。学习了植物以后回家帮助家长搞种植，有的亲自搞种植试验。

通过教学，既激发了学生学习的兴趣，又培养了观察的良好习惯，创新实践的能力。并且激发了学生热爱大自然的思想感情。

内容提要：

笔者通过几年的教学实践积累了一点儿体会与大家共勉。《科学》是一门基础学科，要教好自然这门课程需从以下几个方面入手。

一、激发学生的求知欲，兴趣是最好的老师，只有激发了学生的好奇心，才能产生强烈的求知欲。

二、去大自然求知。自然知识来自于大自然需在大自然中印证，才能激发学生探索自然奥秘的浓厚兴趣。

三、实验中探奥秘。通过实验让学生边动手、边思考、边观察，最后由感性知识上升到理性知识，形成正确的科学知识。

四、在实践中应用知识。知识来源于实践，为实践服务，教会学生把学到的知识应用于实践。