通過自制科技實驗培養(yǎng)青少年的創(chuàng)造能力

趙 杰

(天津師范大學(xué) 天津 300387)

隨著當(dāng)今社會的迅猛發(fā)展，人們越來越重視創(chuàng)造能力對科學(xué)技術(shù)的推動作用。如何培養(yǎng)青少年的創(chuàng)造能力，已經(jīng)成為教育工作者們普遍關(guān)注的焦點。大量實踐證明，通過科技實驗對青少年進行科技教育，是培養(yǎng)青少年創(chuàng)造能力的有效途徑。

1 創(chuàng)造能力與科技教育

創(chuàng)造力，是指創(chuàng)造出前所未有的新事物的能力。[1]心理學(xué)家們認(rèn)為創(chuàng)造力是人腦的機能，個體創(chuàng)造能力的差異只是由于開發(fā)程度的不同造成的，是可以通過培養(yǎng)提高的。大量研究表明，后天的教育與環(huán)境對個體創(chuàng)造能力的影響起著至關(guān)重要的作用。根據(jù)皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展階段理論，青少年正處于由具體運算向形式運算發(fā)展的重要階段，具有極強的好奇心和求知欲，是培養(yǎng)創(chuàng)造能力的關(guān)鍵時期。在這一時期有效提高青少年的創(chuàng)新能力，可以為其今后的學(xué)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ)。

科技教育是培養(yǎng)青少年創(chuàng)造能力的有效途徑之一，科技教育包括一系列認(rèn)識與行為操作教育以及方法、觀點、意識、信念、精神等一系列意識形態(tài)教育。[2]對青少年進行科技教育的目標(biāo)，是通過普及科技教育活動，在青少年中開展品德、健康、文化水平和科學(xué)素養(yǎng)等方面的教育，幫助他們掌握科學(xué)思想，運用科學(xué)方法去處理學(xué)習(xí)、生活、工作中的問題。[3]

學(xué)校是青少年學(xué)習(xí)和生活的主要場所，是進行科技教育的園地。中國科普研究所的一項調(diào)查表明，在創(chuàng)造性想象力的豐富性、靈活性、深刻性、新穎性4個維度中，得分最高者均在學(xué)業(yè)成績?yōu)閮?yōu)的群體中，可見學(xué)業(yè)成績上的高分?jǐn)?shù)與高創(chuàng)造力并不沖突。

2 基于自制科技實驗的科技教育

科技實驗作為科技教育的重要組成部分，對于培養(yǎng)青少年創(chuàng)造能力有著至關(guān)重要的作用。將以自制科技實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)教育與學(xué)校教育有機結(jié)合起來，更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力勢在必行。

以下是筆者精選的 3個與課堂教學(xué)相結(jié)合的自制科技實驗，為教師將科技教育滲透到課堂教學(xué)中提供一些思路。通過與課程內(nèi)容相關(guān)的科技實驗，多方面培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力，在兼顧教學(xué)任務(wù)的同時也可以達到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造能力的目的。

2.1 科技實驗參考案例

2.1.1 平衡鳥

用 4根牙簽和一些橡皮泥就可完成平衡鳥的制作，如圖 1所示。沒粘橡皮泥時，鳥兒的重心與支點不在一條豎直線上，所以不能立在支架上，粘了橡皮泥后，通過配重使平衡鳥整體重心與支點在一條豎直線上，所以能夠穩(wěn)穩(wěn)地立在支架上。

圖1 平衡鳥Fig.1 Balanced bird

在實際的教學(xué)課堂中，既不用花費很多時間在實驗操作的過程中，又可以使學(xué)生直觀體驗到物體重心的概念。在實驗的最后，還可以追問“怎樣利用一根牙簽支撐一副叉勺？”使重心的問題得到拓展，鍛煉學(xué)生舉一反三的能力，從而達到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造能力的目的，可謂是一舉多得(見圖2)。

圖2 叉勺平衡Fig.2 Balance of a spoon and a fork

2.1.2 看得見的聲音

我們的耳朵是如何捕捉到生活中的各種聲音的呢？在聲學(xué)部分的學(xué)習(xí)中，起初學(xué)生并不能夠真正理解“聲音是由振動產(chǎn)生的，并且具有能量”這一知識點，教師可以引導(dǎo)學(xué)生“大多數(shù)情況下，我們不能通過肉眼觀察到這樣的振動，只是因為此時的振動比較微小”，從而引導(dǎo)學(xué)生思考如何將微小的震動擴大化，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。

為學(xué)生提供塑料瓶、牛皮紙、塑料泡沫等必要的實驗材料，引導(dǎo)學(xué)生進行科技實驗的設(shè)計與制作，如圖 3所示，為筆者制作的實驗作品。在教師的啟發(fā)和引導(dǎo)下，鼓勵學(xué)生設(shè)計出屬于自己的原創(chuàng)作品，既可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力，又可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

圖3 看得見的聲音Fig.3 The visible sound

圖4 找朋友Fig.4 Finding out more friends

2.1.3 找朋友

平面鏡成像是光學(xué)部分非常重要的知識點，實際教學(xué)中只是通過講授法進行教學(xué)未免枯燥，不利于學(xué)生創(chuàng)造能力的培養(yǎng)。這里可以采用如圖 4所示“找朋友”的科技實驗進行輔助教學(xué)，給學(xué)生帶來視覺上和思維上的沖擊。實驗過程中，學(xué)生可以改變兩個平面鏡所成角度，觀察成像數(shù)目的變化。通過圖像位置和個數(shù)的觀察，分析和總結(jié)產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因。由此來培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和分析問題的能力，最終達到對學(xué)生創(chuàng)造能力的培養(yǎng)。

2.2 自制科技實驗的特點及作用

第一，自制實驗器材。相較于單純的實驗操作，更有利于學(xué)生創(chuàng)造能力的培養(yǎng)。完整地制作一套實驗器材，往往要通過構(gòu)思、設(shè)計、選材、加工和調(diào)試等多個環(huán)節(jié)，還需要反復(fù)完善，是學(xué)生動手創(chuàng)造能力難得的鍛煉機會。同時，在制作過程中，學(xué)生也積累了前期操作經(jīng)驗，這是相關(guān)技能或能力形成以前不可或缺重要的體驗。

第二，取材源于生活。實驗器材取材于生活中比較常見和價格低廉的一些物品，比如塑料瓶、易拉罐、硬紙板等。這些實驗器材取材廉價，即便制作或者實驗過程中損壞，還可以重新制作。同時，使用生活中的物品進行實驗，拉近了科學(xué)與生活的距離，使學(xué)生明白科學(xué)知識就在身邊。

第三，體現(xiàn)合作意識。合作學(xué)習(xí)是目前許多國家都普遍采用的一種實效性較強且富有創(chuàng)意的教學(xué)理論。在科技實驗的過程中，學(xué)生可以分成小組，進行實驗。學(xué)生在實驗過程中，組內(nèi)可以進行討論交流，相互激勵、相互啟迪、相互修正、相互補充，在觀點的碰撞中激發(fā)出靈感的火花，從而產(chǎn)生更多的新見解、新觀點，最終創(chuàng)造性地解決問題。同時，在分組實驗中，學(xué)生不僅收獲了知識，還可以培養(yǎng)他們?nèi)￠L補短、團結(jié)互助的品質(zhì)，提高他們與人交往溝通的能力，完善學(xué)生個體的人格發(fā)展。有研究表明，在任何一個組織中的成員，其85%的行為是直接同組織結(jié)構(gòu)相關(guān)的。因此，合作分組就成為了合作學(xué)習(xí)是否能有效進行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。[4]

第四，培養(yǎng)創(chuàng)造能力。自制性科技實驗的設(shè)計是應(yīng)用科技知識與教學(xué)經(jīng)驗進行的一種具有多種潛在價值的創(chuàng)造性活動。任何一件實驗器材的制作都需要經(jīng)過一番思考，之后出現(xiàn)創(chuàng)意，進而構(gòu)思和設(shè)計。在制作實驗儀器的過程中，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)自己的創(chuàng)造潛能，從而激起創(chuàng)造的欲望，產(chǎn)生創(chuàng)造的興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新理想。同時，制作過程是充滿挑戰(zhàn)和困難的，能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新勇氣，鍛煉創(chuàng)新意志。由于實驗的創(chuàng)作和使用過程涉及科學(xué)知識與生產(chǎn)技術(shù)，在創(chuàng)造性思維物化的過程中，對學(xué)生的科技意識也會起到強化作用。

3 結(jié) 語

綜上所述，以自制科技實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)教育能夠為學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供行之有效的幫助。將其與課堂教學(xué)相結(jié)合更能夠事半功倍，達到提高學(xué)生創(chuàng)新能力的目的。相信我們只要勇于開發(fā)、敢于實踐，就一定能夠更好地培養(yǎng)青少年的創(chuàng)新能力。

［1］ 劉力. 素質(zhì)教育與創(chuàng)新教育[M]. 北京市：知識產(chǎn)權(quán)出版社，2001：364.

［2］ 吳志華，程華. 關(guān)于青少年科技教育現(xiàn)狀的思考[J].遼寧教育研究，2000(9)：46-48.

［3］ 王靜，陳英和. 合作學(xué)習(xí)小組的認(rèn)知風(fēng)格對其問題解決的影響[J]. 心理發(fā)展與教育，2008(2)：102-107.

［4］ 蘭世春，袁榮華，劉玲. 青少年科技教育現(xiàn)狀分析與實施對策[J]. 九江學(xué)院學(xué)報，2008(5)：122-123.