思维能力和创新能力 在实验中发展学生的创造性思维能力和创新能力

　　摘要：实验是重要的教学环节，通过实验教学可以让学生验证所学的理论知识，并培养学生的动手能力。但仅有这些还不够，在实验中还应注意培养、发展学生的创造性思维能力和创新能力。
　　关键词：实验；创造性思维；创新能力
　　中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-9324（2012）08-0275-02
　　我国导弹之父钱学森在耄耋之年语重心长地这样说：“今天我们办学，一定要有加州理工学院的那种科技创新精神，培养会动脑筋、具有非凡创造能力的人才。我回国这么多年，感到中国还没有一所这样的学校，都是些一般的，别人说过的才说，没说过的就不敢说，这样是培养不出顶尖帅才的。我们国家应该解决这个问题。你是不是真正的创新，就看是不是敢于研究别人没有研究过的科学前沿问题，而不是别人已经说过的东西我们知道，没有说过的东西，我们就不知道。所谓优秀学生就是要有创新。没有创新，死记硬背，考试成绩再好也不是优秀学生。”现代化建设需要全面发展的创新型高素质人才，实施素质教育是迎接21世纪挑战、提高国民素质、培养新世纪人才的战略举措，是教育改革与发展的主攻方向。是否能够培养出创新型高素质人才是衡量教育成败的试金石。创新人才必然具有创造性思维（或称为创新思维），但创造性思维不是与生俱来的，而是通过环境的熏陶、学校的教育培养及个体的勤奋努力而获得的。目前，在学生中能自发表现出创造性思维的常常是少数人，多数人则表现出思维惯性和惰性。他们完全认同和接受老师、课本、权威的观点，想当然地认为老师、课本、权威的观点是“完全正确的”，是不可怀疑的，表现得很顺从、很听话，但与创造性思维是背道而驰的。具有创造性思维的人则不然，他们常常表现得“很叛逆”，他们常用怀疑、批判的眼光审视别人的观点、结论，对外界给予的信息必经过大脑的加工，深思熟虑之后再作出是否接纳的判断。创造性思维的培育应贯穿于全部教学环节和全部教学过程，即横向到边，纵向到底。下面仅就在实验教学中如何培育开发学生的创造性思维发表一点个人的浅见。
　　一、通过实验养成良好的习惯
　　创造性思维既是一种能力，也是一种习惯。培养学生的创造性思维，首先应培养学生养成良好的习惯。我国著名化学家卢嘉锡教授曾强调指出：科学家的“元素组成”应当是C3H3。这里的C和H指的显然不是化学元素碳和氢，C3H3也肯定不是一种碳氢化合物。这个C3H3指的是：Clear Head（清醒的头脑）+Clever Hands（灵巧的双手）+Clean Habit（洁净的习惯）。对于本科大学生来讲，在四年的学习过程中要开设很多实验课程。这些实验不仅仅用来验证理论，更重要的是要学生养成良好的习惯。良好的习惯包括：勤于动脑、敢于怀疑、敢于设想、敢于试验、诚实守信、干净整洁等。
　　1．勤于动脑。勤于动脑即要求学生用创造性思维去分析问题、解决问题，而不是照方抓药式的按照实验教材一步一步完成实验步骤。这就要求精心设计实验，可以就某些实验环节让学生自己设计实验过程，然后老师讲评，指出优劣。也可以让同学之间相互讨论，互相弥补。总之，应事先激活学生的思维，在整个实验过程中大脑都处于亢奋的思辨之中。比如，要通过实验评价市区段陡河水质，可就“如何获取陡河水样才使化验结果具有代表性”这一问题交给学生讨论，让学生制订采样方案、设计采样工具。教师可就学生的方案进行讲评，这样不仅使学生对实验内容印象深刻，而且充分发挥了学生的主观能动性，开发了创造性思维能力。
　　2．敢于怀疑。敢于怀疑是创造性思维的特有品质，很多重大发现不正是从怀疑开始获得的吗？德国化学家和物理学家希托夫最早观察到真空管中的阴极发出的射线。当这些射线遇到玻璃管壁会产生荧光。1876年这种射线被Eugene Goldstein命名为“阴极射线”。随后，英国物理学家克鲁克斯研究稀有气体里的能量释放，并且制造了克鲁克斯管。这是一种玻璃真空管，内有可以产生高电压的电极。他还发现，当将未曝光的相片底片靠近这种管时，一部分被感光了，但是他忽略了这一异常现象，想当然地认为是底片意外曝光。但德国科学家伦琴对这一现象却未轻易放过，而是大胆怀疑是否有一种未知的射线即“X射线”导致相片底片靠近放电管时曝光？经过深入研究，伦琴终于在1895年证明“X射线”的存在，并因此获得1901年诺贝尔物理学奖。学生在各门课程实验过程中也会时常遇到各种异常现象，甚至得不出与实验教材一致的结论。这时要引导学生不要抛弃实验结果，而要进行深入的分析，找出原因并进行验证，直至能对异常现象给出合理、令人信服的解释。实验结果与教材是否一致并不重要，重要的是通过深刻分析，使学生深刻理解了实验，获得了分析问题、解决问题的能力。
　　3．敢于设想、敢于试验。科学=异想天开+脚踏实地。科学是需要勇气的。这种勇气就是敢于怀疑、挑战已有的观点理论，哪怕这种观点是先贤、伟人、老师的定论。哥白尼否定地心说、伽利略否定亚里士多德关于“力是维持物体运动的原因”都是很好的例证。在实验教学中也要鼓励学生敢于设想、敢于试验。例如根据气浮原理，气浮仅适用于分离具有憎水表面的物质。但在实际工作中有很多具有亲水表面的物质需要分离，能不能用气浮法分离具有亲水表面的物质呢？通过设想、试验，人们终于发现表面活性剂可以改变物质的表面特性，即可以把亲水表面转化为憎水表面。就这样，用气浮法分离具有亲水表面的物质的问题迎刃而解。再有，布袋除尘器目前只适用于t＜300℃以下烟尘的除尘，制约因素是高温容易导致布袋焚毁，但可以设想如果合成出耐热纤维，就可以解决布袋除尘器不耐高温的缺陷，这不正是今后应努力攻关的方向吗？
　　4．诚实守信、干净整洁。科学来不得半点造假和欺骗。通过实验使学生自觉养成认真记录实验数据，不抄袭、不篡改，宁要反映实际情况的真实结果，也不要貌似准确的假数据。干净整洁是获得准确实验数据的基本条件，难以想象用污浊不堪的烧杯、滴定管、天平等实验设备可以测出令人信服的实验数据。诚实守信、干净整洁既是学生完成实验课程的基本要求，也是学生走向社会从事科研工作的道德准则和起码条件。