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浅谈中学生科学创造力的培养

纵观人类历史,人类社会的每一点进步和发展都离不开人类对自身潜能的开发,而在所有潜能中,最宝贵的当属创造的潜力。目前,随着知识经济时代的到来,如何培养和开发这种潜力,如何培养出更多、更好的具有创造力的人才,已经被世界上越来越多的国家所关注。然而,目前在我国,这方面的努力还远远不够,中国教育科学院副院长刘吉曾明确指出:当前中国教育的严重问题之一,就是缺少对青少年创造力的开发。从我国的中学科技教育实践来看,虽然已经取得了一定的成绩,但如何使中学科技教育在创新教育中发挥更重要的作用,如何加强对中学生科学创造力的培养,还没有引起足够的重视,这势必阻碍中学科技教育的进一步发展,因此是中学科技教育工作者目前应着重解决的问题之一。

一、科学创造力的内涵及特点科学创造力是指个人以科学知识为中介,在学习科学知识、解决科学问题和科学创造活动中,根据一定目的,运用一切已知信息,产生出某种新颖、独特、有社会或个人价值的新理论、新概念或发明新技术、新产品的能力。科学创造力是一种高水平的综合能力,是中学生科学素养核心的部分。

中学生科学创造力主要有以下特点:

(一)中学阶段学生具有潜在的、非显性的却又是较完备的创造力。根据皮亚杰的儿童认知发展阶段理论,升入中学后,学生开始进入形式运算阶段,他们自发获得了严格意义的实验所需要的智慧手段,包括思维工具(即组合运算和命题运算的形式)和操作程序等,他们具有积极的认知品质,其试验能力、同化知识的能力增强。

(二)各个学生个体均有创造力。美国心理家吉尔福特曾呼吁,人们不要将创造力当作少数人具有的特权,而应将其视为人类普遍具有的一种特殊品格来加以研究。许多调查结论表明,学生普遍具有创造潜能,在适当的教育下,它可能在每一学生身上发展和显现。当然,就具体学生而言,其创造力的发展是不均匀和有具体特点的。

(三)从层次上看,中小学生的创造力以初级为主,中级为辅;以所创造的价值看,以个人发展价值为主,社会价值为辅;以其新颖性与独特性相对比,以新颖性为主;从所涉及的领域上看,以自然科学领域及社会生活领域为主、社会科学领域为辅。

(四)中学生科学创造力具有动态性及稚嫩性。青少年的科学创造力具有发展性即动态性;稚嫩性是指,一方面其科学创造力是不成熟的,介于理想与现实之间;另一方面,任何不经意的打击都有可能将其扼杀或挫伤。

二、中学生科学创造力培养的主要方面中学生科学创造力大体应从如下几方面入手:

(一)培养有助于科学创造力的人格品质。科学创造力既包括一般智力和知识的作用,也包括特定人格品质的作用。培养学生的科学创造力,应注意塑造学生的下列人格品质:

1、科学精神。科学精神是科学本性所要求的各种价值观念、思想观念、行为准则以及道德与意志品质的总和,主要表现为科学的创造精神、求实精神、革新精神、自由精神的审美精神,还表现为利用科学造福于人类的精神等。在当前,尤其要使学生理解并具备信息时代的科学精神,如跨学科乃至跨文化的胸怀和眼光、对生命的尊重、深切的人文关怀以及对科学与哲学、科学与文化之内在统一的追求等。

2、创新意识。要使学生具有强烈的创造激情、探索欲、求知欲、和敏锐的观察力,对事物永远抱有一种兴趣和疑问,将创造视为人生的动力和快乐的源泉。

3、独立个性和合作精神。一方面要鼓励学生有独到见解、有自信心,使用新颖的方法而不是人云亦云;另一方面要培养学生开放、合作、以诚相待和相互支持的精神,形成尊重他人的独创见解和创造性言行的行为风尚。

4、坚定的意志品质。培养具有远大的理想、不畏艰险的勇气、锲而不舍的意识和坚忍不拔的性格等。积极进取、自尊自信,在任何不利环境下都不动摇自己的信念,

5、良好的心理素质,具有一定的心理承受力,在挫折面前可很快调整自我的心态。

(二)培养学生创造性思维风格,创新性思维应具有如下特征:

1、敏捷性,即在处理具体问题的过程中,能够做出迅速判断,迅速做出反映,迅速得出结论。

2、灵活性,包括思维起点灵活、思维过程灵活、概括——迁移能力强、善于重组分析等。

3、深刻性,集中表现在善于深刻地思考问题,抓住事物的规律和本质,预见事物的发展过程,结实事物深层次内涵。

4、独创性,即个体能独立思考,并创造出新颖的有社会价值的智力成果,是人类思维的高级形态。

5、流畅性,产生新奇想法目前应注重从以下几方面培养学生的创造性思维风格:

1)哲学思维的培养。哲学思维有助于学生形成对自然界构成及运动规律的总的看法,对世界的和谐秩序有一个总的把握,形成正确的认识论和方法论,在中学阶段,最重要的是应该让学生学习一些自然辩证法。

2)发散思维的培养。发散思维具有变通性、流畅性和独特性等特征,可以使学生从种种聚合思维的束缚下挣脱出来,破除学生对事物认识上的各种思维定势和思想惰性,如墨守陈规、崇尚权威和无批判意识等,因而是创造力的主要组成部分。

3)辩证批判思维的培养。培养辩证批判思维有助于唤起学生的批判意识,使学生能够辨证地评估、判断某一事物和现象好坏利弊,对周围的人或事物不断形成独立的见解,避免忽左忽右、走极端。

4)隐喻联想思维的培养。强化隐喻联想可突破中学阶段分科学习对学生知识结构的限制,使学生学会在不同学科知识之间寻找灵感和突破点,继而学会将截然不同的事物有机地结合起来。

5)综合思维的培养,即培养学生将现有知识组合成新知识的能力。使学生能够做到跨学科甚至跨出课程内容去自学,把进入现代社会所必须了解和掌握的知识重新进行组合,融会贯通,并运用这种重组的知识解决问题,从而内化为创新精神和创新能力。

(三)帮助学生掌握相关的知识和技能,培养学生的科学实践能力

1、帮助学生建构灵活的知识基础。建构主义学习理论认为,学生的学习可以分为:

1)初级知识学习。其方式主要是接受、理解和记忆,其内容是结构良好领域的学科知识,由事实、概念、原理或定律组成,彼此之间存在着严密的逻辑关系和层次结构。但是,这些知识比较抽象,具有一定的片面性、机械性、静止性和孤立性。

2)高级知识学习。其内容是结构不良领域的知识,即有关知识应用的知识。知识被应用到每一个实例中时,具有一定的特定性、差异性和复杂性。高级知识学习就是通过大量反复的案例分析和实际问题解决活动,来把握在同一案例中各知识之间关系的复杂性与在不同案例中同一知识的意义和用法的差异性,从而达到灵活应用知识、推导新知识、广泛迁移知识的目的。建构灵活的知识基础就是要使学生在获得知识内容的同时,还要知道知识如何被使用。在遵循知识内在规律和学生认知规律的前提下,尽量减少一些记忆性的知识内容,多增加一些有利于提高学生分析能力和创新能力的内容。

2、训练学生掌握相关的技能。主要包含:

1)信息处理方面,包括对信息资料的搜集、整理、综合等技能;

2)实验操作方面,包括科学实验和动手操作等所需要的技能;

3)分析探究方面,包括问题分析、探究及解决的技能;

4)组织合作方面,包括对个人行为如学习行为及他人行为的组织,以及与他人的合作等能力;

5)表现物化等方面,包括表述科学创造产品的能力以及将科学创造力具体在某一方面加以物化的能力等。总之,要通过对学生上述知识和技能方面的培养,真正提高学生的科学实践能力,使学生善于联系实际认识和解释社会现象和问题,并能够把自己的创新思想转化为实在的产品

三、 中学生科学创造力培养的主要途径中学科技教育包含科学教育和技术教育两个方面,因此,对学生科学创造力的培养可以从科学知识的学习和科学技能的掌握两方面同时入手,主要包含以下几个途径:

(一)学科探究式学习,即将学科知识学习的过程变成问题探究的过程,基本呈以下模式:“呈现事物或现象→观察→分析界定→问题→发现→提出假设→问题解决方案→设计→搜集资料 →方案→执行→调解变通→问题解决→得到答案→验证假设→评价→过程及结果→自我评价→总结修正”。在这个过程中,由于问题是开放式的,没有现成的答案,这就需要学生自我激励、设置学习目标、做独立的研究、将新建构的知识应用到复杂的问题解决之中,还要监控和反思解决问题的过程,要进行创造性的思维,成为自主的学习者和有效的合作者。总之,学生通过自主学习将学科内部的知识进行重组,锻炼了自己多方面的能力如分析能力、观察能力、综合能力等,从而为学生科学创造力的形成打下良好的学科基础。

(二)跨学科综合学习。在保证学校课程体系科学性、学科内容完整性和不降低学科基本要求的前提下,可以将相关联的学科内容进行合并与重组,帮助学生从整体上把握各学科之间的联系,提高学生综合运用知识、创造性解决问题的能力。如目前的综合理科,围绕特定选题组织课程内容,将不同学科课程的知识进行重组。学生在这个过程中锻炼知识的重组能力及迁移能力,并激励学生自发地以各种选题去重组更多的知识。如下例:生物组成生物体的有机物的作用细胞膜的机构新陈代谢的概念光合作用呼吸作用生态系统叶绿素的分离和提取。

(三)研究性学习。通过研究性学习,将学科课程所包容的知识与课程未能包容的知识进行重组,并产生创造性的研究成果。根据我国《普通高中研究性学习指南》,研究性学习一般包括以下几个阶段:

1、进入问题情境阶段。包括:问题的提出、问题的讨论、问题的选择、问题的深化、确定研究课题、开题论证等。

2、实施体验阶段,包括资料的收集、整理、研究以及学习相应研究方法如文献法、问卷法、实验法、访谈法等。

3、表达交流阶段书写论文、制作展板、成品及答辩等。研究性学习是培养学生科学创造力比较直截有效的方式,设置研究性学习的目的在于改变学生以单纯接受教师传授知识为主的学习方式,为学生构建开放的学习环境,提供多渠道获取知识、并将学到的知识加以综合应用于实践的机会,促进他们形成积极的学习态度和良好的学习策略,培养创新精神和实践能力。

(四)课外校外活动。包括:

1、学科教育实践活动,如配合学科教学成立学科兴趣小组和实践基地,发展学生的学科及个性特长。

2、积极开展以创新为导向的丰富多彩的课外活动,其中包括各种文体活动和科技活动,各种小发明、小制作、小实验和智力竞赛、专题讲座等活动,使学生在自主活动中激发起潜在的创新灵感,发展创新能力。

3、广泛开展校外教育实践活动,让学生走出课堂、学校,去接触自然和社会。如与街道、乡镇建立社区教育网络,组织学生参加各种社会公益劳动、社会教育活动和社会调查活动,进行学工、学农、学军实践活动等,使学生在良好的环境和丰富多彩的活动中,积累表象、活跃思维、磨练意志,形成良好的创新个性品质和创新能力。

四、中学生科学创造力培养应注意的主要问题

(一)将改造受教育者的观念放在首位。在我国传统的消极文化观念中,如与儒家中庸之道有关的枪打出头鸟的观念、长期封闭的小农经济作用下形成的保守意识和权威心理、道家提倡的虚静无为,清心寡欲、与世无争的观念等历史文化积淀而生的强大的心理压力使人们失去了实践创造的心理自由,阻碍着人的创造力的发展和发挥;加之我们的传统教育一直曲高和寡,讳言功利,培养出的人才纸上谈兵的多,去完成创新,使之转化为市场产品却不甚多。久而久之,不仅仅是我们的老师,就连我们的学生也习惯了读死书、死读书、书读死,懒于创造、疏于创造。因此,培养学生的科学创造力,应该从改造学生的观念开始,要尽量使学生摆脱传统观念的桎梏。

(二)处理好初级知识高级知识、知识掌握与创造性发展之间的关系。首先,根据建构主义学习理论对初级知识学习和高级知识学习的分类,一方面我们应当把重点更多地集中在知识的灵活应用上,但是,另一方面,如果完全放弃传统教学的做法,完全从解决实际问题而组织知识而不考虑学科知识的系统性,又可能导致另外一个极端,即所获知识有一定的随即性和零散性。因此,我们有必要在二者之间保持一定的张力和平衡。其次,青少年的科学创造力以科学知识为中介的,科学创造力是建立在科学知识的广度与深度基础上的,没有科学知识,就不可能有科学创造力,科学创造力的提高反过来对科学知识的学习有一定的促进作用。因此,一方面不能把学生当成知识的容器,不能因学生具有较强的认知能力而力图把学生培养成大百科全书;另一方面,也不能以培养学生的科学创造力为名而忽视对基础知识的掌握,要使学生创造性地掌握基本知识、基本方法和基本技能,我们同样需要恰当处理好二者之间的关系。

(三)处理好分科学习和综合性学习的关系。传统教育十分强调每个专业的个性和独特点,很少向学生介绍各专业之间的共性和相互联系,这种知识的分割会导致学生机械、片面地认识各科知识的结构,对学科以外的知识持消极淡漠的态度,对学生创新思维的发展势必产生阻碍,因此,跨学科综合学习已成为目前中学教育改革的一大亮点。然而,分科教学可以使学生更加系统、深入地学习某一学科的知识,在中学阶段,其地位和作用是跨学科综合学习所无法取代的。总之,学科学习有其合理的成分,综合性学习则使学生能将所学的分科知识融合贯通,从而在自己的脑中形成一个有机联系的知识体系。综合性学习最终还是要走进学科教学并带动学科教学的发展,使学生在”“的动态过程中最终走向自身综合素质和综合能力的提高。

(四)引导学生完成创新的全过程。从创新的实效性上看,重要的不仅在于创造新思想,而在于运用新思想,在于形成新产品,创造新价值;创新不仅仅包括创造的过程,更应该包含创造产品发生实效的过程。因此,中学科技教育不仅要注重学生的小发明、小创造、小论文,也应重视如何把这些小发明、小创作、小论文运用于实际,要将学生的发明创造真正推向社会、推向市场,实现学生发明创造的应用甚至商品化。尽管在中学阶段我们更看重学生的科学创造力本身而不是其成品的价值,但这并不意味着我们可以闭门造车、纸上谈兵,要本着对学生负责任的态度使学生从一开始就明白:创新是为了产生价值,创新是思想到应用产品之间的桥梁,是将自己的理想付诸造福于人类实践的中介,没有实效的创新是没有任何意义的。

在创新和创造日益受到重视的今天,高竞争、高弹性、多变化的现代社会向基础教育提出了新的更高的要求,培养中学生科学创造力已经是刻不容缓。当然,中学生科学创造力的培养是一个复杂的系统工程,需要全社会各个层面的努力,不是哪一个部门所能够单独完成的。但是,由于其所独有的优势,我们相信,在这个方面,中学的科技教育是完全可以有更大的作为的。事实上,重视中学生科学创造力的培养,不仅可以也为中学科技教育开辟了新的、更广阔的天地。