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培養學生科學思維的方法范文1
關鍵詞：工程教學；思維導圖；創新思維
一、引言
創新是現代社會發展的需求，作為創新載體的科技人才的培養是實現社會創新的根本途徑。早在20世紀80年代，《北京科技報》《科學畫報》等陸續刊登了大量介紹國外有關創新思維的文章；中國創造學會籌委會、中國發明協會、中國現代設計法研究會等創新思維研究組織相繼成立。與此同時，創新思維培養方法持續跟進，并逐漸步入新的層次。
據腦科學研究，創新來源于對左腦右腦的協調應用。左腦擅長邏輯思維和推理，它依據現有知識并在現有理論的框架內得出結論，不產生新的知識；右腦的非邏輯思維則創造新的理論和觀念，孕育新的思想。20世紀70年代英國教育家托尼?巴贊提出思維導圖概念以激活大腦的創新能力。思維導圖通過激活右腦的活動將左腦內的相關基礎知識讀取出來，就產生了創造力。既然思維導圖可用于中小學基礎創新能力的提升，那么應用于高等教育也有相應的效果。
在高等教育的工科教學過程中，我們經歷了傳統的工科教學方法和項目驅動教學方法過程，教學理念和方法在不斷地與時俱進。在未來，將思維導圖與項目驅動教學方法相結合不僅可以將工科學生培養為合格工程師，更能培養有創新能力的工程師。
二、傳統工程教學方法和項目驅動教學方法比較
傳統的工科教學方法以學會事實性的知識、術語、內容為目標，在教學過程中采取單一的教師講授和學生學習方式，最終培養掌握某工程領域相關知識的工程師。這樣的工程師在畢業后需要繼續在單位資深工程師引領下完成實踐學習。項目驅動教學方法以培養設計、實踐能力為目標，在教學過程中采取教師為主導、學生為主體的教學方式，發揮學生學習的主觀能動性，最終培養有設計、實踐、跟蹤服務能力的工程師。這樣的工程師具備快速適應新項目的能力。
在現代社會，工程師需要能迅速把握時代的脈搏，不斷創新以引領科技潮流。如何培養具備創新能力的工程師是現代高等教育面臨的難題。
三、項目驅動教學過程中采用思維導圖
項目驅動教學方法以項目為主線，調動學生學習動機與興趣。教師設計的項目是開放式的，允許學生自由發揮。在教育活動中，學生要實現創新就要激發出自己最可貴的想象力，對事物的好奇心及獲取新知識的欲望。教師應通過各種途徑和方法促進學生這種能力的發展。學生需要為一個有待研究的開放式項目提出盡可能多的解決方案，這時思維導圖就凸顯魅力了。
教學過程中采用思維導圖要求教師要先對學生進行有關思維導圖繪制方法的訓練。目前，常見的思維導圖工具有16款，如XMIND、Mindmaps、FreeMind等。教師可要求學生：借助思維導圖對項目進行預習，預習時要用思維導圖把自己的方案設計畫出來，明確這些方案需要哪些措施去實現，哪些措施是可以實現的，哪些需要學習。學生帶著學習目標進行學習時才能最大限度地優化學習效果。
思維導圖的主要特點是能發揮學生的邏輯思維、發散思維、自主探究能力、合作學習能力。這些能力都是培養創新思維必不可少的。思維導圖的繪制要包含如下四個方面：首先，中央圖形是其重中之重，是核心。要求學生充分利用邏輯思維能力迅速鎖定主題及關鍵詞，以問題為中心；其次，中央圖形的分支以樹枝的形式從中央向四周發散，要求學生發揮發散思維，充分聯想，提供盡可能多的設計方案；再次，在分支上，學生應運用自主探究能力判斷分支的重要性，越遠的分支越不重要；最后，通過組間同學的合作學習確定節點來聯絡各分支。
教學實施中需要執行如下步驟：①教學情境導入；②學生繪制思維導圖及師生探討交流；③組間合作學習；④成果展示；⑤教學反思。
（1）教學情境導入。教師以項目為主線，引導學生從已掌握的知識出發，用思維導圖建立項目與實施方案之間的聯系，利用已知知識之間的聯系導入新知識的學習。幫助學生迅速實現知識之間的遷移。教師在項目教學中應由易到難循序漸進引入新知識，培養學生學習的好奇心及學習興趣。
（2）學生繪制思維導圖及師生探索交流。學生采用發散思維對給定的工程項目進行文獻檢索或實地調研，了解項目的工程背景和應用場所。甚至可以和當前最新科技技術相結合進行聯想，提出新的解決方案。學生還可以思考項目中的不確定因素并將其細節化，明確項目的主題和關鍵詞，從而開展思維導圖的繪制。在繪制思維導圖過程中可能會發現新的思路和想法，反過來引起更深層次的思考。這讓學生的自主探索成為有反饋的良性循環過程。在此過程中教師的作用只是主導，營造積極、奮發的教學環境，在學生需要幫助時給予指導。
（3）組間合作學習。每個項目小組自發分工，每人都有不同的任務。組員之間彼此需要合作交流，利用集體智慧共同完成思維導圖的繪制。每個成員要明確自己的關鍵詞，保證既分工又合作。最后合并成小組的工程項目思維導圖。在此過程中教師只需要在教室走動，傾聽個小組的討論和觀察每個組員表現，便于組間考核。
（4）成果展示。各工程項目小組集體到講臺上展示小組的項目設計思維導圖，可以有一個同學介紹整體思路，其余同學介紹自己的分支以及組間合作交流關系。其他項目小組成員有責任提出不同觀點，對組員的設計思路進行提問，這樣保證該小組思維清晰，思辨力強，并且可以對別人的提問進行批判性吸收，以更好地改進自己的項目思維導圖。這樣學生真正回歸到學習的主體地位。教師要對每個小組的表現進行記錄、考核，重點觀察學生的思辨能力和批判性思維，這是創新的源泉。
（5）教學反思。教師和學生在進行完項目方案設計后，分別進行教學反思。教師可回顧課堂的教學過程，對自己的教學活動進行梳理，根據學生對每個教學環節的反應及任務完成情況，總結教學中的問題并及時改進。學生應通過教學反思，對自己的項目有更深次的理解，重新改進自己的思維導圖，擴展思維，讓學習成為有反饋的閉環，從而激發創新思維。
為適應現代社會的需求，工程教學方法注定要能培養學生的創新思維。本文將思維導圖引入工科項目驅動教學方法，提出該方法的教學實踐過程以及在工程教學中師生的相互關系，為工程教學提供一種可借鑒的方法。
參考文獻：
培養學生科學思維的方法范文2
關鍵詞 課堂提問 思維能力 中學數學
中圖分類號：G633.6 文獻標識碼：A
0引言
一堂課要提很多問題，這些問題該怎么提，先提什么，再提什么，幾個問題按怎樣的關系組合起來，這就需要教師在課堂提問的方式上下一番“苦功”。優化課堂的提問方式，能更好地啟發學生去思考、去探索，這不但能達到鞏固舊知識、理解新知識的目的，而且有利于培養學生的創造性思維能力。創造性思維能力是思維活動的最高形式，是創造力的核心。
1問題的設計
思維是從問題開始的。如果把學生的大腦比作一泓平靜的池水，那么教師富有針對性和啟發性的課堂提問就像投入池水中的一粒石子，可以激起學生思維的浪花，啟迪學生的心扉，開拓學生的思維，使他們處于思維的最佳狀態。
1.1設計情境式問題，誘發學生思維的積極性
眾所周知，數學課內容前后聯系最為密切，即所謂的“溫故而知新”。在講授新知識之前，要有意識地復習與之有關的舊知識。因此，設計一些彼此關聯的，富有啟發性的問題，并預示新課題，能更好的激發學生的求知欲，使他們急切企盼“探個究竟”。學生自覺或不自覺地啟動自己的思維，層層遞進，逐步闡述有關的知識點，充分運用自己的思維去發現、去理解新的知識。如此反復，可使學生鞏固、拓廣舊知，發現、掌握新知，同時使學生有了思考問題的興趣，進而發展了學生的思維。
1.2設計發散式問題，培養學生思維的靈活性
經常會聽到有的學生說：“上課聽得懂，一做題就發怵?！本科湓蚓褪撬季S缺乏靈活性。通過對優等生和差等生的解題過程觀察發現，優等生可以從同一題的信息源產生不同的假想，然后對每一種假想進行合理的思維推理，一旦一種假想思維受阻能立即轉換思維方式；而差等生從同一題的信息源產生的假想不僅單一而且緩慢，往往“一條道走到黑”。要使這類學生“頭腦開竅”，就是要培養這些學生思維的靈活性。為此，在課堂教學中有目地的根據同一問題設計發散式的問題，如在一題多解和多變的習題討論中，增強思維發散與知識交叉，增加思維的廣闊性、靈活性。
1.3設計探究式問題，提高學生思維的創造性
對學生來說，創造性思維能力就是利用已學過的知識和經驗創造性地思考問題和解決問題的能力，如獨特的見解，新穎的解法等。學生的創造性思維活動具有強烈的探索動機，經歷提出問題、建立假說、實驗驗證、得出結論等幾個階段。這就要求在教學過程中要根據教材精心設計一系列探究式的問題和實驗，引導學生在思考和實踐中，發揮他們的創造力。
2提問的方式
課堂提問的設計直接或間接決定著學生思維能力的發展，教學中教師不僅要課前精心設計問題，授課時還要給學生獨立思考鍛煉的機會，鼓勵學生多思，啟發學生巧思，教師自己要對學生的見解給予分析?？隙▋烖c，并指出其不足之處，讓學生從教師的提問中受到啟發。
2.1開放式提問
開放式提問，是指教師提出的問題答案不是唯一的。既然答案不是唯一的，就是要使學生產生盡可能多、盡可能新，甚至是前所未有的獨創想法。這樣的提問，激發的正是發散性思維，培養的正是想象力。它不像傳統教學的提問方式，一問一答，一答一個準，只提供一種可能答案，一種解決途徑，結果堵塞了學生的思路，遏制了學生的創新意識。在這種開放式的提問的推動下學生必然會展開多角度、多方向的思維活動。結合各方面的信息，在產生大量答案的同時，獲得新奇、獨特的反應，從而培養思維的廣闊性和靈活性。
2.2突破式提問
突破式提問，是指問題的答案不僅限于所學課本的知識內容，也涉及到課本知識以外的回答。也就是說教師在課堂上提出的問題不僅對于學生只能用課本上的現成知識回答，而是要求學生以自己的閱歷和知識基礎，根據自己收集和儲存的知識能量，根據自己的社會經驗來回答問題。
2.3比較式提問
比較式提問，是指教師提問的目的是讓學生在眾多答案中進行比較、鑒別，選出最優的答案。比較是一切思維和理解的基礎。比較式提問，能使學生在回答的過程中獲得對事物清晰完整的認識，從而使學生的創造性思維能力得到培養。
2.4啟發式提問
所謂啟發式提問，是指提出的問題具有很強的啟發性和誘惑力，而答案又不是輕而易舉可以得到的，必須通過自己的一番探索和努力才能獲取。
“啟發式提問”不僅僅是在培養學生的“問題意識”和解決問題的能力上起一定的作用，更重要的是反映了教師本身的創造性，一般的教師能讓學生在愉快的環境中學會教學大綱中所規定的知識內容，而好的教師不僅讓學生學會知識，還能讓學生掌握一定的學習方法，能在教學過程中經常提出一般教師不易發現的問題，那才是具有創造性的教師。
參考文獻
[1] 中華人民共和國教育部制訂.數學課程標準（實驗稿）[M].北京：北京師范大學出版社，2001.
[2] 張明生，關文信.新課程理念與初中數學課堂教學實施[M].北京：北京師范大學出版社，2003.
培養學生科學思維的方法范文3
關鍵詞：科學教學；探索；創新意識；實踐能力
創新教育充分體現了學生的主體作用，通過發揮教師的主導作用，達到發展學生智力、培養學生創新意識和實踐能力的一種嶄新的教學模式。它的實施，必須依據教學的一般規律，主動地對教學的程序以及手段、方法進行有效的應用，從而提高課堂教學的質量和效率。根據科學學科的特點，并參考他人的一些經驗，筆者探索出如下幾條培養學生創新能力的途徑。
一、充分利用科學史，培養學生的創新意識和信心
在科學教材中，有許多閱讀材料，介紹了在科學發展的歷史進程中，一些科學家們的發明創造及他們對人類所做出的貢獻，這些科學家雖所處的時代不同，經歷不同，貢獻不同，但他們都有一個共同之處，就是善于觀察，富于想象，敢于探索，敢于實踐，敢于創新。這些難能可貴的科學精神和科學態度正是我們需給學生培養之處。這些生動的科學史，我們有機地把它滲透到平時的教學之中，這是對學生進行創新教育的最好例證。如研究物體的自由落體運動實驗時，講述伽利略如何克服種種困難完成了著名的“比薩斜塔”實驗，愛迪生“燈絲”的發現等。通過這些科學史教育，能使學生感受到科學家的偉大發明來源于平時的生活，來源于細心的觀察和思考，來源于大膽的探索與實踐，使學生樹立起創新的意識并增強創新的信心。
二、注重問題情境的創設，培養學生良好的思維習慣和創新意識
問題是思維的生長點，具有較強的激發思維動機的功能，是探索、創新的前提和方向，讓學生學會提問則是培養學生創新思維的關鍵一環。教師可充分利用初中生好奇心強的心理特點，有意識地創設良好的問題情境，如通過一個故事、一段錄像、一個實驗或利用多媒體設備等創設良好的問題氛圍，激發學生的興趣，激活學生的思路，誘發學生產生疑點并提出問題，培養學生敢質疑、善提問的良好的思維習慣。良好的思維習慣是一種重要的科學素質，許多科學家的發明創造都是由思維引發的。因此在課堂教學中，教師要培養學生的創新意識和創造能力，關鍵在于培養學生的思維能力，形成良好的思維品質。在教學中可采用：利用情境設疑、啟發提問來培養學生思維的積極性；多讓學生動口、動手，變被動學習為主動學習來培養學生思維的自覺性；多展開討論，發表不同見解來培養學生思維的發散性和創造性；多采用一題多變、一題多問、一題多解來培養學生思維的靈活性和廣闊性；多用不同角度加以綜合分析來培養學生思維的全面性和正確性。通過這些思維方法的培養，以達到培養學生的創新意識和創新能力的目的。
三、加強實驗及實踐活動，培養學生的探索、實踐和創造能力
科學課程是一門實驗學科，教材中安排了許多實驗、實習及實踐活動，基本上每一堂課都讓學生在實驗中度過，它們以其生動的魅力和豐富的內容吸引著學生去學習、探索和實踐，這是培養學生探索精神、實踐能力及創造能力的有效途徑。
1.在實驗中培養學生的觀察能力和嚴謹的科學態度。如果學生不會觀察，就不會有新的發現，也就不會有創新。教師在對學生進行科學史的教育時，就要讓學生意識到觀察的重要性。另外，在實驗教學中，教師要指導學生如何去觀察，觀察實驗的器材、裝置、操作、現象等，還應指導學生善于發現實驗中發生的細微變化，從觀察中促進思維，去分析實驗的原理及各種變化的原因，培養分析問題、解決問題的能力，養成實事求是和嚴謹的科學態度。
2.增強實驗的啟發性和探索性，培養學生的創新意識和創造能力。教材中有不少實驗，教師在教學中可根據教材內容創造條件，可重新設計、改進或補充，以培養學生的創造能力。如在測定不規則小石塊的密度時，在得到測定體積的一般方法――“排水法”后，鼓勵學生尋找其他方法測其體積，從而激活學生的思維。實踐證明，學生的思維是相當活躍的，有的提出將石塊切割成規則的形狀，有的提出利用面粉或細沙的“掩埋法”等。
四、注重科學方法內容的教學，培養學生運用科學的方法學習和創新
教育學家布魯納提出：能力=知識+科學+方法+技能?？梢姡莆湛茖W方法與培養能力密切相關，對方法的掌握是衡量能力高低的一個重要因素。因此，加強科學方法教育是素質教育的一項重要內容，是提高學生科學素養的重要途徑。我們在教學中要重視這些內容的教學，通過分散、集中等把科學方法的教學與科學知識的傳授有機地結合起來，培養學生運用科學的方法去學習、去實踐、去創新的能力。
總之，在科學學科教學中，培養學生的創新意識和創新能力，方法是多種多樣的。只要教師有創新意識，不斷地在教學活動和日常交流中表現出這種創造性傾向，就會在無形中激發和促進學生的創造力。只要教師的工作有創造性，就能培養出具有創造性的學生。
參考文獻：
[1]扈中平.現代教育理論[M].北京：高等教育出版社，2000.
培養學生科學思維的方法范文4
論文摘要：初中學生學習科學課，思維能力決定了其對于課程的理解程度，因此科學思維能力的培養對于科學課的學習尤為重要。本文以培養初中生科學思維能力的重要性分析為基礎，總結出初中科學課培養科學思維能力的兩種重要方法。
一、培養初中生科學思維能力的重要性
1.科學思維能力簡介
科學思維是以科學知識為基礎達到思維最優化、科學化，是適應現代化實踐方式以及現代化科技創新而創立的方法體系，是對世界的復雜性、整體性和多樣性的全局把握。
科學思維能力是指以科學認知得到的以及人的大腦依賴于信息符號對于感性材料加工處理的途徑和方式，其實質是通過合理地處理各種科學思維方法之間的辯證關系，從而使其達到最優化，做到科學地、歷史地、全面地觀察問題、考慮問題，得出符合實際的解決問題的方法。
科學思維方式是一個龐大的方法集合，其中包括科學抽象方法、思維發散法、邏輯方法、模型優化法等。
2.培養科學思維能力的重要性
（1）培養學生科學思維能力是科學課學習的重要基礎
初中生在學習科學課的傳統過程中，往往是老師把需要傳授的知識和課程固定式思維結合起來，學生將老師的思維固化在自己的腦海中，形成模式思維。長此以往，學生容易導致對熟悉的課程和內容銘記于心，但是當遇到新的問題時就會茫然無措，不知道從何入手解決問題。這就是模式化思維與現代教學沒有同步前進的結果。而科學課是對自然科學進行探索、求知過程的研究，要求學生具有獨立、創新、靈活思維能力，因此培養學生的自主科學思維能力也就成為了學習科學課的重要保證。
（2）初中生習慣于單一思維，缺乏發散思維能力
初中學生在分析和解決自然科學問題的時候，習慣于單一的沿著問題的發展過程考慮問題，思維習慣固定，思維方向難以改變，因此不能夠通過多角度多途徑解決問題，難以進行發散思維或變換角度思維，解決問題的方法模式化，缺乏一定的靈活性與創新性，沒有形成系統的科學思維方法，難以從根本上突破學習科學課的瓶頸。
（3）科學課自身特點對于科學思維能力的要求
科學課對于知識與能力的相互轉化十分重視，學生思維能力的塑造是科學課的首要目的。培養科學的思維能力是科學課的基本要求，其知識體系本身特點就決定了其對于學生科學思維能力的要求。隨著科學的發展，學生的視野開始變的開闊，知識與信息的來源廣泛，如果缺乏科學思維對于知識與信息進行系統化的處理，難以將其應用于實踐中。只有讓學生擁有科學的思維方法才能夠在信息時代合理地運用其來解決實際問題。
二、初中科學課培養科學思維能力的方法
1.培養學生發散式的科學思維能力
培養學生科學思維能力首要任務的是學生思維的靈活性與發散性，即發散式思維，能夠從多角度、全方位思考問題，沖破傳統觀固定化思維模式的單一性與局限性。
以能量的轉化與守恒為例，學生在初學該章節時，對于轉化與守恒這個概念就有所誤解，認為其相互矛盾。既然能量可以相互轉化，那么能量還能夠守恒么？這是很多學生所產生的疑問。這就是學生考慮問題的時候單從某種能量自身考慮，缺乏能量的整體式思維，而且考慮問題絕對化，把轉化與守恒進行絕對化思考，導致對問題難以理解。轉貼于
該例子說明學生在思考科學問題時候應該從不同的角度思考問題，從個別以及整體不同的角度入手解決問題，該例中很多同學會從單一的勢能或者單一的動能出發，沒有考慮到能量的總體性，即思考的角度要全方位。因此可以通過教學中的看似矛盾的問題，來培養學生的發散式思維能力。
2.培養學生想象式的思維能力，充分發掘學生的想象力
想象式思維能力是科學中的一種非常重要的抽象邏輯思維能力，因為在科學課的研究中，會遇到邊緣科學等許多超越現實的實驗條件，現實生活中難以重現實驗環境。這就要求學生抓住研究對象的主要因素，排除其他次要因素，使研究對象與實驗條件理想化，從而建立理想的實驗模型。
例如對于勢能的理解，很多學生認為火燃燒時釋放出熱量這種形象化的能量才是能量，因為它可以通過人體感覺得到。而像重力勢能、彈性勢能等人體感覺不到的能量，學生就無法理解。因為勢能比較抽象化。這就需要學生在理解勢能這個概念時采用抽象式、理想式的科學思維方法。將能量作為一個整體抽象的描述印在腦海中，將無形的勢能附著于有形的物體上，從而將無形的勢能抽象的想象成有形的勢能，從而消化對勢能概念的理解。
因此，充分發掘學生的想象力，培養學生想象式的思維能力是培養科學思維方法的重要任務。
三、結論
本文通過分析科學課學習過程中一些影響思維能力的常見現象，總結出提升科學思維能力的兩種重要方法，如培養學生發散式的科學思維能力、培養學生想象式的思維能力，充分發掘學生的想象力等。相信這些對于培養初中學生學習科學課的科學思維能力具有一定的理論和實踐指導意義。
【參考文獻】
[1]吳琳娜，等.《科學思維概述》[J].科技信息.2010，1(11).
[2]陳吉明.《創新實踐課程教學中科學思維能力的培養》[J].實驗室研究與探索.2011，30(2)．
培養學生科學思維的方法范文5
關鍵詞初中物理 創新意識 培養
具有較強的創新意識、創新精神和掌握創新的科學方法是一個人是否具有創新思維能力的前提和基礎，創新思維能力是創新意識、創新精神和創新能力的綜合體現。物理學科作為自然科學的帶頭學科，是一門以實驗、實踐為基礎不斷創新發展的科學，物理學研究問題的結構原理和科學方法囊括了人類嘗試各種創新活動的途徑、思想和方法，物理學發展史就是一部不斷創新發展的歷史，物理教學在培養學生的創新思維能力具有獨特的優勢，應當擔負起培養學生創新思維能力的重任
物理教學中滲透科學研究方法教育，讓學生掌握科學的創新方法；通過優化教學方法、重視實驗教學，激發學生的創新意識、創新精神和創新能力等實現創新思維能力的綜合發展?？梢圆捎靡韵路椒ǎ?/p>
一、營造寬松和諧、民主的教學氛圍，使學生的思維開放具有創新性
人的思維只有處于開放積極狀態，才最具活力和創新性。在教學中要通過營造寬松和諧、民主的教學氛圍，創設適合學生積極主動思考、“真想知道…..”的問題研究、探索型課堂結構。
通過民主、寬松的教學氛圍，鼓勵學生打開思維想象空間，大膽提問、引發猜想、想象。牛頓說過“沒有大膽的猜測，就不會有偉大的發現”，“想象力是創造力的基礎，沒有想象就沒有創造”。物理學家們在提出新的物理概念、物理模型和物理實驗，創造性地建立新的物理理論之前或過程中，想象力都起著巨大的作用。
通過民主、寬松的教學氛圍，要鼓勵學生敢于挑戰科學、質疑問難，鼓勵學生帶著批判的觀點去學習和應用科學知識；敢于克服從眾、崇尚權威心理思想。玻爾在分析盧瑟福的原子核式結構模型時，發現與經典電磁理論存在二大矛盾，正是因為他沒有盲目崇尚牛頓和麥克斯韋的經典權威理論，而是敢于反常規地大膽提出與經典理論相矛盾的三點假設對原子核式結構模型進行完善，后經實驗證實獲得成功的。
大膽想象、敢于質疑問難、勇于面對失敗、善于從失敗中吸取教訓正是具有創新思維能力必須具備的科學品質，在教學中要善于發現和開發蘊藏在學生身上潛在的創造性思維品質，愛護和培養學生的好奇心、求知欲，培養學生的創新思維能力。
二、創設生動、富有探索性的問題情景，激發好奇心培養創新意識
好奇是一種不必經獎勵與強化而自覺激勵自己不斷進行某種探究活動的動機，對創新思維的形成與發展具有啟發、導向的功能，是發掘創新思維、推動創新的原動力。在教學中通過創設生動、富有探索性的問題情景，激發學生的興趣與好奇，培養學生的創新意識。。通過創設情景激起好奇能啟迪思維，激起學生求知欲望，促使學生積極思考追求新知識、主動探索解決問題的途徑、方法，正是學生對這種學習活動持主動參與的態度，才會使自己的思維活動處于最積極、活躍的狀態，變被動的學會為主動的會學，思維才最具有創造性。
三、教學中滲透介紹物理學家科學研究、發現的經歷和故事，激發學生的創新精神
在教學中滲透介紹物理學家科學研究、發現的經歷和故事，不僅使學生了解科學發現與創新的思維和方法，激發學生的創新欲望，同時對學生的創新意識和創新精神的培養起到潛移默化的作用。比如在相關教學中滲透介紹：牛頓通過發現蘋果落地現象得到啟示，到萬有引力定律的發現聯想到物體的平拋運動擴展到月球繞地球運轉，才有了人造衛星上天；阿基米德從在浴缸里洗澡的感覺中發現浮力定律；伽利略的比薩斜塔實驗了亞里斯多得的觀點；發明大王愛迪生各種發明創造背后的艱苦經歷和不折精神；天文學家第谷經過幾十年長期不懈的觀察，積累了750個星體有關運動的“天文”數字；可以使學生在學習物理知識的同時體會科學發現和探索的科學精神，培養學生獻身科學的志趣和嚴謹、求實的創新科學態度。
四、重視實驗教學，培養學生的綜合創新能力
科學創新離不開實驗，實驗是創新能力的“培養基地”。通過實驗可以培養學生的動手實踐能力；通過實驗能夠培養學生的創新意識、創新精神和樹立創新的科學態度等多方面綜合創新能力；通過實驗過程中的生動情景和素材，激起學生的好奇心，促使其主動地探究學習；通過實驗可以使學生在實驗中碰到問題，培養其創造性地“想”解決問題的能力并從實驗中體驗創新思想和方法。因此，在教學中應創設條件，讓學生有更多的機會親自動手實驗，培養學生的綜合創新能力。
1、除了必做實驗外，還可以改變課堂老師演示實驗為學生隨堂動手實驗。充分發揮學生的主體作用，讓學生通過親身實驗獲取直觀感性材料，體驗物理知識的形成過程。如電磁感應現象一節中的演示實驗如能讓學生動手實驗，親自探索出“由電生磁”的條件，不僅充分發揮學生的主體作用，而且讓學生體驗成功感，創新意識和創新精神得到加強。
2、改變驗證性實驗為研究探索性、設計性實驗，培養學生的主動探究、追求“原知”的實踐創新能力。比如楞次定律的分組實驗教學可以和研究電磁感應現象的實驗相結合為學生探索性實驗，學生通過自己實驗、探索出感應電流具有什么樣的性質？總結得出楞次定律，更深刻掌握楞次定律的本質內容。除此之外，還可以通過創設一些設計性實驗問題引導學生進行實驗創新設計活動。如：利用一把刻度尺和一根已知勁度系數的彈簧測定紙張之間的動摩擦因數；測定光在玻璃中的傳播速度；用單獨一只電流表或電壓表測定電流表或電壓表的內阻；利用小球、繩子和秒表測量長方形桌子的面積等。
培養學生科學思維的方法范文6
【關鍵詞】計算思維 應用能力 創新能力 人才培養
【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】1009-9646(2008)09(a)-0135-02
1 前言
眾所周知,計算思維(Computational thinking)能力是計算機專業人才的最基本、最重要的能力之一[1]。目前,我國高校的計算機科學與技術專業通常會先在課程體系中安排以數學分析為基礎、以實數為主要運算對象的課程,接著安排以離散數學為代表的、以抽象集合及元素為運算對象的課程,希望能通過這些課程的學習來培養學生的計算思維能力。盡管計算機科學在本質上源自數學思維,它的形式化解析基礎筑于數學之上,但是僅僅通過數學課程的學習來使學生弄清計算思維的基本概念和內涵是不夠的,而且進程太慢。
對于剛剛進入大學進行專業學習的大學生來說,他們在中學階段獲得的計算機知識是有限的,沒有專業的背景,并沒有認識到計算思維能力對計算機專業學習和能力培養的重要性。如果我們能在一年級就幫助學生對整個計算機科學有一個整體的認知,處理理解計算機科學的概念、思想和基本方法,將有力于學生盡快完成從中學到大學學習方式方法的轉變,有助于學業的完成。
因此,我們有必要從計算思維的角度向學生闡述計算機學科思想與方法論,使學生一開始對專業課程學習有一個比較準確的定位,對計算機科學的專業內涵和方法論有所了解,從而進一步明確學習的目標,培養自己良好的學風。
2 計算思維與計算機專業學習導論
J. M. Wing教授在《Computational Thinking(計算思維)》一文中指出[2]:計算思維是建立在計算過程的能力和限制之上的,不管這些過程是由人還是由機器執行的。計算方法和模型給了我們勇氣去處理那些原本無法由任何個人獨自完成的問題求解和系統設計。計算思維涉及運用計算機科學的基礎概念去求解問題、設計系統和理解人類的行為,它涵蓋了反映計算機科學之廣泛性的一系列思維活動[2]。
從計算機發展的歷史來看,目前的計算機已經成為適合于每一個人的“一種普遍的認識和一類普適的技能”[2]。一定程度上,這也意味著計算機科學從前沿高端到基礎普及的轉型[3]。
為了使計算機專業的學生一開始就能對專業的課程體系和知識體系有一個比較清晰的了解,我們必須給學生提供一門導引型課程,站在計算思維的高度和廣度來論述計算機學科的基本概念、基本方法和發展趨勢,討論學科的內涵和本質,科學地為學生們進行正確的導學。
為此,針對初入大學的計算機專業學生,我們設置了“計算機科學導論”課程,并在課程的教學中堅持運用科學哲學的思想方法和高級科普的深刻定位[4],首先從科普的層面教育和幫助學生認知計算機科學與技術學科,對學生進行一次整體的專業學習“導游”,達到既“授人以魚”,也要“授人以漁”的教學目的。
3 計算思維與學生能力的培養
3.1 計算思維與學生思維能力的培養
計算思維是人類求解問題的一條途徑,它影響著我們的思維方式和思維習慣,從而也將深刻地影響著我們的思維能力。過去,人們都認為計算機科學家的思維就是用計算機去編程,這種認識是片面的。計算思維不僅僅是程序化的,而是在抽象的多個層次上進行思維[2]。人是個活體,具有豐富的想象力和創造力。利用計算機,人們可以用自己的智慧設計實現了各種各樣的應用系統,解決了那些計算機誕生之前不敢嘗試的問題,拓展了人類征服自然、改造自然的能力。
計算機科學與技術的方法論是對計算機領域認知和實踐過程中的一般方法及其性質、特點、內在聯系和變化發展進行系統研究的學問,是認知計算機科學的方法和工具,也是計算機科學認知科學的理論體系[5]。
我們通過在“計算機科學導論”課程從計算思維的角度來闡述計算機科學與技術方法論,可以有助于學生在學習專業的伊始就站在計算思維高度來看待專業的學習,注意培養自己嚴謹的抽象思維能力,使計算思維的精髓融入分析問題和解決問題的學習和實踐過程中。這對培養學生的思維能力是非常有效的。
3.2 計算思維與學生應用能力的培養
計算機科學又從本質上源自工程思維,因為我們建造的是能夠與實際世界互動的系統[2]。目前,計算機應用已經深入到各行各業,融入人類活動的整體,解決了大量計算時代之前不敢解決的問題。
然而,由于目前計算機能力的有限性,許多科學問題和工程應用問題依舊亟待解決。解決這些問題將會激起我們的好奇心和創造力。計算機學科就是在挑戰問題、解決問題的過程不斷得到發展的,計算思維能力也在分析問題和解決問題的實踐當中得到充實和提高。
對計算機專業來說,實踐是指計算機學科的設計過程,基礎的技能是每位學生未來適應社會、為社會服務所必須掌握的。學生的應用能力一般是指編程能力和系統開發能力,它是要通過實驗教學環節不斷加深和加強。在這其中,不斷拓展對計算思維的理解和認識是非常重要的。在這樣的思維指導下,學校和教師可以為學生提供多樣化的學習方式,使學生能在知識海洋里比較自主、自由地“航行”。例如,在計算機專業課程的學習中,教師可在給定范圍后,讓學生上機自由操作,支持和鼓勵學生提出問題并自行解決問題,鼓勵學生進行科技創業活動。這樣做將有利于發揮學生的想象能力,培養學生的創造性思維。
為了培養學生的應用能力,我們貫徹了以學生為主體的教學理念,實行“邊學習、邊設計開發、邊實踐”的教育過程,在傳授科學知識的同時,培養學生的系統開發實踐、技術研究與認知能力,提高其綜合素質。通過學習知識的過程,參與科技活動,培養了學生計算思維能力和應用開發能力,增強了學生可持續發展能力和認知能力。
3.3 計算思維與學生創新能力的培養
創新是一個民族生存、發展和進步的原動力。計算機科學與技術作為一門新興的技術學科,知識和技術的創新顯得尤為重要。在注重基礎和應用能力的培養基礎上,要培養學生的創新能力,必須注意加強學生知識融通與學習能力、遷移能力的培養,使學生在橫向和縱向兩個方向對所學專業有較好的宏觀把握。
我們以為,計算思維能力的培養對計算機專業學生創新能力的培養是至關重要的。創新要靠科學素養和理解科學,靠科學的思想方法[4]。學生掌握了科學的思想,就能在今后的學習和生活中多層次、多視角、全方位地觀察和理解客觀世界的變化,運用已經掌握的知識和科學方法去理解事情、發現問題、提出問題、參與討論、解決問題或找到解決問題的途徑和方法。可以說,計算思維能力是計算機專業學生必備的科學素養之一,也是創新型人才應該必備的首要條件之一。
在培養學生的創新能力過程中,首先必須啟發和培養學生的計算思維能力,使學生深刻地理解計算機科學與技術學科的方法論;然后在此基礎上,把創新教育融入學生培養和教學活動中,培養學生在計算機科學領域的創造性,激勵學生進行思想創新和技術創新,激發學生對計算機科學技術這一塊神秘圣地的好奇心,以及培養懷疑精神和求異思維。另一方面,在教學過程中,應該主動為學生的學習活動設置符合學生計算思維能力和創新能力培養的教學內容,給學生們展開討論和交流提供機會與場所,使學生積極主動地進行探索式學習,相互啟發、相互鼓勵,培養學生的創新意識。這就要求教師在教學內容的設計上要體現當代教育思想,講課內容要新穎、有趣。例如,我們可以利用現有的教學條件,盡可能設置創新情景,使學生感到在一個真實的創新環境中,自己成為創新人員之一。也可以與一些有實力的科技開發公司合作,聯合設置一些有利于學生開展科技開發和軟件設計的學生創新實驗室。這個創新環境應盡量與社會現實基本保持一致,這樣有利于學生畢業后順利地進入角色,開展創新活動。同時,作為一名專業教師,應主要體現一個“導”字,即正面啟發誘導,側面輔導,后面督導,通過精心的環境設計把學生帶入主動探索、獨立鉆研、活化知識的境界。
4 結語
J. M. Wing在文獻[2]中指出:當計算思維真正融入人類活動的整體以致不再是一種顯式之哲學的時候,它就將成為現實。我們應該在培養計算機專業人才過程中,培養學生面向計算學科思維的能力,使學生真正理解計算學科的內涵和分析問題、解決問題的方法,而不是把人才的能力培養僅僅局限編程和系統設計開發上。
參考文獻
[1] 蔣宗禮.以能力培養為導向,提高教育教學水平[C].大學計算機課程報告論壇論文集2007,北京:高等教育出版社,2007,p.24-29.
[2] J. M. Wing, Computational Thinking[J]. Communications of ACM,2006,49(3):33-35.
[3] 王飛躍.計算思維到計算文化.科學時報,2007.10.12.
