时间：2023-05-30 09:37:23
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇科学创新，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
科学技术创新是复杂的非线性系统，而复杂性来自混沌与秩序的边缘。在圣塔菲研究所成立的时候，原来“混沌理论”一词已被宏大的“复杂性理论”所取代了。混沌理论对其范围有严格限制，仅限于对自然界系统的非线性动态行为的数学研究。相反，复杂性理论则被认为可以用于复杂自然系统和社会系统中随时间变化的行为层面。社会系统并不仅仅是由它们的组成部分之间相互作用的固定规律所限定的“复杂适应性系统”（complexadaptivesystems）。相反，它们是可能随时间演化而改变其自身发展规律的“复杂演化系统”（complexevolvingsystems）。
科学技术系统创新运动是一个貌似无规则运动的有序性演化过程，具有典型的复杂系统特征。第一，多因素性。技术本身是各因素非线性相互作用的结果，技术不等于各因素简单相加。各技术要素在技术系统中也不再是原来的因素，因素自身在技术系统动力下也发生了相变，或者说，技术性因素、实体性因素与知识性因素都具有了技术所拥有的整体性。技术因素的作用方式要受技术系统运行模式和运行状态的制约。第二，多层次性。尽管技术的各因素受技术系统动力的作用发生了相变，但技术本身却生成了一种稳定模式。技术的稳定模式是由技术本身决定的，是由科学的技术应用与技术理论的层次性决定的。科学技术系统内有稳定的周期解，周期解内还有混沌区，这种结构无穷次重复着，具有各态历程和层次分明的特征，即存在有界性。第三，多变性。复杂非线性科学技术的创新过程本质就是经历混沌走向有序，因此具有混沌伸长和折叠的特性，这是形成敏感依赖于初始条件的主要机制。伸长是指系统内部局部不稳定所引起的点之间距离的扩大；折叠是指系统整体稳定所形成的点之间距离的限制。经过多次的伸长和折叠，轨道被搅乱了，形成了新对称结构或混沌。
由于科学技术创新系统具有典型的复杂非线性系统特征，因此，可对其运用复杂性理论进行管理。
1转变思考方式
牛顿力学是近代科学的典范，是近代科学建立的基础，牛顿力学是典型的决定性理论，是可测量和可预测的。20世纪初物理学的两次重大变革所创立的相对论和量子力学，分别排除了牛顿的绝对时空观和测量过程的完全可控性。混沌理论的诞生打破了拉普拉斯决定论，被视为20世纪继相对论和量子力学的第三次革命。混沌理论认为，非线性系统运动具有无穷大周期且始终限于有限区域、轨道永不重复的、性态复杂的运动，不可能无限精确和无限长时间地测量和计算连续变量。混沌理论解决了困扰牛顿（Newton）力学的三体问题，创立了研究n维相空间的不确定解的理论，混沌理论使人们认识到非线性系统演化既是决定论的又是随机论的。决定论的可预测性，只适用于那些宏观的缓慢的周期或准周期的稳定运动，然而，这样的运动实在是太少了。
科学技术创新复杂系统倡导最重要的事情是改变固有的思考方式，放弃机械论和宿命论，学会欣赏并应付联系、物力论（Dynamism）和不可预测性。因为科学技术创新过程是多因素复杂非线性相互作用的结果，所以对确实存在的运行模式（即现实存在）进行领会，即正视多元化存在，并对不可预测的事件进行反应。为了使科学技术创新过程自我发展为“复杂演化系统”，有必要对学习、多样性和影子系统（Shadowsystem）观点的多元化进行鼓励。
2并不是对每件事都需要进行控制
科学技术对客观事物既进行决定论描述又进行概率统计论描述，这两种描述方法已经共存了几百年。决定论认为，任何一个力学系统只要知道现在的行为就可预测系统的未来行为。概率统计论认为，受许多偶然因素的影响，系统的未来状态并不完全确定，需要用概率统计方法来描述。
KAM定理很好地解决了决定论和概率论这对貌似矛盾的问题。KAM定理指出，保守系统有可积和不可积之分，可积系统的运动是规则的，遵循决定性规律，不可积系统表现出随机性，成为统计物理学的基础。对不可积系统，KAM环面包围着随机层，当不可积系统的自由度少和扰动不大时，KAM环面包围的随机层测度极小而可忽略不计，统计物理学就不适用了，而应该应用牛顿定律。当不可积系统的自由度和扰动很大时，根据“阿诺德扩散”，KAM环面逐渐减少而随机层迅速扩大，系统只具有极少数的规则运动，规则运动变为次要的，系统出现了大量的混沌运动，这时才能用统计物理学来研究该系统。
科学技术创新过程是一个近可积哈密顿系统，随机成分有限，导致不可积性的扰动项很小。在科学技术创新知识系统处于混沌性态时，确定论和概率论随机交替作用，但确定论占据主流位置，基本能朝向希望的途径发展。随机成分确实存在但有限，因此，在复杂的非线性技术创新过程中，不可能对每件事都进行控制。应该相信混沌性态是貌似不规则的有序，科学技术复杂演化系统不仅反作用于环境，还会反作用于自身，随着时间的发展，科学技术总会不断出现新的有序状态。
3与环境共同演化
复杂性理论借鉴湍流研究思路和方法，认为科学技术创新系统同时存在混沌子空间和对称子空间，两种性态此消彼长，不断和外界环境互动而发生转换。在湍流中规则运动包含有小尺度的混沌运动，在混沌运动中又包含着更小尺度的规则运动。这说明，科学技术创新系统是与外界环境紧密联系，并不断互动发展的耗散系统。
科学技术创新系统与环境相互影响、共同演化，这就需要时刻准备好对环境进行反应，凭直觉领会那些驱动科学技术创新变迁的环境模式，根据需要进行适应，而且随时准备抓住各种出现的机遇。科学技术创新系统的三种性态，稳定区域（墨守陈规）、不稳定区域（瓦解崩溃）和混沌边缘（变革栖息地）中，混沌边缘最适宜与环境共同演化。
在混沌边缘，在一种“有限不稳定状态”下，正统系统（主流文化、结构权力等级体制）和影子系统（蕴藏矛盾、变化潜力的非正式组织）能维持一种具有创造性的张力。正统系统可以提供清楚的指导，对适当的结构和程序进行授权，以及抑制人员中的不安情绪。同时，影子系统可以激发观点的多样性，并且削弱正统系统的力量迫使它进行不断变革。这样，组织行为表征为耗散结构，组织在不断变化的现实面前能以新的方式执行基本任务或者追求崭新的基本任务，组织的创造性和创新方面的潜能都展现了出来。
4整体思考
技术创新系统的复杂非线性要求寻找整体模式来思考问题，并用整体的方式来控制创新过程，而不是试图控制每一个细节。整体思考是探索那些在不利的模式下能够产生最大影响的微小变化，并施加微扰改变系统运行轨道，避免蝴蝶效应.4.1建立连接
在经典物理学中，时间是可逆的，事物的发展不存在演化；空间是平滑的、线性的；时间和空间不相关联，各自独立存在。复杂性理论认为，由于非线性的作用，时间的变化是单向的、不可逆的，既可以实现从有序到无序的变化，也可以通过自组织实现从无序到有序的演化；空间也不是平滑的，不仅存在整数维也存在分数维，整数维是分数维的近似和抽象。此外，通过考察系统中某一物理量随时间的变化序列，可以重构相空间，得出奇怪吸引子的维数。这表明复杂性空间的形成也反映了事物发展在时间上的积累。因此，在复杂非线性系统运动中，时间和空间是相互关联的，应该将时间和空间看成一个统一体，系统地把握事物发展过程中时间和空间的关系。
科学技术创新过程从本质上来说是一个时空整体性的，任何因素在时间维度或者空间维度的变异都可能影响到其他因素的正常功能，进而影响整个进程。而整个系统的各个组成部分在复杂系统的动力机制下，似乎只能通过彼此之间以及与整体的关联来得到了解。因此，科学技术创新过程关注的焦点应该是各种因素的时空关联，正是时空关联的模式决定了一个系统的表现。整个系统处于密切关联之中，并与他们的环境不断进行交换，与之共同演化。
4.2适应复杂性
混沌理论是关于非线性的科学，它认为世界的本质是非线性的，线性只是非线性的特例。经典物理学的线性观，导致了事物发展的简单性、确定性和还原性。复杂理论的非线性观，是线性与非线性、简单性与复杂性、确定性与随机性、局部与整体的辩证统一，它们之间是可以互相转化、对立而统一的，前者是事物发展的暂态，后者是事物发展的更基本的更普遍的本质特征。因此，研究问题时应把握事物发展的本质特点，具体问题具体分析。在研究复杂性现象时，用复杂性方法来处理将会显得简洁而有效，反之，采用简单性的方法来研究将会显得繁杂而无效并且得不到事物发展的本质特点。例如，奇怪吸引子是很复杂的，它可以采用自相似和分数维来简单表示，但如果采用探究轨道的简单方法来研究将是得不到一条确定轨迹的。同样，在研究简单性事物时，如果采用复杂性的方法来研究也将是无效的。
将多元高阶方程化简以便求解，即将复杂现象简单化是我们的思维定势。然而在科学技术创新过程中，过于关注细节往往不能产生创新成果，在创造性思考时，复杂性思维是必要的。虽然复杂性思维可能不符合常规，甚至会引来混乱和困惑，那是不可避免的，甚至是受欢迎的。很多创新团队刻意追求工作环境、工作方式的不可思议，目的是激发人的创造性，而不是被惯常的生活习惯所泯灭。最好的想法不总是来自高层，而且组织内的人都想事业有成，控制只是一种幻想，如果给予适当的扶持，每个人都有可能做作出一番自己的事业。
4.3让过程成为进行时
物理学中的经典力学、相对论和量子力学，它们所揭示的是关于简单性事物的基本规律，事物的发展是线性的、可逆的，必然也是前因后果的。而关于非线性现象的复杂理论，由于存在奇怪吸引子，事物的发展结果必然会导入吸引子，呈现出目的性。由于生物学、社会学等是关于复杂性现象的科学，因而也就是目的性的科学。事物发展的因果性是基本的、暂态的，而事物发展的目的性是事物的最终结果，两者是不可分离的。事物发展的目的性要通过事物发展的因果性来保证，而事物的因果发展必将会导致一定的目的性。
物理系统，如天气预报是由有限的确定性定律来支配的，有可能观察到奇怪吸引子是怎样产生的。然而，科学技术创新是人类一项复杂的创造过程，受到无穷多个因素及大量随机因素的影响，奇怪吸引子似乎说明不了什么。由于人类表现出来的自我意识和自由意志，科学技术创新的行为不可能用相同的方式进行解释。人类可以思考和学习，根据自身目的进行行动，而且能够反对及驳斥假定适用于他们行为的任何规则。因此，在方法论上要求我们做每一件事情时必须要制定所要达到的目的，而对于实际工作中的每一步则要实事求是地遵循事物发展的基本规律，只有这样才能最终取得成功。
4.4复杂演化管理
【关键词】初中科学实验教学和技术创新
由于其自然科学特点，科学学科十分注重实验操作和观察分析，只有通过实验观察，才能从现象中分析得出科学原理和规律。所以，科学老师不仅要提高学生的科学知识水平，更应该提供学生更多亲身实验观察的机会，积极引导学生参与科学实验，这有利于培养学生学习兴趣，提高学生运用知识解决问题的能力。下面结合本人多年初中科学教学经验，对初中科学实验教学和技术创新谈几点认识。
一、创新教学意识，科学引导学生观察和实验
创新的前提条件是学会观察。教师应让学生先要明确一点：观察指的是直接通过人的感官体验，包括味觉、嗅觉、视觉、听觉等，抑或依靠一些工具，在一定目标指导下反复持续感知科学现象的过程。换句话说，在明确目标前提下去观察分析客观事物的特点变化，关注思考发生变化的影响因素；另外，要让学生知道：科学观察是需要坚持努力的，只有做到迎难而上，才能发现事物的本质和规律，才能深入分析问题，获得有效科学知识。
（1）教师在实验示范过程中提高学生观察水平。科学教学活动中往往有很多实验，虽然大部分学生都很有兴致，但很多时候都是“看热闹”，掌握不了主要学习内容。因此，教师在实验示范过程中就要积极引导学生认真观察，配合分析讲解，这能够有效提高学生实验观察水平。一般来说，科学实验示范过程中教师应在每个环节给学生设置观察思考问题，让学生有目的地进行观察。例如，在磁铁吸引绑着细线的回形针实验中，教师把纸、玻璃、铜、铝这些不同材料的隔片穿过细线，观察到磁铁上的回形针并没有掉落，然后用钢片、铁片穿过细线，观察到回形针脱离磁铁掉了下来，教师可以让学生思考这是为什么？
（2）开展丰富多彩的科学课外学习活动，调动学生观察积极性。例如，带领学生参观工厂，布置学生课外亲身实验作业等，培养学生科学观察能力。像在平面镜一课学习中，教师可以要求学生做“平面镜成像”的课外调查研究报告，让他们自觉探究平面镜的科学现象，同时在课堂上让学生自由发表观察研究成果，激发学生创新思维能力，创造轻松愉快的课堂气氛。这有利于培养学生科学观察能力，提高基本科学素养，同时积极引导学生参与社会实践，让他们感受日常生活中的科学知识。
二、创新教学关系，注重学生学习的主体地位
科学实验很多时候必须要亲身实践体验后，才能观察掌握知识，所以教师必须注重学生实践能力的提高，多给学生自己动手操作的时间，从而促进科学实验教学顺利有效进行。比如在摩擦起电这一课中，本人要求学生自己操作了以下这个实验：在教学中，我让同学们首先将一张纸撕成极小的碎片摆在课桌上，然后，让他们将把塑料尺在自己的衣服上不断摩擦，当到一定程度后让他们将塑料尺靠近已经准备好的碎纸片。这个时候学生们会很惊奇的发现这样一个现象：桌上的碎纸片纷纷黏上塑料尺，学生们既好奇，又觉得不可思议。从而调动了他们求知的欲望和学习的积极性。如学生在学习“液化现象”这一课程的过程中，我让同学们对着玻璃哈气，然后用手去触摸玻璃，然后观察玻璃会出现什么现象，并与没有哈气的玻璃进行仔细的对比，学生们惊奇的发现哈过气的玻璃产生了细小的水珠，然后给他们讲解就是他们呼吸出的气息遇冷液化而形成的。上述是一些非常简单的课堂小实验，但是能达到非常显著的教学效果，使学生产生了浓厚的学习兴趣，对相关知识的印象也非常深刻。
三、创新教学技术，巧用生活物品做实验
如果教师将一些关系到学生自己的生活用品、学习用品在科学实验中加以运用，相对于正规的实验而言，它更能引起学生的共鸣，更能引起学生求知的欲望、求知的兴趣，从而达到预期的教学效果。
如，充分利用篮球来讲解力的作用这一课程，探究压力效果的过程中充分利用每个学生都有的铅笔与橡皮等等，甚至某些实验充分利用学生的身体来完成。如用手感受哈气与吹气的不同，从而来探究相关的哈气：液化放热，吹气：蒸发吸热的相关科学知识；用学生自己的手掌在自己的课桌上来回摩擦，并不断的改变力量，从而可以让学生更加形象的了解摩擦与压力之间的关系等等，开展这些贴近学生生活的一些简单的实验，让学生明白生活中处处有物力知识。而且，在正规的教学器材与课本上是没有这样方便的“器材”的，从而对学生充分发挥其主观能动性、自主创新能力等方面也是一种有力的培养。利用这些方式，对科学课程创新实验来说也有着极大的意义。
四、创新教学方式，开展探索性实验教学
在科学教学的过程中，除了必要的传统实验课程之外也要有探究性科学实验活动的开展。如学习“有哪些因素影响了声音的响度”有关知识的时候，可以根据实际情况开展探究性实验活动，我没有向学生讲解应该怎样开展这次实验，也没有向他们演示实验步骤，而是让学生充分发挥主观能动性，让他们自己设计有关步骤与过程，并在这次实验课程结束以后就得出的相应结果进行探讨和思索等等。这样科学的学习方式，不仅仅能够调动学生学习的积极性，培养他们自主创新能力、实践能力，而且学生在这个过程中其综合素质也能得到一定程度的提升。
结论
我国正在不断深化教育改革，在此基础上，也在不断的创新科学教学实验，充分发挥实验课程在教学中应有的效果。这样不仅能促进学生深刻的掌握相关的科学知识，对学生的全面发展也有着非常重大的意义。
参考文献
[1]李淑燕.浅谈实验创新在初中科学教学中的作用[J].中小学实验与装备，2012年4期.
关键词: 小学科学课 以人为本 科学探究 自主创新
如何上好小学科学课?我结合多年的教学实践认为,要上好科学课应该注意以下几个方面。
一、科学课上应体现以人为本的教学思想
教学思想主导教学活动,一切教学活动的归宿终将回到学生的身上。科学课的教学应充分突出学生的主体地位,突出以人为本的教学思想。
1.以人为本的教学活动本质的特点是淡化知识目标,突出发展目标。以往,我们制定上课的教学目标时,往往会搞“一刀切”,即规定几条必须学习的目标,要求所有的学生必须都学会、知道、了解,并且这也是评价教师课堂教学的一条重要依据。而如今的科学课并不强调所有的学生必须知道某一概念,如:什么叫风向?什么叫风力?并没有要求学生一定得记住某一“经典的”科学结论。只要求所有的学生在这节科学课上能有所收获,能“经历一次典型意义的探究经历”(特级教师章鼎儿语),这就是人本主义思想的体现。在探究的过程中,学生的个性会得到充分的张扬,他们能够根据不同的操作,不同的知识水平各自发现,彼此的发现能互相补充、完善,实现课堂信息的共享,这就是以人为本教学思想的体现。
2.以人为本的教学思想要求教师把课堂学习时间充分还给学生,变封闭式的教学为开放式。科学课的另一特点是多给学生一些时间让他们动手做。“听,会忘记;看,能记住;做,才能会。既要动脑,又要动手,动手动脑,才能心灵手巧”.科学教师应根据学生的认知特点,有意识地设置动手操作积极思考的情景,把课本中现成的结论变成学生探究的对象,使得静态的知识动态化。在课上,学生充分自主地玩、做、想、试,真正参与到问题的发生和解决之中。可以这样说,学生在课上的研究过程就是发现过程,这发现过程就是学生的主体在发展过程,在课上每一个学生都有所发现,都有所发展。
3.和谐、热烈的课堂气氛是以人为本的课堂教学的外在体现。教师要为学生营造一个和谐、民主的探究氛围,使学生的个性得到充分的张扬。课上教师要多用激励性的话语消融师生之间的距离感,对学生的回答和叙述及时表示肯定,使学生放心大胆地把自己看到的和感受到的都呈现在课堂上,这才是真实的科学课,才能有学生在课堂上发自肺腑的精彩发言。在课堂上我们要心中有人、目中有人,要蹲下来和孩子说话。心中想的应该是学生的发展状态,眼中观察的应该是学生的反应,自己所做的应该是怎样让学生的眼睛里显出那种出自内心的满足和微笑,而不是如何让学生记住自己设定的那几条知识目标。因此,我们在教学目标的定位、教材的处理方式、教学过程的运作等方面不能搞“齐步走”,要承认孩子的差异和区别,要多一些弹性、多一些灵动,使教学“放得下”、“收得拢”,从而拓宽教学进程的人本空间,达到教学活动开放搞活、学生素质发展提高的目的。
二、教学内容以实践为基础,凸显科学的魅力
科学课上的教学内容有一个特点:实践性,具体表现在“做”上。学生在课堂上动手操作时,实际上就是在把自己的学习内容、生活内容和头脑中原有的知识体系有机地联系起来,就是在研究科学。学生为了达到某个目标,必须多作几次尝试。学生一次又一次的实验实际上是在经历着这样一个过程:发现问题―作出假设―动手实验―观察验证。在这种思维的指导下,学生的行为变得非常有意义,他们尝试自己解决问题、亲自独立地研究。这样的实践活动就是典型的科学探究活动,寓科学真理的发现于操作实践的活动之中,这样的活动将有效地培养学生的实践能力:计数能力、记录能力、操作能力、逻辑推理能力等。
三、教学过程以探究为轴心,激发学生的潜能
在科学课上,学生自由探究、自由发现,能充分激发创造才能。学生在做的过程中能培养动手能力、思维能力、发现能力,形成实事求是的科学态度。为了能够解决自己的问题,学生会调用所有的知识结构来达到自己的目标。因此教师在教学过程不仅要重视自己导的设计,而且要注重学生学的体验,关注学生学的情感、态度和方式,注重激发学生的潜能。在科学探究活动中,我们在关注科学结论的同时,更要关注科学探究途中的“风景”。因为有时候“风景”比结论更为重要。把实验做成功不是科学课的真正目的,这样做的目的是引起孩子对自己做的过程的关注,关心注意自己做过程中的思维过程,即“有所发现”,是目标以外的“风景”。学生潜在的创造力有时候就是隐藏在科学探究途中的“风景”之中。因此,我们必须抛弃唯结论探究的方式,让学生参与探究、自主探究,在自由的活动中体验科学的乐趣,这样学生才会得到比结论更多的收获,而这些收获又能促使学生的潜能得到充分的展示。
在科学探究课上,教师要在“导”“放”“收”上作宏观调控,不要按部就班,制定详细的教学步骤,要把对科学知识的理解和运用寓于一个切合学生实际的探究活动中,使学生在开放的时间和开放的空间中解放大脑与手脚,自主探究、总结发现。只有这样,才能使学生真正成为探索者、发现者,从而提高学生的创新能力,使学生的潜能得到充分发挥。
参考文献:
[1]小学科学课程标准.北京师范大学出版社.
因此，在传统的细心、耐心教育之外，我将创新教育的突破点放在了班级文化建设上。以“具有班级特色、书香氛围浓厚、环境优美整洁、富有激励性”的班级文化，关注孩子的全面健康成长、长远发展。
我把班级文化的风格定为“绿化、文化、实用、大气、优雅”。
（1）“绿化”是指在讲台、窗台等地方摆放花草，有幸运草、吊兰、各式芦荟、绿萝、麦兰等，这些花卉大部分是同学们自家带来的，也有我买的。经过同学们的推选，柳丹同学成为花儿们的“小园丁”，由她负责给花儿们浇水除虫。充满绿意的各种花卉将教室装点的生意盎然，整个教室充满着生机和活力，我们师生一起动手打扮装点、品评观赏，亲密的师生情谊也在其中慢慢变得醇厚……
（2）“文化、实用”是有效利用教室的四面墙壁，合理安排班级文化的内容。教室前面的黑板最上方正中是国旗，下面是班训“不做准备的人就是准备失败的人”。黑板的右侧是制作精美的“班级誓词”，；张贴整齐的课程表、时间表、值日生表；教室的后面是我们师生精心创办的黑板报，黑板报正上方是我给学生们买的钟，钟的两边是我们在各种比赛中获得的奖状。黑板报的两边分别是上一学期的学习竞争评比台“读书天下，谁是王者”和第一学期“其中学习质量分析光荣榜”。“读书天下，谁是王者”学习生活评比台最精美，制作过程也最费时间，根据学生分成的八个竞争小组设计了统一的计量表格，每一份表格都以精美的图片做底子，辅以铿锵有力的竞争誓言。在电脑上设计好后，再到复印店打印出来。最后再粘贴到配有“读书天下，谁是王者”红色行楷标题的墙报上，再用色彩新亮的即时贴贴到墙上……
“第一学期期中学习质量分析光荣榜”上是我给学习优胜者们照的照片，他们胸戴红花，脸上满是幸福的笑意，上榜的同学们学习的干劲更足了，没有上榜的同学在羡慕中暗下决心加油努力，一张小小的光荣榜将同学们的心思和兴趣空前高涨的调动到学习上来……
教室北面的墙壁上是作文展评台“文馨语味”和本学期“棋逢对手，一决高下”学习做人挑战台。“文馨语味”栏展示的是学生的优秀作文，以手抄报的形式，配以精美图案，张贴到墙上，并且不断更换，这一板块大大激发了同学们的作文兴趣，很多同学爱上了写作。
本学期的“棋逢对手，一决高下”学习生活挑战赛，两人或三人一组，共17组，每周一总结，一评比，胜出者奖励一朵晶亮艳丽的小拉花，粘贴到课桌的一侧，6个周为一个学段，我给学段胜出者佩戴红花照相，把相片粘贴到“棋逢对手，一决高下”墙报上，在这一板块儿，除了学段冠军的倩影令同学们羡慕以外，很多同学贴满了小花的漂亮课桌也成了其他同学的目标。从周竞争到学段的竞争，同学们你追我赶，不上上下。认真听讲、认真作业，课后用功复习的良好学习氛围异常浓厚！、
班级文化中，最漂亮的要数教室南面的墙壁了，一个板块儿是“写出精彩绘出美好”的手抄报展示台，那里尽显同学们的心灵手巧，和对生活的美好描绘；最棒的就是本学期“期中学习质量分析光荣榜”和与之紧密相连的“班级风采”，光荣榜上分别是“学习明星、进步明星、学科冠军”们的照片旁边是“班级风采”板块儿，上面是同学们在春运会上英姿飒爽的方队表演照、运动员们的合影。每次看到这些都会让我们想起春运会上我们取得的一个个的第一名，觉得为班级争得春运会总成绩级部第一名的运动员们真是了不起！
我用红色、黄色即时贴剪成的小花，绿色即时贴剪成的绿叶藤蔓，将“班级风采”和“期中学习质量分析光荣榜”两个紧挨着的板块儿，自然地环围起来，很是漂亮！
（3）大气、优雅
走进我们的教室，鲜艳的国旗令人肃然，30多厘米高与黑板同长的红色班训，墙壁上各色墙报，漂亮的黑板报，更有那吸引每一位老师、同学眼球的，那一张张笑意荡漾的成功者的“玉照”，窗台上绿意盎然、生气勃勃的花花草草，每张课桌旁边丝带飘飘、五彩斑斓的小花……整个教室于严肃中透着美丽与生气，尽显书香之大气优雅！
1县级图书馆管理创新措施
1.1创新管理模式，提高县级图书馆工作效率创新是当今时展的一个鲜明的特征，现代图书馆管理的本质在于创新。著名管理学家杜拉克指出：“管理学及其在实践中的一个重要进步是他们现在都包含人们的精神和创新。”而作为管理创新主体的图书馆管理人员，成为图书馆行业的重要组成部分，他们的作用非常重要。管理上的小创新能使图书馆打破常规，改革管理工作流程，大大提高工作效率。管理创新所要迎接的挑战来自知识经济，图书馆必须摒弃旧观念，创新工作制度，创新的管理就是由有新思想与创新精神的人员进行管理工作。1.2加强图书馆领导者的创新意识，加大图书馆的改革力度图书馆创新管理工作中，要加强领导者的创新意识，一个具有创新意识和创新能力的领导者，能够在服务与管理意识上超前于他人。在管理机制上，领导者对图书馆的影响是不可轻视的，创新意识是图书馆领导者创新的基本素质与先决条件，经济和社会发展的要求与领导者的根本职能决定了领导的决策能力和创新意识。所以领导者要有适应变化的能力，要善于敏锐地发现变化的动向，要善于果断地抓住契机，善于促进图书馆工作的变革与更新。
2图书馆服务创新
首先，开展流动式服务。定期参与文化知识建设与知识普及教育活动，利用图书馆的资源优势，对农村农民进行生产技能与法律知识的培训。利用节假日组织图书下乡，与中小学合作开展读书文化周，提高农民的知识文化水平。其次，开展网上服务活动，充分利用先进的科技手段，在图书馆建设中融入网络文化建设，对图书进行分类整理，排序编号。
3县级图书馆发展与创新的内容
首先，要有一个创新的观念，思想的创新就是为以后能够有一个很好的实践过程做铺垫的，所以加强创新，就是在县级图书馆管理工作中，能够积极大胆地做不曾做过的突破，在图书馆的管理工作中，很多人都只是觉得图书馆的管理工作就是整理一下书籍而已，其实不然，图书馆的管理工作还是有很大的创新空间的。在信息社会，我们的服务就要做到与众不同，能够实现个性化。我们可以通过网络技术，分析出很多人目前所需要的知识信息，在此基础上进行创新。其次就是服务团队的创新，在县级图书馆开展管理创新也是一大吸引眼球的举措，但是切记不能脱离了广大群众，要在图书馆管理中开拓服务领域，从实际出发，尽量切合读者的需求，在图书馆管理中，要有一个自己的数据库和网站，将县级图书馆重要的新闻以及重要的研发信息介绍给广大读者，实现资源共享。现代图书馆管理要以人文本，将资源化为资本，为读者提供准确、快速的服务。由于是接近乡村的图书馆建设，所以农业以及生活养生方面的书籍会更加急需，农牧建设的书籍也要让读者认识到这类书籍的重要性。最后就是图书馆的管理创新，在为广大农民推荐书籍的同时，图书馆管理员也要有积极的阅读兴趣，并且要不断用读书来提升自己，这样才能在知识经济时代的激烈竞争下，不落人后。要想将县级图书馆进行创新发展，要有一个内部机构管理机制，在合理的规划管理中，不断地适应社会的发展情况。在人员管理中，不能再像之前的管理一样，刻板的管理不能将工作者的积极性调动起来。这样，人人平等的工作环境里，能够让工作者不会将自己置身事外，能够用工作的热情感染其他工作者，给图书营造一个融洽和谐的氛围。
作者：刘雪云 张方方 朱海云 单位：单县图书馆
[关键词]学习科学；教学创新；2014学习科学国际大会
[中图分类号]G420 [文献标识码]B [文章编号]1672-0008（2014）01-0020-05
近年来。美国、英国、法国、澳大利亚等发达国家教育政策制定中，都明确将学习科学确立为新教育政策的关键基础，其成果深刻影响了国际课程变革的步伐和走向。从学习科学出发。研究教与学的关系。已成为欧美诸多发达国家探索课程创新、设计新型课堂的新路径选择。我国学者对国际学习科学的追踪和研究已有十余年，其队伍日益壮大，越来越多地引起关注，逐渐用作反思传统认知研究和学校教育的新框架。面对目前教育变革中的种种挑战和难题，国内极为关注的一个话题是：学习科学可以为教学创新带来什么？
2013年11月28日-29日，“2013学习科学研讨会”在华东师范大学举行。来自香港大学、北京大学、清华大学、南京大学、北京师范大学、华东师范大学、东南大学等高校和机构中的学习科学研究领域的主要代表学者以及实践领域的专家参加了此次研讨会，恳谈如何推进我国学习科学的深入研究和学科发展，并为我国教育改革和创新提供新思路。
一、学习科学与教育变革
学习科学的出现源于信息时代人们对传统学校教育与传统学习研究的反思。自学习科学滥觞至今已有三十余年，有关“人是如何学习的”关键发现是否影响到了教育政策的制定与实施？与会者围绕学习与教育的内在关联，来揭示学习科学与教育变革的必然逻辑联系。
华东师范大学的梅兵教授和上海师范大学的张民选教授从教育发展背景和我国学习研究的脉络出发，不约而同地指出在我国基本普及义务教育之后，如何从学生学习的角度革新学校教学是解决教育质量问题的关键。幸运的是，我国有一大批来自教育学、心理学、神经科学、教育技术学等等多个不同领域的研究者，从不同视角对在不同情境中——尤其是真实情境中——人类学习发生的基础、机制展开探索，试图揭示产生深度学习的认知和社会过程，研究记忆与知识的结构、问题解决与推理、学习的早期基础、元认知过程与自我调节、文化体验、身份认同与共同体参与等问题。
环境污染和社会动荡正考验着各个国家的教育体制。面临这些严峻挑战，香港大学程介明教授指出，我们的教育必须彻底走出传统教育模式藩篱的束缚。必须回归学习这一核心，才能满足急剧变革的社会对人才的需求。全球性的教育变革正在涌现。一方面，欧美发达国家的教育改革战略已然受到了学习科学研究成果的影响。比如，在教学法改革方面大力倡导基于真实问题的学习，在学习科学视角下审视幼儿学习、尤其是幼儿“非智力因素”的学习日益得到重视。另一方面。对于学习的研究逐渐成为教育研究的核心与基础，从“学校管理”到“关于学习的领导”，从“教育经费”到“学习资源”，这些术语的变化也昭示着人们观念的改变。程教授提出，现在我们亟需解决的问题是，学习科学中的基础研究发现如何得以推广。如何转变成大规模的教育实践。
裴新宁教授论证了学习科学新进展与基础教育变革的关系。她认为，当前我国教育改革，尤其是课程改革面临的诸如学生课业负担过重和“高技术手段——低技术学习”的悖论等问题，其主要原因之一在于我们过多关注课程翻新的数量和形式，而忽略了课程改革的本质——即缺乏对学与教关系变化研究的关注。因此，学习科学与课程整合的研究应当成为转型时期教育研究的一个重要命题。裴教授在对欧美国家的比较研究中初步发现，在这些国家全国和地区层面的课程纲领中出现了两大共同特征：一是非常关注人类学习的研究成果，并将其视为课程决策的基础：二是重视高技术对课程设计发展的持续支持，并最大限度保障设计的合理性。因此。学习科学的基本原则已成为国际上新一轮基础教育课程变革的政策引擎。
二、学习科学的研究进展
（一）认知神经科学为学习的研究带来了什么。脑的研究是否会改变学校的实践？
在20世纪70-80年代。人类对大脑的研究出现了一个变革，从解剖实验逐渐转向重点研究“活着”的大脑。关于人类大脑研究潜在的教育意义，迅速被教育者和政策制定者们感知。2007年，OECD出版了《理解脑—新的学习科学的诞生》一书。呼吁神经科学家和教育者进行合作，以理解我们何时以及如何学习。2013年3月。美国奥巴马政府也宣布要开始长达10年的人脑研究项目。在本次研讨会上。北京师范大学的王文静教授和东南大学的禹东川教授重点报告了他们所在团队基于脑的研究以及这些研究如何影响儿童的学习实践。
王文静教授在报告中指出，北京师范大学认知神经科学与学习研究所的研究发现，在阅读成绩不好的儿童中。有一半的儿童存在阅读障碍。并且汉语阅读障碍与英语阅读障碍的脑机制是不同的，因此，对存在不同障碍的儿童进行诊断与针对性干预是非常必要的。另一方面。他们发现，汉语儿童学好英语需要四大关键要素的支持，即：第一，口语词汇的积累；第二，具有语义意识（即拼读能力）；第三，能够流畅阅读；最后才是阅读理解。因此，该团队在学校开展实验时，最重要的步骤之一就是帮助教师理解为什么在进行阅读教学时不能立即进行阅读题目的解答，而是要分“学会拼读”、“流畅阅读”、“持续默读”三阶段循序渐进。
禹东川教授所在的东南大学儿童发展与学习科学教育部重点实验室对脑的研究，侧重于对儿童执行功能和社会情绪能力（即情绪智力）的培养。他们自主研发了软件系统以追踪儿童执行功能的发展，从而有望帮助教师在儿童执行功能发展出现迟滞或超前时进行“因材施教”。此外，禹教授还强调，神经科学的研究证明，儿童长期处于被忽略或虐待状态会造成HPA轴紊乱，因此，需要特别关注农村“留守儿童”的社会情绪能力培养。该团队曾在儿童“做中学”项目中，将社会情绪能力培养融入科学教育，取得了一定成果。
两位教授的发言引起热烈讨论，学者们普遍认同的是，尽管认知神经科学并不能直接应用于课程开发，也不能立刻告诉教育实践者如何高效组织学生的学习，但是却能告诉我们儿童相同的学习行为可能存在不同的神经机制，也能在如何学习以及学习意味着什么方面给予启示。
（二）技术是否能够增进学习，如何增进？
游戏与学习之间的联系以及游戏化学习等领域日益成为国内外关注的研究热点。北京大学尚俊杰副教授以ST Math、《农场狂想曲》等教育游戏为例，展示了数项研究发现，从而证明游戏在提升学习者学习能力、思维方式和情感态度方面具有极大潜力，尤其是在游戏中融入课程的《农场狂想曲》将游戏作为正式的课堂学习工具，通过虚拟互动支持学生的科学探究，游戏结束后又回到现实中进行课堂反思与讨论，很好地整合了正式与非正式场合的科学学习。同时。他指出。对不同特征的学习者来说。教育游戏带来的影响是不同的。因此，他希望未来的游戏学习研究朝向结合行为表现层面的实证研究和基于脑机制的设计研究方向发展。
华东师大顾小清教授介绍了其所在团队正在进行的语义图示工具的开发与设计，以及该工具如何支持学生的问题解决和协作学习。她认为，语义图示工具的使用有助于减轻学生的认知负担，并能够改变学习者和教师的角色。
针对作为学习中介的技术是否一定要引入学习过程。引入之后是否可能会出现问题。上海师范大学范为桥副教授表示担忧。他以小学生作业必须手写而不能用电脑打字替代为例，说明儿童的学习不仅仅是知识的习得。还包括文化的内化。而这常常是技术无法兼顾的方面。因此，他希望有更多研究能够关注在引入技术时是否需要评估学生用与不用技术的区别是什么？新技术、新工具的使用是否会带来得不偿失的后果？
就此议题其他学者用实证表明，更为关键的不是用什么技术。而是如何使用技术，技术的优势只有通过精心设计的教学，并在情境中进行转化才能得到充分发挥：学习本质上没有正式与非正式之分，不同环境、不同形式的学习互相渗透，不可分割，学习应该通过多种途径发生，而技术可以在其中发挥重要作用。因此。无论是游戏还是语义图示工具。都必须与具体的课程相结合，才能保证学习的连贯性与有效性。
（三）创新与学习的关系是什么？
2012年PISA结果刚刚揭晓，上海再次位列第一，又一次向世界展现出在基础教育阶段，我们的学生多方面素养都出类拔萃。但是。另一个无可否认的事实是他们的创新能力，尤其是遇到实践困难时创造性解决问题的能力。要落后西方国家同龄人同。比如，最新的PISA数据显示，当遇到具体的阅读困难时，上海学生的调整策略和解决问题的能力低于OECD国家的平均水平。在本次研讨会上，许多专家就创新与学习这一话题展开了热烈讨论。
华东师范大学的庞维国教授分享了他对知识基础与创新关系的理解。他指出，创新不是凭空想象，它是头脑中已有的知识经验进行重组以产生新知识的过程。庞教授的团队通过大学生英语词汇量与作文创新性关系，以及大学生心理学知识与心理学研究方案设计关系这两项实验研究发现，领域中的一般知识和特殊知识都对大学生的创新思维有积极的促进作用。
华东师范大学徐斌艳教授从初中数学一次函数教学中学生的自我报告和高中统计教学中要求学生制作海报的案例讲起，强调在教学实践中要凸显“有形的数学”，通过小组合作与学生自主选择研究问题来培养学生的创新能力。徐教授认为，可以通过对知识的设计、学习活动的设计、学习环境的设计、共同体的设计、学习评价的设计形成一种学习生态系统，从而达到发展数学学习者的身份认同，培养学生数学创造力的目的。
南京大学吕林海副教授则介绍了南京大学参与SERU大学生学习状况调查，其中“学生参与”维度涉及学生的课堂讨论、课外研究、创新思维等。通过对中美本科生的比较发现，在学习习惯、师生互动等方面中国学生优于美国学生，但在课堂讨论与创新方面却总体弱于美国学生，他认为这可能是两国传统课堂文化的不同造成的。
在讨论环节，禹东川教授对庞维国教授所提出的创新概念发表了不同看法。他就英语词汇量与写作关系是否能代表英语的创新提出了质疑。他认为，对英语语言的核心概念能够做到适应性运用才能算是创新。庞教授做出回应，认为考虑到实验研究的局限性。测量学生在实际情景中对英语的综合运用不太现实。
香港大学罗陆慧英教授则以中医与西医的差别与融汇为隐喻，说明无论是庞教授所述特定任务情况下的问题解决，还是徐教授所指的真实任务中的创新都很有用，但各有局限，所以研究需要不同的层次、不同的领域以及相互之间的合作。
王文静教授也赞同罗教授的观点，认为创新的概念是多元的。在此基础上，她认为有必要将学习与创新性关系的实验研究推广到中小学以及其他院系的大学生中去。比如。研究艺术系学生的英语学习，她认为这或许能为思考和应对“陈丹青出走”这一实际的教育问题提供帮助。
三、学习科学与教学实践变革
学习科学是否改变了教学实践？如何改变？在本次研讨会上，来自教育实践领域的专家、代表分享了他们将学习科学原理与日常教学实践结合的经验与遇到的困惑。
江苏情境教育研究所所长，全国著名特级教师李吉林深刻分析了儿童学习知识的复杂性、学习过程的不确定性。以及学习系统的开放性。由此提出，语文教学要求教师细心观察课堂与学生，利用经验、艺术之美、情感生成之力，为儿童构造快乐、高效的课堂，凭借儿童活动发展学生的想象力。激发学生的学习潜能。李老师还特别强调，儿童积极的学习情绪只是实现高效学习的桥梁，关键是教师要利用这个桥梁来引导儿童学习。
华东师范大学董晓蔚教授和东南大学禹东川教授都非常赞同李吉林老师的观点，认为其所倡导的情境学习与教育符合当下脑科学的理论与发现。董教授强调学习者的动机是高效学习的源泉，教师在教学设计的过程中一定要考虑创造安全、轻松的学习氛围以调动学生的能动性，像李老师这样以想象力为抓手，着眼培养学生的创新能力这一点正是我国当前教育一直提倡却很少真正付诸实践的理念。禹教授则认为，儿童大脑发育的关键期进行情境教育特别有助于培养儿童社会情绪能力。
中学校长袁钫芳老师介绍了如何将学习科学的基本原理与学校教师课程领导力的培育相结合，研制本校促进教师反思的优质课堂评价标准以及通过降低风险的举措鼓励教师进行教学，改进实验、实践标准。贾义敏老师则分享了华南师范大学面向本科生开发的国家精品课程《学习科学与技术》的发展历程，这一课程的特色在于为学生提供诸如授课录像、往届学生作品、研究生导师等各类资源来支持本科生的团队学习。
在讨论阶段。不少研究者指出。无论是情境教育还是基于问题的教学，在考试压力下教师是否能够坚持、如何将学习科学的原理与现有课程相融合，都是需要认真思考与解决的难题。针对这样的疑虑，袁校长承认其所在学校在优质课堂评价标准实施过程中确实遇到不少阻力，比如，一些科目的教师对新评价指标和新教学方法的效果心存疑虑，担心影响学生的考试成绩：同时，教师作为实践者和学习的研究者在“情境化”、“资源与技术贫乏”等话语的理解上存在差异。而这种差异可能导致教学方法的异化：而最为关键与困难的地方在于学习的复杂性决定着实际教学过程不可能采取单一方法面对所有学生，教师需要不断尝试新方法。对此，李吉林老师认为，一方面教师要热爱教学、热爱学生。让这种热爱来激发教师对自身教学的反思与学习，以“精心”换来“精彩”：另一方面要让家长和教育领导看到新的教学所带来的切实效果。袁校长也认为，注重数据的收集，让数据来证明是一个可行的解决方法。此外。来自实践领域的与会代表一致希望有更多关于学困生学习的研究，使教师能够真正理解尖子生和学困生在课堂学习上的差异，从而能够有针对地进行教学改进实践。
四、我国的学习科学：前方的使命
与会代表认为，我国学习科学研究发展到现在已经到了关键时期，在继续探索学习研究的同时。有必要逐个盘点和思考：我国学习科学的研究有什么长处？与现在国际上的学习科学研究是不是有所差距。差距在哪？关于学习的研究一直存在，缘何又提出了学习科学这个概念？学习科学与其他学科之间的关系是什么？今后10-20年。中国的学习科学可以走向哪里？中国的学习科学如何对今天的教育产生影响。作为研究者的我们需要做什么？
华东师范大学终身教授高文从该校学习科学研究中心的创建与发展，回应了学习科学研究的必要性和使命。她认为直到今天。我国的教学研究和实践（如。教师培训）的关注点仍然在教上。学校教育中教师依旧是权威，这导致大多数人都对学习心存反感与恐惧。她认为。作为学习科学领域的研究者，一方面我们肩负着颠覆传统、为学生创造轻松自由且有效的学习环境之重任：另一方面也需要在研究学习的过程中解放自身的观念。
搞清楚究竟什么是学习，才能确定学习研究的恰当行动方式。香港大学学习科学战略研究团队（SoL-SRT）[全称为SCIENCES OF LEARNING （SoL）Strategic Research Theme （SRT），本文统一翻译为学习科学战略研究团队，有关该团队的详细信息可见网站http：//sol.edu.hku.hk/about-sol/]的工作模式为与会者展现了可资借鉴的学习研究的未来道路。在SoL-SRT团队成员看来，学习是一个复杂现象，具有不同层次。研究者可以研究个人的学习、机构的学习、教育系统的学习和社会的学习；可以从神经科学角度了解学习：也可以观察个人的表现行为。在以上过程中。科技可以为学习提供支持。也可以成为干预学习的手段。正因为学习如此之复杂，单一学科的研究人员看到的常常是学习的某个方面，而往往忽略了其他方面。该团队召集来自不同学科、不同领域的研究人员以合作的方式形成聚焦的、多层次的、跨学科的学习研究项目。这样的行动，不仅是为了支持学习的理论建构——研究人是如何学习的，而且是为了推动基于实证的教育政策与实践——促进学习的发生。
五、结语
在国际上，学习科学在过去20多年里得到了迅猛发展。有关《新学习科学的基础》等相关论文还登上了《科学》杂志等世界顶尖学术刊物。我国学者跨入这一领域虽然时间尚短，但是学习科学在教育研究中逐渐成为热议话题，教育决策者也开始意识到其重要性：与此形成鲜明对比的是。传统的学校课堂与教育实践始终没有受到太大影响。这固然是由教育大环境之下的压力所致。但更多地还是因为国内的研究大多属于基础研究，缺乏直接面对学生和教师的介入性研究。无法解决实际的学习和教学问题。因此，本次研讨会的主题被定为“学习科学与教学创新”，呼吁更多学习的研究者从学习科学的角度重新思考实际的教育命题，对学与教进行系统阐述，从而满足一线学与教的需求。
关于“学习科学与教育变革”的对话还在继续深化。2014年3月1日至6日，由华东师范大学联合美国国家自然科学基金会（NSF）、国际经合组织（OECD）、联合国教科文组织（UNSECO）、香港大学、上海师范大学共同举办“学习科学国际大会”（Inter-national Convention on the Science of Learning），特邀全球百余名学习科学领域的顶级专家和教育领导聚首上海，共议学习科学发展蓝图，携手开拓教育创新，值得大家关注。
[参考文献]
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关键词：科学教育；创新思维；创新意识
当前，随着科学技术的蓬勃发展，我国社会已经进入创新和改革的时代，国家建设需要依靠创新，民族昌盛需要依靠创新，企业的进步需要创新，个人的发展也需要创新，科学教育作为我国传播科学知识、培育创新精神的关键途径，其肩负着为国家和民族培养创新型人才和创建创新型社会的重任。
一、创新与创新精神的概念
（一）创新的概念
创新是对传统的颠覆和挑战，是对落后陈腐事物的摒弃，是推动人类社会不断前行的动力和基础，是主体运用所学知识，所创造出的新事物或者新思维。
（二）创新精神的概念
创新精神与创新具有明显的区别，创新主要是指一系列的创新活动或者创新行为，而创新精神是主体在开展创新中所体现的一种精神素质和气质，是一种追求个性、超越现实的品质。具备创新精神的主体，要具有另辟蹊径的勇气和开拓新域的能力[1]。
二、科学教育在培养学生创新精神中的作用
（一）有利于激发学生的创新意识
一个人的创新意识与兴趣和好奇心具有密切联系，兴趣越浓、好奇心越强，其对知识的探究欲望也更强，创新行为的驱动力也更强。由此可知，兴趣和好奇心是激发创新意识、开展创新活动的基石和前提。传播科学知识和成果是科学教育的重要任务，在科学探究和科学实验中将趣味性和科学性充分结合；在科学探究中将知识形象而生动地展示给受众，其内容更加丰富、形式更加多样；科技活动中的小发明、小实验，都可以引发学生了解和观察自然，带给学生发现和验证的快乐及成就感。在科学教学行为中，教材和教师的地位有所降低，学生和教师共同配合开展科学探究，在开放的环境下，学生的兴趣和好奇心被充分点燃，产生了更加强烈的创新意识，通过对问题的探究和验证，可以帮助学生树立正确的创新意识。
（二）有利于拓展学生的创新思维
创新思维是创新行为的重要保障。因此，在创新活动中，创新思维是关键及核心。创新思维的重点是寻求异处、求异思维，即从不同侧面和多维角度对问题进行全面思考。在开展科学教育的过程中，不能要求每一位学生的创新和探究行为标准化、唯一化及统一化，在探究中，教师要与学生就答案的多样性进行讨论与分析，从不同方面、不同角度拓展其创造思维。例如，在测试磁性实验中，为了保证实验的创新，教师要通过鼓励，组织学生通过求异思维，设计出具有个性的创新方案，通过实验器材的不同，对实验结果的猜测，锻炼学生的创新思维和求异思维。科学教育利用这种丰富灵活、多元积极的教学模式，改变了以往教学的呆板性和严肃性，使学生运用求异思维进行高效思考，提高了思维的变通性、独立性及流畅性，对学生创新思维进行了有效的锻炼。
（三）有利于提高学生的创新能力
学生自身所具备的鉴别能力、实践能力及洞察能力，是锻炼创新能力的前提和基础，鉴别能力、实践能力及洞察能力越强，学生就能够快速地掌握问题重点，进而以简洁和有效的方式解决问题。科学教育对锻炼鉴别力和洞察力具有重要价值，在开展科学教育中，可以培养学生的科学精神、科研方法及科研技能，使学生树立正确的科学理念和价值观，形成严谨而合理的科学思维，有利于掌握独立完成科学实验的能力，具备鉴别正误、洞察事物及分析事情的能力，并且从科学活动中获得感悟。同时，科学教育还可以培养学生在面对复杂局面时，处理事物的方式和能力，以科学的、理性的，以及清晰的态度看待事物，通过创新的方式解决问题，进而形成较强的创新能力。
（四）有利于学生树立创新人格
新时期，创新人格是开展发明和创造的心理基础。相关研究表明，具备创新人格的个体大多具有坚强的品质、积极的心态及强烈的自信。因此，想要对学生创新人格进行培养，一定要注重引导学生养成努力攀登、不屈不挠、实事求是的品质。在科研过程中，需要经历各种失败，学生只有以理性的思维去分析，才能取得最终的成果。这个过程就是对学生意志的锻炼，可以教会学生如何去正确的处理、分析以及观察问题[2]。因此，科学教育可以对学生意志进行有效锻炼，为学生创设良好的品格养成环境。
三、结语
科学教育能够促使学生生成科研精神和创新能力，因此，科学教育是创新精神发展和形成的土壤，是创新活动不断前行的台阶。
参考文献：
[1]王礼.论科学教育过程中创新精神的发展[J].科技创新导报,2015,12(3):136,157.
关键词：激发兴趣；师生探究；创新能力
创新能力是青少年学生文化科学素养的重要组成部分。因此，教育工作者应当注重学生创新能力的培养。作为科学教师，这其中要发挥更大的作用，我们要充分认识到自己的重要职责，要培养学生热爱科学、从科学探索中获取快乐，提高学生自身的科学素养。这要求科学教师付出更加艰辛的劳动，花费更多的心思去引导学生。
一、巧用课堂，激发探索兴趣
作为农村学校的学生，科学素养总体水平一般。在科技创新思维方面比较薄弱，我采取了以学习课本知识来培养学生科技创新思维。学生获取的科学知识几乎都来源于课堂，去课外挖掘的知识很少。因此，作为一名科学教师，要利用好农村这地域优势，要鼓励学生去探索更多的知识，利用课堂已有的知识，引导学生去深层次地挖掘更多的内容。
学生都喜欢动手，也都乐于去交流活动成果。例如，在科学三年级下册，有关养蚕的活动，学生参与热情非常高，几乎每一位学生都有自己的蚕宝宝。这个活动，对于我们农村的学生有一定的优势，学生不要为没有桑叶而犯愁，在回家的路上总能摘到几片桑叶来喂养自己的“小宠物”。教师便要引导学生去发现更多的问题，去发现更多的信息。教师要利用课堂的几分钟时间去交流养蚕中的小发现。
这样就会在养蚕的活动中，花更多的时间去留意蚕，会不断地去寻找、收集信息，并且会开心地在课堂上交流自己的发现，不仅带动了学生的观察兴趣，且对科学的探索兴趣将不断地提高。
二、利用课间，师生共同探究
在科学教学中，探究式学习中个体知识的自主建构是以共同体成员间的社会性协商为背景，而不是建构个体孤立完成的。在科学竞赛中，学生自主探究、自主创新往往体现在肤浅的层面，因此在前期探究中往往是师生共同合作。
在各项科学竞赛中，学生的各项科技成果都离不开师生的共同努力。例如，科学趣味比赛中的叠高塔。比赛规则：在底部放一枚象棋，然后向上叠象棋，看谁放的象棋多。起初，学生觉得很简单，一枚上面放上两枚，类似的往上叠，再在两枚象棋之间插入棋，不断向两边延伸插，这样叠好的模型类似于一扇墙。但稍有不慎，整个模型就会因重心不稳而倒掉。于是大伙又继续探索，想到重心更稳的柱子形状。一颗上面放三枚，三枚三枚往上叠八层左右（开始几层要手按着棋子，否则棋子就会倒下），接着把柱子扩大成五枚，再到七枚，最后转换成九枚，这样棋子比先前多了很多（如下左图）。但大家仍不满足于现状，最后又想出了新方法，对第二种方法进行改进，以叠三枚棋为准，再向周围插棋，如同将第一种的三面墙组合在一起，不但叠得更加稳固，而且棋子叠得又多（如下右图）。在教师与学生的共同努力下，大家不断地探索出新的叠棋方式。
通过师生的共同探索、研究，使学生更快地掌握了一些科学技术本领，不断增强了学生的探索之欲。在教师和学生民主和谐的活动氛围中，让学生活泼地参与，从而提高学生对科技的探索创新之能力。
三、提高学生的创新能力
创新就是不局限于已有的结论和见解，而提出自己与众不同的新结论和见解或解决问题的新方法。而学生的创新能力就需要依靠教师的培养，特别是科学教师。而学生的创新能力就需要依靠教师的培养，特别是科学教师。在小学科学的新课标中指出：“小学科学以培养小学生科学素养为宗旨，积极倡导让学生经历以探究为主的学习活动，培养他们的好奇心和探究欲，发展他们对科学本质的理解，使他们学会探究解决问题的能力和策略。”从中我们可以知道，培养学生的创新能力已被社会广泛认同。作为科学教师更要注重对学生创新能力的培养。
一、用创新之心改变实验教学模式
经过许多科学教育工作者的努力，小学科学的实验教学模式发生很大的改变，从学生听、看到学生体验，最后发展到现在学生探究、应用的模式。小学科学实验的教学模式越来越关注“人性化”，越来越注重“以学生为本”的理念。模式的发展需要不断探索，笔者在实验中不断追求模式的创新，力求带给学生新奇的感觉。在科学实验中，笔者根据教材内容采取“学生主导、学生指导”的实验教学模式，让学生对实验结果进行大胆猜测，自行设计实验并求证，通过讨论完成实验方法的总结，并推选代表进行组间指导和评价，让学生间相互评价并补充，最后自行总结实验结果并概述。整个实验过程教师尽量不参与，只在最后进行课程总结，并对知识点和操作点进行概括说明，让学生自己去思考和回味。新模式的运用为学生提供了展示自我的平台，特别是让优秀的学生有展示成绩的机会。虽然该模式没有得到系统的论证，但在实际中由于教学模式的改变，给学生以尊重和重视的感觉，教学效果自然好了不少。
二、用创新之心丰富实验教学方法
“常教常新”是对教师的要求，实验教学手法的多样性和创新性尤为重要。一些教师的实验教学方法数年来一成不变，给学生学习造成很大影响。在指导实验的过程中，我们必须要考虑学生的实际的情况和差异，有些教学方法在某个班有用，放到另外班级就失效了，因此实验指导方法必须要创新，而且要根据学生的学情进行调整。例如：“让学生做小教师”的手法，许多教师都在使用，笔者也非常乐于运用，但不能经常使用，否则失去新鲜感。所以我不断改变教学方法：例如不光“让优秀学生做小教师”，还“让后进生做小教师，优秀学生做督学或校长”等，方式改变或角色转变只有一点点，但凸显的“椰壳效应”就很明显，学生们非常喜欢这样的改变。虽然只是一点的创新，却使得教学方法绽放青春，发挥功效。
三、用创新之心激发学生在实验中的创新
小学阶段的科学实验，重点不是学会了多少操作，而是培养学生对科学的兴趣和素养。为今后学习更高要求的知识打下良好的基础。因此让孩子学会“创新”，激起他们求知和解决问题的欲望显得尤为重要。让孩子在实验中创新，要求教师也要有创新之心。在设计实验时，笔者非常注重教师和学生一起完成探究，不仅比设计，更要比创意，而且要加大“创新”在评分中的权重，以自身带动学生的创新意识。例如在教授“空气占据的空间”一课时，本课难点是说明空气无处不在，充满在整个空间中。为了让学生明白这一点，笔者没有采取书上的方法，而是进行了创新：出示空纸杯，询问学生里面有没有空气，通过“抓空气”的实验游戏验证了纸杯里有空气。新的实验方法极大激发了学生的兴趣，激活了他们的思维，教师乘机问他们：抓空气可以证明空气的存在，你们还能从哪里抓空气？学生的答案之丰富也让笔者吃惊不小，一点的改变就衍射出孩子们惊人的想象。“流水不腐，户枢不蠹”，教师的创新能力是教育改革的最大动力，也是学生学习能力培养的最大保证。一个民族、一个国家需要创新，而作为育人的教师，更应该要懂得创新的可贵和重要。常怀一颗“创新之心”用以促进实验教学乃是教之大道，生之大福也！
作者：邓信哲
一、巧设问题情境,诱发思维的创新
亚里士多德说:“创造性思维是从疑问和惊奇开始的,有了疑问,才能深入地思考,才能找出发人深省的难题和问题。”创设问题情境,就是在教材内容、学生求知心理之间制造一种“不协调”,把学生引入愤悱状态的过程。通过问题情境的创设,要为学生提供质疑、思考、发表见解的时间与空间,从而诱发思维的创新。
爱因斯坦说:“提出一个问题往往比解决一个问题更重要。”教师在问题情境的设计时,应挖掘科学知识的内涵,选择能开发启迪学生思维能力的内容,并设计成质疑问题,将抽象概念具体化,深奥原理形象化,枯燥知识趣味化,并根据学生实际,控制质疑问题的难度,逐渐增加梯度。让一个个疑问成为学生自主回忆、联想创造的思维“拐点”。
1.巧设演示实验情境,活化学生思维活动
在创新过程中,发散思维占据着重要的地位,唯有“发散”,才能打破传统和常规的束缚,突破思维定势的障碍,开创大胆探索思路。而科学是门实验科学,在创新思维的培养上有着其他学科无法比拟的优势。因此,科学教学要结合实验教学的优势,巧妙设计实验情境,激起学生的思维活动。
如:在《磁生电》的新课引入时,可增加如下实验:把玩具汽车的电动机改装连上小风扇制成小型发电机,并与小灯泡相连接,一上课展示给学生,并问:“有人能使这小灯泡发光吗?”学生都会笑着答:“不会,因为没有电源。”当老师用嘴吹小风扇,小灯泡亮起来的时候,学生都惊呆了。接着老师问:“没有电源,灯也亮起来了,真的没有电源吗?”这时学生已进入悱愤状态:“哪部分是电源?”“怎样才能产生电?”“难道嘴能发电?”等等。通过这样情境创设,不但活化了学生的思维过程,激起学生的发散思维,而且还培养了学生热爱科学的情感,激发了学生探究热情。
2.化演示实验为学生实验,创设挑战情境,培养怀疑思维
在思维培养中,教师应引导学生的思维特征由模仿向坚持己见过渡。而演示实验一般都是教师动手,学生观察,由于教师具有较高的实验技能,再加课前的充分准备,实验结果都较理想。虽然它有利于学生对科学概念、规律的理解,但无形中就会使学生“迷信权威”。然而将演示实验改为学生实验,由于各个学生参差不齐的知识水平及实验技能,实验当中容易出现各种与结论不相符合的结果,这很容易引起学生对教材中的实验结论产生“怀疑”。
3.创设活动情境,培养学生创新思维
活动性实验能充分调动每位学生的参与意识和创新意识,打破思维定势,培养学生发散思维。这样一个实验:将一个5克重的铁球系在天棚上做成单摆,把铁球在与自己鼻子距离很近的位置处静止释放,铁球在回摆过程中,风驰电掣地冲向实验者,就在重球就要到达实验者鼻子时,铁球停了下来,并开始往回摆,这个实验引来了学生的热烈掌声。
二、支持“稀奇古怪”的想法,培养跳跃思维
创新思维应具有异常、新奇的特点,教师有责任尊重学生的创造精神,鼓励他们大胆想象,培养思维的跳跃性。
1.利用实验课教学,加强发散性思维训练
实验课教学要善用启发式,不断加大学生思维的空间与难度,授课时,方法应灵活多变,从心理上暗示学生,对实验的分析,应多角度,多方面给予启发,有意识地训练学生的发散性思维。尽可能让学生多动手实验,许多演示实验改为由学生亲手操作,让学生在自己动手的过程中,亲自体验到实验的趣味性,从中发现一些新问题。如利用一杯酒精、一个温度计、若干棉花等探究“蒸发吸热”时,有些学生会通过将酒精涂于手背而感到凉爽,说明酒精蒸发吸热,而没有用温度计进行探究,老师也应鼓励其“发明”,肯定其“聪颖”,这些均会促使学生去创造、去创新。
2.引导用生活用品去探究,挖掘学生的创造潜能
科学是门实践学科,科学探究不但可在实验室中进行,更可在生活中去探究。有意识地诱导学生利用生活用品去探究自然现象和科学问题,不但会促使学生养成良好探究习惯和科学素养,更会有许多意想不到的创造与发明。如在复习课时问:“你能用医用注射针筒和其他器材来探究科学问题吗?请画出实验原理图,看哪位同学最多。”由于在平时教学中注重这方面的培养与训练,许多创造性的思维就展现在同学们眼前。
三、提倡多角度思考,培养立体思维
在科学教学中逐步培养学生用发散性思维去思考问题,启发学生一题多思、一题多解、一题多变等解题方法,强调具体问题具体分析,引导学生依据自然现象、概念、规律、公式和已知条件,使思维朝着各种可能的方向扩散前进,不局限于既定模式,从不同角度寻找解决问题的各种可能的途径。
例:假如你在匀速直线行驶的火车里竖直向上抛出一个小球。小球将会落在
()
A.抛出者前方 B.抛出者后方
C.抛出者上方 D.三种情况均可能
条件变换1:将原题中“匀速”变换为“加速”其余保持原题不变。条件变换2:将原题中“匀速”变换为“减速”其余保持原题不变。条件变换3:将原题中“匀速”两字去掉,其余保持原题不变。(解略)
综上所述,科学教学的目的不只是使学生掌握已有的理论知识,更重要的是使学生掌握科学思维和科学研究的一般方法。发散性思维和逆向思维是创新思维的核心。因而在自然科学教学中指导学生克服思维定势,改变自身思路的缺陷,逐渐培养学生的创新思维意识,激励学生经常用发散性思维、逆向思维、直觉思维和迁移思维来思考问题,提出标新立异的解题方法和思考方式,所有这些对提高学生素质,为社会培养有创造能力的一代新人,无疑都是十分重要的。
参考文献:
[1]袁维新.关于研究性课程设计与实践理性思考.中国教育学刊.
[2]余自强.科学(7-9)年级课程标准解读. 教育部基础教育司科学课程标准研制组
[3]探究教学的思考与实践.浙江科学技术出版社.
[论文摘要]在教学中,要精心创设教学情境,激发学生兴趣。克服思维定势，培养学生的发散性思维、逆向思维等多种思维方式。在生活和实验中培养学生的观察能力和问题意识，激发学生的求知欲望。加强科学探究，培养学生的探究能力、实践能力和创新能力。
深化教育改革，全面推进素质教育，培养二十一世纪具有高素质的创新精神和能力的建设者和接班人，是学校教育的最高目标，作为教育工作者应实现由应试教育向素质教育转变，培养学生的创新能力，使学生全面发展。
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
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局面，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了极大的吸引力。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、重组演示实验，或将演示实验变成学生分组实验。如将二氧化碳与氢氧化钠的反应改为“变色喷泉”；将质量守恒定律的研究实验改为学生的分组实验。（2）根据教学需要增加趣味实验。如介绍灭火器原理时增加“灭火器灭火”实验；在讲二氧化碳制取时，增加“鸡蛋潜水艇实验”。（3）结合日常生活，发挥学生的想象力，如“水沸腾”实验，在学生的观察过程中，分析加热过程中出现气泡的原因。
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、挖掘这些显性和隐性的情感因素，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、八音律表等的不同的科研成果，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，终于发现并绘制了第一张元素周期表。而这个发现过程中蕴含的科学方法，敢于挑战权威科学的态度，不畏艰辛、不畏人言的科学品质，对激发学生的学习兴趣，激励学生探求真理的志向都大有裨益。
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；推广学生中一题多解的好方法。例如，有na2co3、nac1、na2so4、naoh四种无色溶液，如何鉴别?要求学生每人至少设计出两种以上不同方案。由于学生已学过鉴别物质的方法，根据四种物质的特性，学生设计出不同的方案，经过教师汇总，选出几种不同的鉴别方案，并进一步组织学生探究，分析比较这几种不同方案所用的试剂及各反应现象，找出最佳方案。经过实际操作和探究，使学生的思维得到了进一步发散。
2. 巧设“陷阱”，跳出思维定势，培养学生的逆向思维
