张树静1 李春梅2 李自元3
（1.宁夏大学资产管理处，宁夏 银川 750021；2.吴忠市裕民小学，宁夏 吴忠 751101；
3.宁夏大学附属中学，宁夏 银川 750021）
【摘 要】怎样培养学生的创新能力，这是当前我国基础教育面临的严肃挑战。组织学生应用信息技术制作学科模拟实验，构建模拟实验室不仅能有效促进学生学科学习，培养学生自主、合作、探究学习的能力，而且能够培养学生的创新思维和创新能力。
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关键词 制作；模拟实验；创新能力
基金项目：本文为全国教育信息技术研究“十二五”规划2013年度专项课题“应用信息技术构建数学、物理、化学模拟实验室 培养学生创新能力研究”成果。
江泽民同志指出：“创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力，一个没有创新能力的民族难以屹立于世界先进民族之林。”
怎样培养学生的创新能力，这是当前我国中小学乃至大学教育面临的严肃挑战。就目前中小学而言，由于教学的班级制，答案的标准化、评价的统一性、升学的选拔制，创新几乎被忽略。其次，经验告诉我们学生创新能力的形成、提高是教不出来的，必须通过学生自己不断地探究、体验而形成、提高。
实际教学中，物理、化学、数学有些理论抽象，学生不易理解。教学中通常使用教具或实验帮助学生理解。有些理论没有教具和实验解释，还有些理论描述的是动态过程，教具和实验也无能为力。这种情况学生只能靠教师语言描述理解，有时侯学生不理解教师的描述，或者对教师的描述理解有误，造成学习的障碍。现代信息技术为这些抽象理论构建动态模拟实验提供了强大工具。教师们利用信息技术制作的模拟实验色彩鲜艳，直观形象，动静有致，很好地解释了抽象的理论问题。如物理力的合成与分解，化学的化合与分解，数学的动点轨迹等。
这一教学辅助形式启发我们利用现代信息技术的优势和学生对信息技术的兴趣，组织学生参与物理、化学、生物、数学、地理模拟实验的收集、制作，模拟学科实验，构建理、化、生、数、地模拟实验室，培养学生创新思维和创新能力。
１ 模拟实验、模拟实验室的含义
本文所说的模拟实验，是指应用信息技术制作模拟实验仪器、设备、材料，模拟学科实验操作，显示与实际实验相同结果的仪器、设备和操作程序以及实验结果。
如，求P（4，-2）与圆x2+y2=4上任一点连线中点的轨迹。学习中轨迹为何是圆学生想不明白。教学中学生利用几何画板做出圆x2+y2=4和点P（4，-2），然后在圆上任取一点N,链接PN。找出线段PN的中点M，利用几何画板的动画和追踪点工具，通过按钮让N点绕圆运动，则点M追踪画出中点的轨迹，的确是个圆。这就是一个数学模拟实验。实际教学中，用这个模拟实验演示，直观、清楚，学生看得真切明白。
学生参与模拟实验室建设，就是在校园网设立物理、化学、生物、数学、地理模拟实验室，学生、教师收集、制作模拟实验放入模拟实验室。学生、教师根据学习、教学需要随时进行学科模拟实验。
2 我们对创新能力的认知
创新能力主要包括创造性想象、创造性思维和创新技能。“创造性想象”是指不依据现成的描述而独立地创造出新形象的过程；“创造性思维”是应用独特的、新颖的方式解决问题的思维活动，具有广阔性、灵活性、深刻性、独创性等特点。“创新技能”主要是指信息加工能力、动手能力或操作能力，创新成果的表现和表达以及物化能力等。在中小学阶段，培养学生的创新能力，就是培养学生在创新意识和创新动力的驱使下，用运现有的知识、技能，动手动脑，探索研究，构思设计，修改论证得出对他自己来说是全新结论的能力。
3 应用信息技术构建模拟实验室
2013年我先后组织物理、化学、数学三个学科组，进行了必要的信息技术培训，配备学科指导教师，开始构建模拟实验室。
构建模拟实验室的方法是：
3.1 收集模拟实验
在指导教师指导下，学科组成员通过网络、老师、朋友或课件，收集已作成的模拟实验，然后进行实验操作和实验结果是否科学甄别。对于实验操作和实验结果科学的模拟实验进行进一步整理、编辑，标出题目、出处，实验内容，实验操作方法，放入模拟实验室。
３．２ 教师指导学生制作模拟实验
在收集、甄别、标注一定数量模拟实验的基础上，学科组成员与指导教师共同利用信息技术设计制作模拟实验。学科组成员和指导教师共同选择主题，共同讨论设计模拟实验的脚本，用信息技术制作出模拟实验。
３．３ 学生自主制作模拟实验
通过收集、演示、观摩、甄别，然后和导师共同设计、制作，即经历先观摩体验，后尝试模仿的过程，使学生明白要干什么？做的目的、意义以及如何做。其后放手让学生自主选择主题，自主设计制作。
３．４ 组织展示会，展示作品
在学生的作品有一定的积累时，组织展示会，请教师学生鉴赏、评析。展示会制作者展示制作意图，实验效果，老师、同学鉴赏、评析、修正。通过展示起到交流、共享，推动模拟实验室建设和鼓励制作者的意图。
４ 应用信息技术制作模拟实验，构建模拟实验室的效果
４．１ 有力促进学生学科学习
学生制作模拟实验，首先要对学科知识有准确深刻理解。制作模拟实验的过程是进一步强化学科知识的过程。模拟实验制作成功后模拟演示又从实践的层面跟进强化了知识。特别是制作成功一件模拟实验，那种兴奋的快乐，获得成功的体验，不仅增强了学生学习的自信心，而且诱发了学生学习学科知识的兴趣。我们在实验研究跟踪调查中明显感觉到承担制作模拟实验的学生，学习热情被激发。学科教师反映，这些学生询问求教老师的次数多了，和同学讨论研究争论情景多了，学科成绩有显著提高。
4.2 有效培养了学生自主、合作、探究学习的能力
自主、合作、探究学习是新课程提倡的学习方式，学生自主、合作、探究学习能力更是学校教育培养的重要能力。然而，目前中小学教学基本还是注入式或复制式，学生自主、合作、探究学习没有落到实处。学生自主、合作、探究学习的能力只是挂到了口头上。实践中我们体会到组织学生应用信息技术制作模拟实验能有效培养了学生自主、合作、探究学习的能力。我们在跟踪调查座谈中，学生这样说：制作模拟实验经常会碰到困难和问题，有时是学科问题，有时是设计问题，有时是技术问题。不会了，看书学，请教老师，和同学讨论。制作遇到困难，在微机上试着做，摸索着来。有时候推翻原来的设计，重新思考方案，有点像科学家搞研究。不难看出，学生自主制作模拟实验的过程是实实在在自主、合作、探究学习的过程。
４．３ 能有效促进学生身心发展，培养学生创新思维和创新能力
利用学生对信息技术的爱好，收集、制作模拟实验，建设模拟实验室，模拟学科实验， 将学生置于实际问题的环境中。学生通过与环境作用，发现问题，寻找解决问题的办法（构思、设计、实验、制作、修改等），整合所学知识，实现问题的解决，这是一个发现问题、思考问题、探索研究、解决问题的过程。实践这一过程，需要选题、构思、设计、探索、研究。这就需要观察、联想、想象，设计、分析、交流，（下转第1３页）（上接第４０页）试验、对比、评价，修改、权衡、决策等一系列动脑、动手、手脑互动的活动。当实验制作成功，正如学生所说：“制作一件模拟实验，对我们来说就是一件创新产品”，“哪个感觉，真是爽透了”。这里动手、动脑，有联想、有设计，有过程的体验，有成功的喜悦，不仅培养了学生创新思维和创新能力而且有效促了进学生身心发展。
５ 组织学生应用信息技术构建模拟实验室需要注意的问题
首先，学生必须有一定的信息技术应用能力。如果没有相应信息技术应用能力，显然没有能力制作模拟实验。
其次，构建学科模拟实验室，我们的做法是先收集，演示实验、观摩，然后和导师共同设计制作，而后自己自主设计制作。目的是先观摩体验，后尝试模仿，最终自主制作。就是让学生明白要干什么？做的目的、意义以及如何做。如果没有这样的引导，学生会一头雾水，不知要做什么，当然也不知如何做。
再次，制作模拟实验，目的是模拟学科实验，解释科学现象、科学规律。因此，制作的模拟实验，实验演示过程、演示结论必须和实际实验一样真实、科学，才能成为真正的模拟实验。否则，有可能成为伪科学实验。因此，学生收集、制作的模拟实验，必须经过学科教师严格审查。实验操作科学、实验演示结果科学的实验，才能放入实验室使用。
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参考文献
［１］施开良,姚天扬,俞庆森.创新型人才培养规律和模式的探讨[J].实验室研究与探索,2004(3).
［２］李自元,张树静.应用网络资源组织学生开放性学习 培养学生创新能力[J].管理学家,2012(3).
［责任编辑：杨玉洁］