張政 劉彥平

摘 要 通過(guò)液態(tài)金屬創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室?guī)椭鷮W(xué)生了解科學(xué)知識(shí)和一些有趣的科學(xué)現(xiàn)象，培養(yǎng)青少年學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。由此開展的創(chuàng)新課程可以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理、化學(xué)、藝術(shù)的興趣和創(chuàng)造性，開拓學(xué)生的思維，豐富教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生在做中學(xué)、在學(xué)中做，既動(dòng)手又動(dòng)腦，對(duì)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)和提高有著非凡的意義。

關(guān)鍵詞 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室；液態(tài)金屬；創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)；素質(zhì)教育

中圖分類號(hào)：G482 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2018）11-0131-02

1 前言

“創(chuàng)新是一個(gè)民族進(jìn)步的靈魂，是一個(gè)國(guó)家興旺發(fā)達(dá)的不竭動(dòng)力?！睂W(xué)校應(yīng)全面培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)、創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，而怎樣在教學(xué)中開展創(chuàng)新性教育，引導(dǎo)和培育學(xué)生的創(chuàng)新能力，則是所有教育工作者都要思考和解決的問(wèn)題。為進(jìn)一步提高學(xué)?？茖W(xué)創(chuàng)新活動(dòng)水平，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)將有利于彌補(bǔ)學(xué)?？萍冀逃陌l(fā)展不足，滿足在學(xué)校開展各種科學(xué)和技術(shù)活動(dòng)的需求，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，有助于培養(yǎng)年輕人的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室是開展素質(zhì)教育的有效載體，它為定期提供方便學(xué)生和年輕人從事學(xué)校科技活動(dòng)的公共活動(dòng)場(chǎng)所，更好地貫徹落實(shí)《全民科學(xué)素質(zhì)行動(dòng)計(jì)劃綱要》和《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》精神，有助于加強(qiáng)青少年的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐技能培訓(xùn)。

2 建立液態(tài)金屬創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的意義

液態(tài)金屬是與傳統(tǒng)的固態(tài)金屬不同，在室溫下甚至可以保持液態(tài)的鎵銦合金。中科院理化技術(shù)研究所和清華大學(xué)劉靜教授及其團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，液態(tài)金屬具備多種特性，如自主形態(tài)變化，電場(chǎng)磁場(chǎng)作用下可有很多神奇變化等，可廣泛應(yīng)用于3D打印等多個(gè)領(lǐng)域。因此，將其應(yīng)用于創(chuàng)建液態(tài)金屬創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，幫助學(xué)生理解科學(xué)知識(shí)和一些有趣的科學(xué)現(xiàn)象，培養(yǎng)青少年學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。此創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室將成為課堂知識(shí)的延伸，更是學(xué)生課余時(shí)間的好去處，既能激發(fā)學(xué)生的探索精神，又能培養(yǎng)學(xué)生的興趣愛(ài)好，有效地提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力。因此，要在液態(tài)金屬創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的氣氛、環(huán)境、內(nèi)容等方面做好相應(yīng)的前期準(zhǔn)備工作，才能夠更好地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

營(yíng)造有利于創(chuàng)新教育的環(huán)境和氛圍 開展創(chuàng)新活動(dòng)首先要?jiǎng)?chuàng)造兩個(gè)條件，一是學(xué)生的“心理安全”，二是學(xué)生的“心理自由”，只有營(yíng)造出有相應(yīng)的環(huán)境和氛圍，才有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，形成適宜的“生態(tài)”和“環(huán)境”。

1）建立美化創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，為學(xué)生提供良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，而色彩抑制的環(huán)境不利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。因此，需要建立和美化創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室：打掃教室，在掛圖上張貼規(guī)則和專業(yè)知識(shí)，使實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目干凈整潔，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室里感到舒適。在一些無(wú)聊的實(shí)驗(yàn)中，及時(shí)播放一些學(xué)生喜愛(ài)的音樂(lè)，可以創(chuàng)造一種輕松而活躍的氛圍。

2）發(fā)揮團(tuán)隊(duì)的作用。個(gè)人思維往往受自身知識(shí)和思維習(xí)慣的制約，碰到問(wèn)題，很多的學(xué)生常常不知道從哪里入手。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)要以學(xué)生為本。在平時(shí)的實(shí)驗(yàn)中，可以將學(xué)生劃分為若干小組，通過(guò)團(tuán)隊(duì)合作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，小組成員相互討論、相互學(xué)習(xí)、互相鼓勵(lì)，跳出自己封閉的圈子，激發(fā)思維的火花，形成新的思路和方法，從而促進(jìn)創(chuàng)新學(xué)習(xí)的發(fā)展。

3）營(yíng)造心理自由的氛圍。很多實(shí)踐已經(jīng)證明，如果一個(gè)人有創(chuàng)新精神和行動(dòng)，就必須冒風(fēng)險(xiǎn)。因此，教師必須包容學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中犯錯(cuò)誤，尊重學(xué)生提出的各種問(wèn)題，允許學(xué)生的好奇心和探究行為。在創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課中，學(xué)生經(jīng)常對(duì)液態(tài)金屬印刷提出自己的看法，教師應(yīng)允許并鼓勵(lì)學(xué)生分析其原因，并根據(jù)自己的觀點(diǎn)討論修改意見。雖然這不一定是一個(gè)成功的解決辦法，但它不僅給學(xué)生一種心理自由感，而且培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新的素質(zhì)。

設(shè)計(jì)有利于培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練內(nèi)容

1）加強(qiáng)基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí)。一般來(lái)說(shuō)，缺乏基本知識(shí)的人是不能進(jìn)行高層次訓(xùn)練的。因此，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)就以加強(qiáng)綜合實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練、拓寬學(xué)生思維作為目標(biāo)，使學(xué)生產(chǎn)生一種從日常所學(xué)知識(shí)中尋求答案并積極查詢探索的能力和素質(zhì)，通過(guò)發(fā)揮自己的主觀能動(dòng)性，用理論來(lái)指導(dǎo)實(shí)踐，使得兩者有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。這不但可以加深學(xué)生對(duì)日常所學(xué)知識(shí)的進(jìn)一步理解、鞏固記憶，而且能夠啟發(fā)學(xué)生思考和驗(yàn)證在實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題，如參數(shù)的變化等。

2）重視實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的實(shí)用性和趣味性。瑞士著名心理學(xué)家皮亞杰曾指出：“教師不應(yīng)把知識(shí)硬塞給學(xué)生，而是要找到能激發(fā)學(xué)生興趣、讓學(xué)生自己解決問(wèn)題的材料。”經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，引入創(chuàng)設(shè)情境，其趣味和現(xiàn)實(shí)意義能夠讓學(xué)生有新鮮感，從而激發(fā)學(xué)生的興趣，使學(xué)生在實(shí)踐中觀察，既能夠愉快地實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，掌握理論知識(shí)，又能夠培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)。

3）注重實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的層次性和創(chuàng)造性。根據(jù)學(xué)生的實(shí)際能力，對(duì)不同層次的學(xué)生提出不同的要求，讓學(xué)生根據(jù)自己的興趣，引導(dǎo)其利用身邊的報(bào)紙雜志或圖書館尋找信息，并根據(jù)自己的情況選擇實(shí)驗(yàn)或設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。教師要不斷地進(jìn)行全面而富有創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室要長(zhǎng)期開放，讓學(xué)生隨時(shí)來(lái)實(shí)驗(yàn)室開展自主實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。既可以針對(duì)學(xué)生的個(gè)體差異進(jìn)行培養(yǎng)，又可以給學(xué)生提供自由發(fā)揮的空間，更好地開展創(chuàng)新教育。

3 液態(tài)金屬創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的主要活動(dòng)

液態(tài)金屬創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)建后，學(xué)?？蓮囊韵聨讉€(gè)方面開展活動(dòng)。

1）配合省、市創(chuàng)新競(jìng)賽活動(dòng)開展培訓(xùn)指導(dǎo)工作，組織參加省、市各類科技競(jìng)賽活動(dòng)。

2）液態(tài)金屬創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室長(zhǎng)期堅(jiān)持開放給學(xué)生，讓實(shí)驗(yàn)室成為學(xué)生在業(yè)余時(shí)間開展活動(dòng)的場(chǎng)所，讓學(xué)生走出網(wǎng)吧、游戲室，遠(yuǎn)離網(wǎng)上聊天、游戲。為此，建議實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)間為星期一至星期五課外時(shí)間。

3）創(chuàng)新打印社團(tuán)，每周教師輔導(dǎo)三小時(shí)左右，培養(yǎng)學(xué)生中的優(yōu)秀實(shí)驗(yàn)者參加省、市科技創(chuàng)新大賽。每次比賽完成后，在全校師生中進(jìn)行廣泛宣傳。

4）每年舉辦科技節(jié)，組織學(xué)生參與一系列科技活動(dòng)，豐富學(xué)校的課余生活，讓學(xué)生學(xué)以致用。培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)素養(yǎng)是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的建立將有助于學(xué)校拓展科技教育形式和內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力，提高學(xué)校的科技創(chuàng)新活動(dòng)水平。

4 液態(tài)金屬打印技術(shù)在創(chuàng)新課程教學(xué)中的應(yīng)用

配備創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室是為了發(fā)揮作用。課程設(shè)計(jì)由簡(jiǎn)單的線設(shè)計(jì)到多腳原件的電路設(shè)計(jì)，再到芯片級(jí)電路設(shè)計(jì)，通過(guò)這樣一個(gè)進(jìn)階過(guò)程，逐步提高打印機(jī)使用的難度，使創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室與課程有機(jī)結(jié)合，以提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。

5 建設(shè)液態(tài)金屬創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的策略

培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力，使學(xué)生更好地適應(yīng)素質(zhì)教育的要求，是建立液態(tài)金屬創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的初衷。從目前來(lái)看，很多學(xué)校開始重視素質(zhì)教育，但如何開展基于素質(zhì)教育的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍是一個(gè)難題。因此，可以嘗試運(yùn)用以下策略。

結(jié)合課程，活動(dòng)內(nèi)容要有典型性和啟發(fā)性 開展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，必須使學(xué)生系統(tǒng)地掌握教學(xué)內(nèi)容的基本知識(shí)和基本規(guī)律，通過(guò)典型的、具有啟發(fā)性的內(nèi)容教學(xué)，使得學(xué)生知道這些知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系，這是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的基本條件，是學(xué)生認(rèn)識(shí)客觀世界、發(fā)展能力的基礎(chǔ)。在創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)中，應(yīng)該引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生比較、類比、抽象、概括、總結(jié)、歸納等各種技能，使其將學(xué)到的各種知識(shí)納入知識(shí)體系，通過(guò)實(shí)驗(yàn)不斷將知識(shí)點(diǎn)弄懂弄通，最終達(dá)到將知識(shí)點(diǎn)連接起來(lái)形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的目的。學(xué)生只有牢固掌握了基本知識(shí)，才能更好地提高創(chuàng)新能力。因此，在教學(xué)中應(yīng)選擇教學(xué)內(nèi)容、實(shí)例、習(xí)題和測(cè)驗(yàn)的范例，注重其典型性、啟發(fā)性和代表性，避免廣泛化。

改進(jìn)引導(dǎo)方式 在創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中要引導(dǎo)學(xué)生，讓學(xué)生自己去嘗試，并通過(guò)多種方式的思考和探索，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐，提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，積極開展研究性學(xué)習(xí)。幫助和引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在開放思維中學(xué)習(xí)，主動(dòng)思考、學(xué)思結(jié)合。同時(shí)，要特別注意開放的教學(xué)活動(dòng)和教學(xué)方法，積極引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、相互學(xué)習(xí)，特別是激發(fā)和引導(dǎo)有學(xué)習(xí)困難的學(xué)生，鼓勵(lì)學(xué)生有自己的觀點(diǎn)和見解，引導(dǎo)學(xué)生有不同的視角、不同的問(wèn)題和深入的觀點(diǎn)。此外，還要開展研究性學(xué)習(xí)，使學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力得到發(fā)展和提高。

創(chuàng)設(shè)探究學(xué)習(xí)環(huán)境，為學(xué)生創(chuàng)造開放、民主、創(chuàng)新的氛圍 只有為學(xué)生提供思考、探索和創(chuàng)新空間，才能激發(fā)他們的創(chuàng)新欲望，培養(yǎng)和發(fā)揮學(xué)生獨(dú)立思考能力，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，開展創(chuàng)造性學(xué)習(xí)。要鼓勵(lì)學(xué)生提出問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的思考和創(chuàng)新精神。

在創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中適當(dāng)增加跨學(xué)科的知識(shí)，拓展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)范圍，豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 液態(tài)金屬創(chuàng)新課程可以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，增加學(xué)生學(xué)習(xí)物理、化學(xué)、藝術(shù)的興趣和創(chuàng)造性，開拓學(xué)生的思維，豐富教學(xué)內(nèi)容，對(duì)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)和提高有著非凡的意義。

6 結(jié)語(yǔ)

貫徹科教興國(guó)戰(zhàn)略，深化教育改革，全面推進(jìn)素質(zhì)教育，是堅(jiān)定不移的教育戰(zhàn)略。每所學(xué)校、每位教師都應(yīng)在創(chuàng)新教育實(shí)踐中不斷更新教學(xué)理念，通過(guò)液態(tài)金屬創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室等活動(dòng)注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，引導(dǎo)學(xué)生全面發(fā)展，為培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的人才打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。