在“科教兴国”和“建设创新型国家”的国策下,我国科学教育的发展扬鞭策马。科学教育的目标不仅是科学知识的传播,更要培养具备科学素养和创新精神的人。科学离不开实验,培养学生科学素养和创新精神也离不开创新实验。反观我国基础教育阶段的实验教育现状,实验性质上缺乏实至名归的探究性实验,缺乏综合性和创新性;其次,实验活动数量少、教学形式单一,缺乏实用性和趣味性;再者,教学理念上只偏重知识的教育,对学生能力与兴趣的培养缺乏实质性的重视;最后,实验评价绝大程度上依靠纸笔测试,缺乏过程性评价和表现性评价。结合教育目标导向和实验教育现实,本研究意在探索适合培养学生科学素养的创新实验教育实践。研究内容有三:第一,创新实验的内涵与界定;第二,物理创新实验的开发与实施;第三,创新实验对学生科学态度的影响。本研究按研究方法分为理论研究和实证研究两部分。理论研究包含两部分。第一部分,通过对国际教育目的新取向的分析,并结合STEM教育理念、科学探究教育理念和“非常规”物理实验课程理念,界定创新实验的定义和内涵。具体来说,科学素养教育是国际科学教育目标的主要内容。重视创新与实践能力培养是学生发展核心素养的新取向。创新实验的定义是面向科学学科,基于培养学生科学素养的目的,注重多学科融合共同解决问题的思想,以学习科学知识和技能为基础,着重培养学生创造力和实践能力的科学实践活动。它以综合性、创新性、实践性、实用性、规范性、时代性、趣味性、开放性为基本特征。分为用新方法解决新问题的创新实验、用新方法解决老问题的创新实验以及用老方法解决新问题三种类型。第二部分,以建构主义理论、情境学习理论和关于创造力培养理论为基础,设计构建创新实验的活动模式。实证研究是以116名物理师范专业的大三学生为研究对象,对他们进行创新实验训练,训练的内容是给中学生开发创新实验活动课程。在此过程中产出了一些设计成果作为副产品。文中就其中三个进行案例展示与分析,分别为:“以光传音”、“液体的表面张力”和“看得见的充放电”。为了验证创新实验活动对学生科学素养培养的效果,研究者对实验班和对照班做了科罗拉多州立大学开发的物理实验科学态度测量问卷(简称E-CLASS)测量,结合实践过程中的所见所闻,在数据统计的阶段,对测量结果进行了适当的质性分析。研究结论如下。第一,创新实验是一项具备可行性的学生科学素养培养实践;第二,开放式科学探究有助于学生创造能力和实践能力的发展;第三,创新实验活动对培养学生科学态度有促进作用,尤其是在培养学生“解决问题的信念感”、“解决问题的途径”、“交流与合作意识”和“对科学实验的兴趣”方面。第四,创新实验需重视学生科学态度的培养。