创新是一个民族的灵魂，是一个国家兴旺发达的强大动力，创新能力的培养是素质教育的重要核心。因此，有效地培养学生的创新意识和创新能力应该是学校教育、课堂教学的最高追求目标。作为中学的一门主要学科，科学必须在培养学生的创新意识和创造能力方面发挥应有的作用。
一、构建新型师生关系，形成积极的课堂氛围
创新能力的培养，源于平时的教学过程，而课堂教学中的师生关系在其中又发挥着十分重要的作用，关键是能否打破长期以来课堂的传统教学模式——以教师为中心。教师讲学生听，作为认知主体的学生在教学中自始至终处于被动状态，其主动性、积极性难以发挥，既不能保证教学质量与效率，又不利于培养学生的发散性思维、批判性思维和创造性思维，也不利于创造性人才的成长。为了实现以创新能力培养为核心的素质教育目标，我们必须构建一种有助于学生创新意识和创新能力培养的师生关系及课堂环境。例如，在课堂上创造一种尊重学生的观点、鼓励学生提问、概括、假设和陈述的课堂氛围，高度评价和鼓励学生的积极参与，建立学生之间及教师与学生之间的相互合作关系，从而营造学生积极参与课堂讨论的氛围。
良好的师生合作关系是师生共同满足教学需要、协同教学活动、实现教学目标的基本保障，是形成无拘无束、和谐的课堂氛围、激发学生高昂学习情绪的直接因素。它不仅会引起学生对教师的信任与尊重，还会使学生把对教师的爱迁移到其所授的学科上来，正所谓“亲其师，信其道。”
在课堂教学中，教师处在一个由学生因素和环境因素构成的复杂关系中，扮演着重要角色。课堂关系的复杂性需要拥有多种行为规范和行为模式。这就要求教师在教的过程中扮演各种不同的角色，以发挥多样的教育功能。例如，在日常交往中，教师要既做师长又做朋友，要对学生给予关爱、信任与尊重;要善于倾听学生意见，敢于接受学生的批评;在人格上，师生应完全平等;在课堂教学中，“教师的职责已经越来越少地传递知识而是越来越多地激励思考;除他的正式职能外，他将越来越成为一个顾问，一位交换意见的参加者，一位帮助发现矛盾论点，而不是拿出现成真理的人”。教师对学生的态度更多的是鼓励、平等和宽容。
二、克服学生心理障碍，培养学生创新意识
心理学认为，心理是人脑对客观现实的反映机能。人的学习、工作、生活无不受其自身心理因素(如动机、兴趣、情绪等)的维持、定向、激励或强化作用。学生在成长过程中，各种不同的心理状态和行为的显现， 会或多或少地影响着他本人的各方面素质的提高，如何针对学生的不同的心理状态进行引导，从而优化心理素质，提高教学教育效益，是广大教师共同关心的问题。
由于学生长时间在传统的强制性方式下接受教育和学习，课堂形成了一种压抑的心理，大多数学生害怕说错了遭到嘲笑。这种害怕使得听话的学生以一种社会可接受的方式表现自己但却未让他们对学校学习感到兴奋和快乐，久而久之，学生的个性特征受到了严重影响，求异、求变的意识受到压抑，表现出心理和行为上的障碍：感知不敏锐，害怕失败，不敢冒险，循规蹈矩，崇拜权戚，不想也不敢怀疑，甚至怀疑自己的能力。因此，教师必须确保所有学生都认识到，课堂中没有嘲笑，没有指责，没有羞辱，争取学生的合作和信任。同时，教师可以常提一些问题激发学生的异想，学生可自由回答，逐步地把“敢为天下先的意识”渗透到学生品质中去。
三、加强学法指导，确立以学生为中心的教育观
著名心理学家诺曼曾指出：“真奇怪，我们期望学生学习，然而却很少教他们解决问题的思维策略。”教会学生学习、传授有效的学习策略成了当前教育领城研究的一个新方向和热点问题。学习策略是指学生在学习过程中有效学习的规则、方法技巧及其调控。加强学法指导，可以解决当前教育存在的两个重要问题：一是可以大面积改进学生的学习，提高学习的质和量，特别是能促进智力发育迟滞学生的有效学习，从一定程度上减少他们学习的困难;二是能更有效地促进教师的教，教师通过掌握学生的学习规律及利用学习策略可减少教学和训练的时间，达到减轻学生学习负担的目的，并能体现以学生为中心的三个要素：
发挥首创精神——在学习过程中充分发挥学生的主动性。
将知识“外化”——让学生有多种机会在不同的情境下去运用他们所学的知识。
实现自我反馈——让学生根据自身行动反馈信息来形成对事物的认识和解决问题的方案。
四、开发应用性实验，培养学生探究问题的能力
实验改革是一项动手、动脑的创造性活动，科学实验改革应注重把实验的改革创新与培养学生的进取创新精神结合起来，不仅让学生明确实验改进的必要性，而且学会改进的方法技巧，从中培养学生运用所学知识进行创新的能力。科学实验为培养创新精神提供了最佳环境，尤其是开发一些联系生活实际的应用型实验，可使学生亲身感受到科学实验的实用价值，能强烈激发学生的创造动机。通过实验操作，不仅要让学生知道科学的结论，更重要的是学会研究的方法。例如，学生学习科学《摩擦》一节时，采用探究教学方法如下：
1.探究问题：滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关?
2.启发学生猜想：(1)可能跟压力大小有关?(2)可能跟接触面粗糙程度有关? (3)可能跟接触面积大小有关?(4)可能跟物体运动快慢有关?
3.设计实验验证：学生采用控制变量法研究这个问题：(1)控制接触面粗糙程度相同，改变压力大小。(2)控制压力大小相同，改变接触面粗糙程度。(3)控制压力、接触面粗糙程度都相同，改变接触面积的大小。
4.得出结论：滑动摩擦力大小只跟压力大小和接触面粗糙程度有关，与接触面积大小、物体运动快慢均无关。因此，控制变量法在探究问题过程中是培养学生创新能力的最常用、最主要的方法。
五、精心选编习题，激发创新意识
例：我国用长征系列运载火箭成功地将神州系列飞船送到了预定轨道，标志着我国载人航天事业取得了新进展。
1.火箭将飞船送入太空，从能量转化角度来看是什么能转化为什么能?
2.飞船在太空中邀游，它是否受力的作用?判断依据是什么?
3.生物对外界的刺激能产生相应反应，这在生物学上叫应激性。比如地面生长的植物，根向地生长，茎背地生长，这是对重力的适应。若在飞船上也有一棵树，猜测树根将怎样生长并简述理由。
4.目前，发射航天器的火箭用联氨(N2H4)作燃料，用N2O4作氧化剂，燃烧后生成氮气和水，写出该反应的化学方程式。
分析：本题考查的知识点包含能量守恒、转化、力和运动的关系、仪器使用、原理分析、生物生长特性、化学反应能量变化等知识点，要求学生能熟练运用科学知识解决实际问题。