物理教学中学生的创新思维及其培养
海口市灵山中学 柯行远
[摘 要] 为了适应新时代的发展，深化素质教育改革，并且结合当前基础教育和物理教学的改革与发展趋势，本文对创新思维概念上的认识及在物理教学中如何渐进培养学生的创新思维能力进行论述。
[关键词] 创新思维、创新教育、创新能力、物理教学、渐进培养。
一、 创新思维概念上的认识。
1、什么是创新思维及其组成。
创新思维即创造性思维。创造性思维是指人们把知识、信息加工整理变成理想、行动，实现创造性成果的意识活动。创造性思维包括两种基本成分：发散性思维和收敛性思维，两者的有机结合构成了各种水平的创造性思维。发散性思维是一种推测、想象、联系的思维过程。例如遇到错综复杂的情况，迅速地在头脑中产生丰富的联想，设想出多种解决方案，这个过程即是发散性思维过程，表现为“大胆的假设”。收敛性思维是综合多种信息找出最佳方案的思维过程。例如对上面设想出的几种解决方案，分别进行检验或论证，从而淘汰一个个欠佳方案，最后“扑捉”到最佳方案的过程即是收敛性思维过程，表现为“小心地求证”。
2、创新思维的特点。
l 思维的求异性。
创造性思维是一种求异思维，表现为对司空见惯的现象和权威性理论不是盲从，而是持分析、评判、怀疑的态度。求异思维在质与量、深度与广度上，追求发散思维与收敛思维的辩证统一。收敛思维是发散思维的出发点和归宿，发散思维以收敛思维为中心。灵活的发散与高度的收敛的有机结合，是创造性思维的两个重要方面
l 洞察的敏锐性。
“观”是知觉，“察”是分析和综合。观察是思维的触觉，是思维加的前提，是发现之母。在观察过程中，不断将观察到的事物与已知或假设的事物相联系，抽取出事物之间的相似性、特异性和从复性，发现事物之间的内在联系和规律。所以，创造性思维具有敏锐的洞察力。
l 想象的创造性。
创造性思维与创造性现象是一对孪生姐妹，创造性思维始终伴随着创造性想象，通过创造性想象不断改变旧表象，创造着新表象，赋予抽象思维以独特的视角和形式，从而使感性认识上升到理性认识。
l 知识结构的多样性。
新生事物的发现和发明是建立在已有知识之上的，创造性思维又是对已有知识的突破与创新。因此，一个人掌握的知识越多，越有利于创新。有利于创新的知识结构包括扎实的基础知识、精深的专业知识、广泛的相关边缘科学知识以及关于科技发展的新成果和新动态等。
l 思维进程的突发性。
创造性思维往往在时间上以一种突然降临的形式标志着某一突破性成果的获得，表现了一种非逻辑特征。这是长期量变基础上发生的质变的飞跃，主要表现形式是知觉、灵感和顿悟。
二、在物理教学中渐进培养学生的创新思维能力的论述。
创新是不断进步的灵魂。江泽民总书记在考察北京大学时强调指出：“如果不能创新，不创新，一个民族就难以发展起来，难以屹立于世界民族之林。创新，很根本的一条就是靠教育，靠人才。”这一论断揭示了人类进步和发展的本质，指出了时代发展对培养人才的创新素质的呼唤。强烈的创新意识仅仅是创新素质的起点，创造思维才是创新素质的“内核”。物理教学恰恰应该而且完全能够在培养人才的创新素质方面发挥它应有的作用：培养学生的创新意识、创造思维、创新能力。对此，我个人就物理课堂教学中思维能力的渐进培养谈几点粗浅的体会：
（1） 活化概念，培养抽象思维能力。
物理学中有许多概念比较抽象，学生难以理解，只靠死记硬背，是无法进入创造思维情境的。教学时，设置有趣的小实验和诱导性问题，如果将抽象的概念活化，使学生能形象直观地“顿悟”概念的内涵，把抽象的问题具体化。如，人们时刻跟大气打交道，从来未感觉到大气压强。在讲大气压强前增加一个小实验：将小试管插入盛满水的大试管中，竖直倒悬于空中。当学生看到小试管不断进入大试管时，会惊讶地发出疑问：“为什么小试管不掉下来？”为鼓励学生猜想，教师提出：“是不是水把小试管吸进去了？”“是不是有一种什么力把小试管推进去了？”当学生发现是空气压力“作怪”时，一种成功的喜悦顿时由心底溢于言表。但学生还会怀疑水的粘性，为此，演示在杯里水中加两个彩色玻璃珠并在杯底钻一小孔，用手指堵住小孔演示覆杯实验，让学生看见水和珠子不会掉下来，当手指移开小孔，水和水珠立即掉下来，这就排除了水的粘性起作用，大气压的概念自然而然地在学生头脑中形成、扎根。
（2） 穿插置疑，训练发散思维能力。
发散思维和收敛思维的训练是培养创造性思维的有效途径。为培养学生的发散思维，在讲物理概念、规律之前，穿插置疑，促使学生广泛地搜寻自己的记忆贮存，尽可能提起更多的信息项目来寻求答案。如，用实验方法研究电流、电压、电阻之间的关系时，首先提出：要研究三个物理量之间的变化，怎么办？可否设想使其中的一个量保持不变，研究其余两个量间的变化关系；将三个量之间的变化转化成二个量之间的变化，再使另外一个量保持不变，研究剩下的两个量间的变化关系，然后通过实验结果归纳得出三个量之间的变化关系。最后介绍德国物理学家用实验的方法得出结论相比较完全一样，学生为自己做的实验感到成功喜悦，更为自己学到了物理学家做实验喝彩。
（3） 颠倒时空，发展逆向思维能力。
逆向思维就是倒过来想问题，也就是把思维顺序逆转过来，颠倒时间和空间顺序，把始态与终态、条件与目标、原因与结果沿着相反思路思考问题。物理学中有很多问题，运用逆向思维，从问题的反面思考而得出结果。这也是研究物理过程和结论的科学思维方法。如，如何判断静摩擦力的方向？学生感到无从着手，对物体相对运动趋势难以“捉摸”。若引导学生进行逆向思维：如果接触面是光滑的，物体会向什么方向运动？这个运动方向与相对运动趋势方向关系如何？从而得到这个物体相对运动方向就是物体在光滑接触面上运动的方向。又如，电流能产生磁场，磁场能不能产生电流？若能，应具备什么条件？在这些问题的研究过程中，学生的逆向思维、猜想能力得到培养，有效地提高创造思维能力。
（4）超越常规，提高求异思维能力。
在物理学中，概念和规律都是建立在实验基础上的。照常规进行操作后，教师超越常规设疑启思，使学生进行求异思维，培养学生创造思维能力。如，在测定小灯泡功率的实验中，当学生已掌握常规测定方法后，为使学生知识“升华”，发展思维，设问置疑：某同学在测额定电压为3.8伏的小灯泡的额定功率时，所用的电源电压为6伏，他用一只最大量程为3伏的电压表测出了结果。其实验方法和原理如何？在这个问题中设置了超越常规的条件：一是小灯泡上电压达到3.8伏时，才能从电流表读取额定电流求得结论，而电压表又不可能超过量程使用；二是进行求异思维，打破常规，变迁思维，联想到串联电压特点，采用电压表与变阻器并联测量的方法，当灯泡正常发光时，变阻器两端的电压只有2.2伏，可用最大量程是3伏的电压表测量。这样，使学生的思维生“慧眼”，透过重重“迷雾”洞察一切，学生的创造思维能力得到不断提高和拓展。
（5） 学会“互译”，增强识图思维能力。
在物理教学中，许多物理定律、公式及物理问题可用图形来描述。采用图形来描述物理问题常常可使问题简化，贴近生产和生活实际，一旦找到图形蕴藏的深刻的物理规律之后便能茅塞顿开，使物理问题难度得到降幂处理，并且常常从图形中找到有创意的解题思路。我们称这种寻找图形蕴藏物理规律的思维过程为“识图思维能力”。
对学生“识图思维能力”的培养，也是一个渐进过程。首先要对学生强化“互译”训练，即把用文字描述的物理规律和定律去训练学生用图形表示，反过来将反映物理规律和定律的图形让学生“翻译”成文字描述形式。例如速度图象、位移图象等。如一辆汽车在合肥到南京的高速公路上行驶，汽车做匀速运动前进，速度为每小时90千米。问这辆汽车从距南京120千米的A处行驶到距南京40千米的B处，需要多少时间？这道题可画成图是一个速度表（指针在90千米/时），在同一直线上A处画一汽车和距南京120千米路标，在B处画一距南京40千米的路标，这就是初中物理第一册图7--16。反过来先出示图7--16后，叫学生编一文字题也行。现行的初中物理课文图文并茂，初中物理课本第一、二册共有图694幅，如此之多的图表述的物理情境十分丰富，培养学生识图思维能力绝不可等闲视之。
（6） 强化观察，激活创新思维能力。
当今，物理知识的应用比比皆是，教师经常要求学生运用所学知识对观察到的现象，尽力生疑、“挑刺”和深思，并为学生创造条件让他们有效地把新思想变新创造，其中必定要有创新思维，创新思维能力极为重要。如，中学物理中几何光学的作图隐含了一个条件：物高既不等于零，又不能大于透镜半径。否则，需要用副轴、焦平面知识作图，超出中学物理范围。而不少资料题目都超出了这个条件，怎么办？教学中首先强化观察，在观察过程中找出凸透镜成像规律：一个方向、二个分界点、三个特殊点。凹透镜成像规律：永远是成缩小的正立的虚像，像距小于物距。在此基础上提出问题：如果把物体高度拉高到大于透镜半径，像如何变化？如果把物体高度压缩成一点，在主轴上，像又如何变化？（像的高度变化，成像位置、倒正和虚实不变）如果把物体沿垂直主轴的直线自上而下运动，纵向成像的变化规律如何？运用透镜成像的横向和纵向成像规律进行作图时，我们可以将物高等于零的点拨高成小于透镜半径、物高大于透镜半径的物高压缩成小于透镜半径的物高，按课本上作图方法进行作图。教学结果，不应用副轴、焦平面，将特殊光线作图方法发展到非特殊光线作图方法，激活了学生的创新思维能力。
世纪之交，时代需要，培养未来人的思维能力的历史重任责无旁贷地落在我们每个教师的肩上。虽然思维能力的培养是一项复杂工程，绝非一朝一夕之功，要想使学生在校期间就能通过培养做出惊天动地的创造发明也是不现实的，但却可坚信，只要我们以高度责任感，持之以恒地重视探索培养，她必定会见效于学生未来的创造性工作、学习和生活之中。
参考文献
1 朱永新，杨树兵。创新教育论纲．教育研究，1999(8)
2 乔际平，刘甲岷。物理创造思维能力的培养。北京：首都师范大学出版社，1998
3 刘力，张德祥。中小学课堂教学技能训练中学物理。北京：当代世界出版社，2001
