摘要：本文是笔者结合自己理论学习与教学实践经历，在此基础上初步探讨实验探索与创新能力的培养的关系，总结归纳创造型思维活动的常见方法，提出要采取多种途径培养学生的科学探索兴趣，形成良好的科技创新素养与个性化思维品质，为适应未来生活和工作奠定必要的基础。

关键词： 物理实验 学科核心素养 创新能力 创造性思维 新课程改革

　　物理学作为一门以实验为基础的自然科学，实验在物理学的发展历程中的重要作用是显而易见的，然而在过去相当长时间的物理实验教学中，教师只是照本宣科，不求育人效果地向学生讲授实验而不是实际动手做实验，背诵实验器材名称，实验原理，实验步骤，拼凑实验记录数据的现象普遍存在，这样的实验教学早已在新课程改革的浪潮中被摒弃，原因在于这样做完全背离了实验教学的初衷，学生无法获得科学思想与研究方法的熏陶和锻炼，更不用提能培养出适应未来社会需求的具有创新能力的专业人才了。

　　随着新课程改革在全国各地的逐步推进与实施，提高学生基本的科学素养和科学探究能力已成为当今物理教育教学改革的主题。物理实验作为培养科学探究能力与创造型思维的主阵地，将发挥着不可或缺的作用，对于物理实验教学的研究者来说，如何在物理实验中培养创新能力已是亟需解决的重要问题之一。笔者结合自身教育教学实际，对这个问题进行了初步的探讨，分享给各位物理实验教学的研究者，以期抛砖引玉。

一.创新，创新能力的基本定义及创造性思维的特点

　　简单说来，创新是人类为实现特定的目的，通过其已有的知识与技能，按照一定的规则和方法，向社会公众提供具有社会价值的新颖独特的智力成果的一系列的活动。古往今来，在人类的发展历程中，可以毫不夸张的说所有美好的事物都是创新的果实，这些果实通常是指新发现的自然规律，新发明创造出来的产品以及对某些技术的革新与改进等。在从事这些活动的过程中，所表现出来的能力即为创新能力。创新能力集中体现在创造性的思维上，而在人们解决问题的过程中，通常是根据已有的知识和规则，按照现成的方案和思路来完成，这是常规性的思维，而创造性的思维的不同之处在于其解决问题的思路和方法具有新颖独特性，是之前所没有想到过的，或是在通常的观念中认为不可行却并没有被严格的根据所证实其不可行的奇思异想。创造性思维既具有一般人类思维的特征，即

　　（1）思维的针对性：是指思维具有目的和目标。

　　（2）思维的广阔性：是指突破思维活动范围的局限性，将其扩展到必要的广度。

　　（3）思维的深刻性：是指思维反映和把握问题的深刻程度。

　　（4）思维的敏捷性：是指思维活动的速度与效率。

　　（5）思维的逻辑性：是指进行思维活动过程中能够把握主题，准确运用概念，判断和推理符合逻辑规则和程序，并且能够辩证地分析、论证和综合问题，使思维具有主题鲜明、层次清晰、论证充实、条理清楚的特点。

　　同时也具有其独特的品质，创造性思维与一般的思维活动相比较，它不仅能揭示客观事物本来面目和内在联系，而且创造出新颖的，前所未有的思维成果，提供新颖的、具有社会价值和社会意义的事物，创造性思维表现出下述品质特性：

　　（1）思维的自主性。

　　（2）思维的求异性。

　　（3）思维的联动性。

　　（4）思维的多向性。

　　（5）思维的跨越性。

　　（6）思维的顿悟性。

　　（7）思维的辩证综合性。

　　二．如何培养创造性思维

　　创造性思维的这些品质特性，要求作为物理实验教学研究者的教师，必须立足于实验原理和实验内容本身，注重培养学生的创造型思维的意识和能力，了解必要的创造性思维方法，切实掌握常用的创新技法。从不同的角度来分析，创造性思维是通过抽象思维与形象思维相结合，发散思维与收敛思维相协调，正向思维与逆向思维，横向思维与纵向思维相补充，直觉思维与分析思维相配合，潜意识思维与意识思维，定式思维与灵感思维共同起作用的一种无法预料的智力活动，但仍然具有一定的必然性，这就需要学生具备必要的实验技能，前期做大量的铺垫准备工作和一定的知识与经验的积累。下面对这些创造性思维方法做一概述。

　　（1）抽象思维也称抽象逻辑思维，它是用概念、范畴、规律、假说等元素，进行判断、类比、归纳和演绎的程序，即逻辑化的操作程序。这种程序是步骤分明的，是可以还原，可以检验的程序。

　　形象思维是以形象材料起主要作用的思维活动形式，有具体形象思维、言语形象思维与形象逻辑思维三种，形象思维凭借的形式是表象、联想和想象。表象是单个的，它相当于抽象思维中的概念；联想是两个或两个以上表象的联络；想象是许多表象的融合。

　　抽象思维与形象思维是两种基本的思维形态，在人类的科学和艺术领域都同时存在两种思维形态。例如，物理学中的电场线，磁感线，汤姆逊关于原子结构的枣糕模型，都是对抽象的概念的形象化思维产物；著名的蒙娜丽莎作品中，达芬奇在创作时竟然是根据一些几何图形来实现其完美的比例与曼妙的身姿也说明了抽象思维在艺术创作中的地位与作用。

　　（2）发散思维是指以求解的问题为中心，从不同角度、不同方向、不同层面上尽可能多地提出求解问题设想的思维活动。不受已知的或现存的方式、方法、规则或范畴的约束。发散思维是多向的、立体的和开放型的思维，亦称扩散思维、辐射思维。发散思维可以使人思路活跃、思维敏捷，办法丰富而新颖，提出大量可供选择的方案、办法或建议，特别能提出一些别出心裁，完全出乎意料的新鲜见解，使问题顺利地得到解决。

　　收敛思维则与发散思维相反，收敛思维是指在解决问题的过程中，尽可能利用已有的知识和经验，把众多的信息和解决问题的各种可能性逐步引导到条理化的逻辑序列中去，形成流畅的思路解决所面临的问题，最终得出一个合乎逻辑规范的结论。收敛思维亦称汇聚思维、聚合思维。收敛思维是一种单一目标的、闭合式的思维。

　　收敛思维的特征是从已知的前提条件（如方案、设想、思路及知识、经验等）出发，寻找解决问题的最佳答案，或逐步推导出唯一的结果。众所周知，在严格的科学实验和工程设计等科技活动中，实验结果或设计方案具有唯一性是一个极为重要的要求。收敛思维能力实质上也就是一种按照逻辑程式思考的能力。所以，提高收敛思维能力也就是提高分析、综合、抽象、概括、判断、推理的逻辑思维能力。

　　收敛思维虽然不会产生创新观念，却是直接提供创造性成果的重要思维形式。如果不具备收敛思维的能力而只是无限制地发散，是难以得出创造的结果的。当代著名科学史家和哲学家库恩指出：发散思维是自由奔放的思考，收敛思维受一定传统的约束。前者有助于联想、创新，后者有助于定向稳定发展。

　　(3)逆向思维是一种因果关系颠倒的思维方法，是一种和多数人思考问题思路相反、和常规解决问题方法相反的思维方法。逆向思维，又叫逆反思维，即突破思维定势，从相反的方向去思考问题,从而解决问题的思维方法。

　　正向思维则是指采用惯常的方式思考和处理问题，获得相应的结论。这也通常是在长期的学习、工作和生活中形成的，即采用常用的思考问题、处理问题的思路和方法来分析和解决问题。

　　逆向思维使思路来一个一百八十度大转弯，打破思维定势，迸现出的新颖独特的思维的火花，使人们从全新的角度来观察问题、分析问题，通过这样的方式往往能获得解决问题的新方法、新途径，成为创造性思维的源头活水。

　　与此类似，创造性思维方法中还存在横向思维与纵向思维相联系的方式。所谓横向思维，是指突破问题的结构范围，从其他领域的事物、事实中得到启示而产生新设想的思维方式，它不一定是有顺序的，同时也不能预测。而纵向思维，则是指在一种结构范围中，按照有顺序的、可预测的、程式化的方向进行的思维方式。

　　一个真正有创造性思维的人，往往是将逆向思维与正向思维，横向思维与纵向思维有机地结合起来以解决问题。

　　物理学研究中一个重要的原则是追求对称，简单，和谐的美，在1820年奥斯特发现通电导体的周围存在磁场时，法拉第坚信通过磁场也一定可以获得感应电流，经历无数次失败的实验后，最终发现了电磁感应定律，促使人类进入了电气时代。这是思维的对称性取得成功的著名事例。

（4）直觉思维是指在求解问题时，由已有的知识和经验直接作出判断的一种思维方法。

而分析思维则是指遵循严密的逻辑规则，通过逐步推理得到符合逻辑的正确答案或结论的思维方式。它进行的模式是阶段式的，一次只前进一步，步骤明确，包含着一系列严密、连续的归纳或演绎过程。

　　直觉思维在创造活动中作用重大，但并不排斥分析思维在创造活动中的作用。创造活动常常是在直觉思维和分析思维的密切配合、协同活动下进行的。

　　（5）以弗洛伊德（S．Freud）为首的精神分析学派认为，人所意识到的仅仅是人的整个精神活动中位于心理表层的一个很小的部分，即显意识，而人的大部分精神活动则存在于心理的深层，往往意识不到，属于潜意识范畴。他们认为，潜意识包括各种各样的先天的本能和后天长期积累起来的贮存在头脑中的知识经验。潜意识思维不像显意识思维那样遵循着正常的逻辑轨道，而是不断地、无规则地流动、跳跃、弥漫、渗透和交融。

　　现代思维科学的研究表明，人们可以在潜意识水平上处理并理解所见到的现象，潜意识能阻碍来自客观的大多数刺激，而让少数几种选择的刺激信息进入潜意识思维过程。在显意识思维过程中不能组合加工的信息，能在潜意识思维过程中加工形成结合块。因此，潜意识思维常常在创造中起着重大的作用。

　　（6）灵感是人脑的一种功能的体现，但不是有意识的逻辑思维的直接结果，而是人脑思维在无意意识中活动的结果，其过程是非逻辑性的，其细节不为人的意识所察觉。

　　从认识的发生看，灵感是一种突发性的创造活动；从认识的过程看，灵感是一种突变性的创造活动；从认识的成果看，灵感是一种突破性的创造活动。近年来的研究成果表明，可以从灵感无固定程式、不确定的活动过程中，寻找到一些诱发灵感产生的条件，用以增强人们的自觉控制能力。

　　灵感的产生其实仍与有意识的逻辑思维存在一些联系，大量的相关研究证实，灵感思维产生于饱和思维，适度松弛，自我调节和跟踪追捕的过程，显然这也是创造性思维和创新能力培养需要特别关注的过程。

　　三．在物理实验中培养学生的创新能力

　　在物理实验教学中如何培养学生的科学实验素质和创新意识，如何把创新能力培养贯穿在物理实验教学中，如何在物理实验教学中培养与提高学生的研究能力和创新能力是物理实验教学改革的灵魂。经过长期的探索和实践的检验证明，创新设计性物理实验涉及的物理基础理论知识范围较宽，仪器调节更加精细，有着代表性实验技术和实验方法，更有助于较全面地培养学生的学习能力，实验动手能力和创新能力。

　　开展创新设计性物理试验，就是要选取具有一定探索性的实验课题，在科学研究思想与方法的指导下，综合运用学生所学的基础知识和实验技能，根据试验任务自己剖析实验课题，搜集资料，设计实验方案，选配仪器，调试测量，相互协作完成实验，分析结果，进行实验结果的分析与评价，独立撰写实验报告，最后完成整个实验过程的科学探究活动。在进行实验的过程中，需要运用归纳，分析，判断等思维，结合以往的经验和训练，在头脑中形成直觉和想象，确定实验方案。因此方案的形成过程是充分发挥研究者科学想象力和创造力的过程，方案的实施过程是不断观察，调整，测试，分析和总结的过程。学生的创造性思维和创新意识在完成整个实验的过程中得到了锻炼和培养。因此，创新设计型实验的开展是培养学生良好的科学素养，卓越的创造性思维，杰出的科技创新能力的必不可少的重要途径。

　　在开展创新设计性物理实验的过程中，首先要增强实验的创新性，实验课题的选取既要紧密结合学生的物理学习的实际状况，又要是新颖的，没有定论的值得进一步研究的问题，这可以充分调动学生的兴趣和积极性，鼓励学生提出新的猜想和假设并以实验来求证。其次，所选课题的难度应当适中，不可大大超出学生的知识与技能水平，力求与理论学习相互补充，共同促进。不可过难也不应当过于简单，太难则会挫伤学生继续探索的欲望，无法达到培养创造性思维和创新能力的目的，这也是符合最近发展区的教育理论的做法。第三，在实验环境与平台的创建上，一定要加强实验管理，确保实验学生的安全，适当采取自制设备和器材完成实验课题也是值得提倡的，这样学生的思维才可以不受限制和束缚，萌发创造性思维的灵感。在实验室建设的标准和经费方面也要给予充分的保障，在这一方面，学校需要相应的支持。

　　在当今新课程改革的背景下，作为物理实验的研究者，一定要坚持创新设计型实验在整个实验教学中的重要地位，落实知识与技能，过程与方法，情感态度与价值观的三维课程目标，强化学生学科核心素养的培养，关注学生的创造性思维和创新能力的发展，为时代所呼唤的创新人才的培养做出应有的贡献。

　　　　　　　　　　　参考文献

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