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物理教学中创造性思维的培养
保康职业高中 宋国斌
关键词：物理教学 创造性思维 培养
内容摘要：本文结合物理教学，简单叙述了创造性思维的过程，培养学生创造性思维的途径，并简单介绍了创造性思维的四种方法。
古今中外一切科研成果和技术发明都是创造性思维的产物。一个国家要富强，必须提高生产力，而生产力的提高离不开创造性思维。那么，什么是创造性思维呢？科学家们对它没有严格的定义，只是把它归纳为：凡是对于事物有新的认识、新的判断，或者设计出解决问题的新方案、新途径，所有这些思考问题的方式方法都叫作创造性思维。由此可见，在我们日常生活中很多思考问题的方式方法都是创造性思维。当我们花费同样的时间进行同样的性质的工作时，若你善于进行创造性思维，你肯定会比那些只按常规方式工作的人事半功倍。创造出意想不到的结果。而对中学生和教师来说就表现在教师和学生未想到的新的解题思路，新实验方法，新的代用实验材料，等等。
一、创造性思维的基本过程
创造性思维的过程是个复杂的过程，既与一般的解决问题的思维过程有一致的一面，又与一般的解决问题的思维过程有不同的一面，一般将创造性思维的过程分为四个阶段：准备阶段，酝酿阶段，明朗阶段和实验阶段。下面通过对1989年的一道高考物理试题的处理，具体谈一谈创造性思维过程。
例：一个质量为m，带有电荷-q的物体，可在水平轨道（ox）运动，o端有一与轨道垂直的固体墙，轨道处于匀强电场中，场强大小为E，方向沿ox轴正方向，如图所示。物体以初速度Vo从Xo点沿ox轨道运行，运动时受到大小不变的摩擦力f作用，且f<qE；设物体与墙碰撞不损失机械能，且电量保持不变，求它在停止运动前通过的总路程S。

对此题的分析处理可分为四步：
第一步：审题 分析待求量，已知量与我们所掌握知识之间的联系，就会发现：物体受摩擦力和电场力的作用，可能涉及到牛顿定理；告诉了初速度，及运动路径，可能涉及到运动学方程；物体与墙碰撞，可能运用到动定理问题；碰撞后不损失机械能，只有qE及f做功，可能涉及到功能原理物理知识。不论是否用到这些物理知识，储藏在我们头脑中的这些相关知识便会再现出来。
第二步：想象 通过充分地发挥想象，在头脑中建立物体的运动图象——物体在摩擦力和电场力qE作用下，做一个具有往复逐渐靠向o点的运动。
第三步：猜想 因物体运动较复杂，联想到摩擦力做功机械能守恒的特点，可猜测到物体最终停在o点；又根据物体在保守力（电场力）和非保守力（摩擦力）作用下做功又可猜测到，利用功能原理更易找到答案。
第四步：验证 因qE>f，若物体最终不停在o点，则必然还要受大小为qE-f方向指向o点的力而向o点运动，因碰撞时无能量损失，物体在整个运动过程中，仅摩擦力和电场力对它做功，其摩擦力做功为-fs，电场力做功为qEx。（电场力做正功与负功代数和），必有-fs=-1/2mV02-qE x。成立，故第三步的猜测成立。
从处理问题的思考过程看，第一步和第四步主要运用逻辑推理，从而正确选择了解决问题所需的基本知识，并找到‘猜测’成立的依据；第二步和第三步利用了想象和直觉，摆脱了逻辑思维模式的束缚，避开了一些陷井。由此可见运用创造性思维的四个阶段如下：
准备阶段：即收集并提取记忆资料，分析所掌握的资料与确立的目标关系的阶段。
酝酿阶段：根据问题发挥想象，运用形象思维，在头脑中建立与题意相符的物理运动模式。明朗阶段：根据问题的特征和以往处理问题的经验，凭直觉进行非逻辑的、跳跃式的思维，打破常规，主观闪悟。
验证阶段：运用逻辑论证，使“发现、设想、直觉”具有严密的逻辑形式，得出科学结论。
在上面创造性思维的四个阶段中，“逻辑”使我们找到了思维的起点，并确保论断的科学性；“直觉”则拓宽了我们思维的时空，避免了思维活动中的许多曲折道路，寻求到解决问题的捷径，提高了思维的效率。
二、创造性思维的方法
创造性思维通常有以下几种方法：
（一）发散性思维
人的创造力总是难产的，它的主要障碍是已有的现成的东西还可以在某种程度上来满足人们都需要，这里包括传统事物和传统观念。因此突破传统就成为创造性思维的主要目标。所谓发散性思维就是另辟新路，不按传统思维方式去想问题，从既定的思维方式上跳出去，突破原有的思维定势，去设计新的思维程序和工作程序。
发散性思维方式是创造性教学的核心问题，发散思维具有四种品质：第一，发散机制，这是指在一个问题面前，尽量提出创造性设想，充分发挥假设，沿着不同的思维方向自由地探索和寻找解决问题的各种方案，以扩大选择余地，就学生而言就表现在“一题多解”、“一题多用”、“一题多变”三个方面。第二，换元机制。宇宙间一切事物的质和量往往具有多元性，若变换某个元素进行换元，就可能产生新的思路或使原来悬而未明的问题迅速得到解决。第三，转向机制。指当人们思维在一个方向上受阻时，随即转向另一个方向寻找方法或答案，可用各种各样、构思新颖、真伪混杂的题目让学生辨析。第四，创优机制。这是指追求“最佳”方案的思维能力，具有这种创优机制的人在思维没有受阻，甚至得出正确答案的情况下仍不满足，继续寻找最优方案。
（二）逆向思维
逆向思维也是一种创造性思维，它与通常的思维过程不一样，不是从原因（或条件）来推知结果（或结论），而是从相反的方向展开思路，提出具有结论性的假设，然后分析问题，从而论证或验证得出结论正确性。纵观物理学发展简史，逆向思维在科学探索中往往孕育着伟大的发现和创新。物理学家法拉第从电产生磁的现象中得到启发，他从反方向思考，提出“磁能不能产生电”的假设，然后进行验证，终于发现了电磁感应原理。由此也可看出，逆向思维展现了思维的灵活性和创造性。
（三）类比思考
类比思考就是对于两类不同的事物，在比较的基础上，找到抵住他们之间的相似之处，以此为根据，将关于一类事物的知识迁移、推广到另一类事务上去的思维活动。类比有质的类比；例如：将月球同地球进行类比，由地球有人类，来推断月球上是否也有人类。虽然空间科学家的发展已经证明，月球上无人类，甚至连高等生物也没有，虽然这种类比在此不可靠，但却是一种重要的类比方式。类比有量的类比；比如欧姆于1826年将电传导同热传导进行类比，从傅里叶的热传导方式推导出了电传导公式：
既然电流I同热量Q相似，电压U筒温度差△T相似，电阻R的倒数同比热C相似，既然温差，比热之间存在协变关系：
Q=cm△t （m为质量）
那么电流与电压、电阻之间也应存在协变关系:
I=1/RU 由此而诞生了欧姆定律。
类比还有因果类比，由果溯因或以因求果；类比还有对称类比，结构类比，综合类比，等等。
（四）从后思考
在现实生活中人们常有这样的经验体会，过去没有看清楚的问题，随着事物的发展，后来才明白了。这些情况都反映了从后思索，即以现实出发考察过去，才可以更清楚地认识过去。马克思有一句名言：人体解剖是猴体解剖的钥匙。如果没有人体解剖的知识，就很难识别猴体是一切动物中进化程度比较高级的形态。中国也有一句古语，站得高，看的远、欲穷千里目，更上一层楼、不识庐山真面目，只缘身在此山中，等等，都是指人在观察事物中要居高临下。这里的居高虽然是个空间概念，可以理解或占有大量资料和材料，也可以转化成时间概念来理解，即从最后到达的形式和发展程度的最高形态出发，唯此才能更好的逼近“绝对真理”。比如，当我们在高中学习物理后，就会发现其局限性，比如黑体辐射等，只有借助量子力学才能解释这个经典力学所不能解释的物理现象。
从上面论述的创造性思维的方法和创造性思维的过程看去，创造性思维是一种高级、复杂的认识活动，是所有思维活动形式中最有价值和深远意义的活动。在实际教学过程中，我们应该注重培养学生创造性思维的途径，正确引导学生进行创造性思维，并把创造新思维方法融入物理教学中。
三、培养学生创造性思维能力的途径
创造力是建立在一定的基本能力上的，如果我们不注重培养学生的一些基本能力，那么，培养学生的创造力就尤如去建“空中楼阁”。了解了创造力思维的特征，过程和方法之后，要培养学生的思维的创造性，提高学生的创造力，学生首先必须具备以下基本的能力：
1、深刻理解物理知识的能力 物理知识（特别是概念和原理）通常都非常抽象，具有普遍性。学生对物理知识的理解不允许主观含糊不清，而应做到在不同的物理时空下，都能做出科学的解释。如果学生对功能原理仅停留在“一个力对物体所做的功，等于该物体功能的变化”这一阶段，学生就根本不能应用功能原理解上文的例题，因此深刻理解、分析物理知识（甚至包括其它知识）的能力，是学生在物理学习进行创造性思维必须具备的能力之一。
2、分析物理过程的能力 创造性思维是形象思维与抽象思维通力合作的结果，如果片面地强调抽象思维,势必扼杀创造性的发挥。如果学生的形象思维能力较低，不能分析物体运动过程，就会“鱼目混珠、张冠李戴”。
3、归纳总结的能力 经验和教训是直觉和灵感的源泉，要有先见之明，就应善于总结归纳经验和教训，这样才会有新的发现，对知识才会有所提高，在新的探索中就会少走弯路。
4、逻辑推理的能力 物理学是一门对智力要求很高的学科。学习物理知识，解决问题都要借助逻辑的力量。学生应了解基本的逻辑知识，并会运用逻辑理论指导自己的思维实践。离开了逻辑，过分的信赖直觉，往往会迷失方向。
凡是善于创造性思维的人不仅在思维过程中神情专注投入，易于打破思维定势，思维严密，而且善于联想、富于想象、感知敏锐，记忆广阔。对中学生进行物理知识的教学和创造性思维能力的培养，具有同等重要意义，在学生具有上述向种基本能力的前提下，实际教学时，应以教材为凭借，力求体现教材要求，把培养创造性思维贯穿于知识教学之中，在下面针对物理教学谈一些做法。
1、提高思维活动的密度和深度 创造性思维训练，应避免就事论事，把寻找答案做为唯一的教学目标，教师应引导学生积极的联想，将相关的物理知识；方法、经验和教训联系起来，使学生在高密度的思维活动中，提高自己的注意力、联想力、记忆力。通过比较、归纳使学生对物理知识、方法及经验的理解达到一个新的高度。
在中学物理教学中，可通过下列几种方法培养学生思维能力，提高思维的密度和深度：
①通过比较和分类的学习方法，培养认识事物的能力。认识事物要从区分事物开始，而区分事物首先就要进行比较。比较和分类的方法，在中学物理中经常用到，尤其在形成物理概念的过程中，更是必不可少的，比如磁路中Φm=Em/Rm与电路中R=U/R就具有相通性，学生通过将二者对比，就很容易掌握磁路的一些公式。
②通过分析和综合方法的学习，培养学生获取新知识的能力。通过演示实验和分组实验可以直接获取感性材料，然而，即使这些材料十分丰富和全面，但仍然是零散的、表面的，根据这些材料不可能对现象有全面的认识，更不可能在这些基础上获取新的知识，这就需要理性的分析与综合，把本质与现象联系起来，从整体上来认识。
③通过归纳和演绎方法的学习，培养学生进行科学论断的的能力。物理教学中经常要用到归纳的方法，是以客观实验现象为基础，从一系列的单一特性中抽象概括出一般性的结论和原理，例如能量守恒定律就是根据大量的事实归纳得出的。
2、从唯“师”独尊中解放出来 创造性思维具有求异性和发散性，它没有确定的思维模式。因此，教师不应将课下处理问题时的偶然发现（直觉、灵感）在课堂上冠以逻辑推理的“必然”，应从唯师独尊中解放出来，还创造性思维的本来面目：应调动学生学习的主动性，鼓励学生在困难面前勇于打破思维定势，发挥其想象力和创造力，使之在探索中逐步达到感知敏锐。
3、从纯逻辑中解放出来 直觉与灵感、潜意识等一样，具有鲜明的个性特征，且难于用言语表达出来。它不来源于逻辑推理，可以说是在经验和教训理解后的感受。教师应注重培养学生的直觉形象思维，鼓励学生大胆地提出设想，并引导他们发现验证这些设想的方式和方法，提高学生的想象力和直觉力。
4、创设情景，引发思维 发散思维和综合思维是创造性思维的基本成分。在中学物理教学中，培养学生创造性思维很重要的一点是，要利用现行教材内容，在认识能力的基础上，选定一个思考对象，精心设计一系列问题，诱发学生展开发散性思维，充分想象，提出假设，进行判断，并最终把发散性问题聚向问题的焦点，揭露事物的本质。
5、发散联想、启发归纳 想象力是思维的翅膀，知识进化的源泉，然而想象又是建立在深邃的洞察力的基础上，同思维的广阔性相联系的，因此在教学中要尽量挖掘不同章节，不同学科之间的知识间内在联系，变换教学方式，进行综合比较，形成立体化、网络化的知识结构，以拓宽思路，丰富想象。