田成良 劉富振 張莉芳

摘 要：新時代對人才的培養(yǎng)提出新的要求，倡導(dǎo)面向基礎(chǔ)教育領(lǐng)域傳播科學(xué)的思想方法、培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度，提升學(xué)生的核心素養(yǎng)，著力推動科技創(chuàng)新.探索創(chuàng)新能力培養(yǎng)的途徑，引領(lǐng)教育創(chuàng)新的發(fā)展，是當(dāng)今教師面臨的重大課題.本文立足物理教學(xué)實踐，對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)做出新的嘗試.

關(guān)鍵詞：批判性思維;創(chuàng)新能力;實施路徑

中圖分類號：G633.7???? 文獻標識碼：B???? 文章編號：1008-4134（2021）22-0008-04

基金項目：北京市教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃一般課題“過程教學(xué)導(dǎo)向下的思維發(fā)展型課堂建構(gòu)”（項目編號：CDDB2020207）.

作者簡介：田成良（1974-），男，山東泗水人，本科，中學(xué)高級教師，北京市特級教師，碩士生導(dǎo)師，研究方向：物理過程教學(xué)、物理科學(xué)方法教育、課堂教學(xué)藝術(shù)等;

劉富振（1976-），男，山東泗水人，本科，中學(xué)一級教師，研究方向，中學(xué)物理教學(xué)與研究;

張莉芳（1973-），女，山東東營人，本科，中學(xué)高級教師，研究方向：初中物理課堂教學(xué)、物理科學(xué)方法的研究與實踐.

1 對創(chuàng)新的理解

簡單地說，人們通過科學(xué)思維及科學(xué)技術(shù)手段，對原來的事物（實體的或非實體的），進行局部的或全部的改革，從而形成新的事物，這就是創(chuàng)新.創(chuàng)新就是想出新方法，建立新理論，做出新成績.創(chuàng)新能力不是一種單一能力（比如智商、情商），它由一些思維能力綜合而來，主要包括系統(tǒng)性思維能力、創(chuàng)造性思維能力和實踐能力.

我們可以將創(chuàng)新分為三個層面：一是特殊創(chuàng)新，這種創(chuàng)新是前無古人的層面，新穎的、獨特的、有突破性的，即首創(chuàng)性的事物謂之新，這種“新”只有極少數(shù)人可以企及;二是群體性創(chuàng)新，就是在特定群體中鮮見，同樣具有“新意”.對人類社會不是新的，對社會特定的群體是新穎的、獨特的，有突破性;三是自我創(chuàng)新，是指對人類社會或即使對某一特定的微觀環(huán)境講不是新的，但對個人來講，相對于自己的過去是新穎的、有突破性的.筆者今天重點強調(diào)第三個層面的自我創(chuàng)新，不是遙不可及的重大創(chuàng)新，而是每個人都可以通過努力而實現(xiàn)的創(chuàng)新.

當(dāng)然，談及創(chuàng)新，我們要考慮其價值，毫無價值甚至有害之“新”，社會非但不倡導(dǎo)反而禁止.一般情況下，人們看重創(chuàng)新的社會價值和經(jīng)濟價值以及發(fā)展價值，得其一者即可，三者兼及尤佳.教育的創(chuàng)新，重在發(fā)展價值.

2 創(chuàng)新的價值

創(chuàng)新已經(jīng)成為全社會的共識，十九大報告中將“加快建設(shè)創(chuàng)新型國家”納入“建設(shè)現(xiàn)代化經(jīng)濟體系”的組成部分，并強調(diào)“創(chuàng)新是建設(shè)現(xiàn)代化經(jīng)濟體系的戰(zhàn)略支撐”. 創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動力，是建設(shè)現(xiàn)代化經(jīng)濟體系的戰(zhàn)略支撐.《國家中長期教育改革和發(fā)展綱要》明確指出要探索貫穿各級各類教育的創(chuàng)新人才的培養(yǎng);課程標準也明確指出要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和實踐能力.有的學(xué)者認為“創(chuàng)新能力是核心素養(yǎng)的核心，是核心素養(yǎng)寶塔尖上的明珠”.褚宏啟教授提出，21世紀的創(chuàng)新人才要具備三種能力，即聰明腦袋（思維能力）、溫暖的心（合作交流）和靈巧的手（創(chuàng)新能力），由此可以看到培養(yǎng)創(chuàng)新能力的重要性和緊迫性.

人類發(fā)展中的創(chuàng)新成果往往是進行批判性思維的結(jié)果，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力有助于發(fā)展學(xué)生的批判性思維.批判性思維的核心任務(wù)就是構(gòu)造和論證，論證的基本要素包含理由、推理和結(jié)論.批判性思維是獲得新知識、發(fā)現(xiàn)真理的必經(jīng)之路.

皮亞杰認為，教育的首要目標在于造就能夠創(chuàng)新、創(chuàng)造、發(fā)明、發(fā)現(xiàn)的人，而不是簡單重復(fù)前人已經(jīng)做過的事情.新課改倡導(dǎo)深度學(xué)習(xí)，以深度學(xué)習(xí)促進素養(yǎng)發(fā)展，深度學(xué)習(xí)就是知識遷移的過程，有助于提高學(xué)習(xí)者解決問題并做出決策的能力.這一切都告訴我們：學(xué)習(xí)就是為了創(chuàng)新.

3 創(chuàng)新能力培養(yǎng)的途徑

對于如何創(chuàng)新這個問題，張憲魁教授曾經(jīng)給出建議，創(chuàng)新不是創(chuàng)造，創(chuàng)造是原來沒有，需要從零開始;而創(chuàng)新是在原來的基礎(chǔ)上進行改進和完善，要懂得學(xué)習(xí)和借鑒，創(chuàng)新的過程大約經(jīng)歷“學(xué)習(xí)、模仿、創(chuàng)新”三個階段，具體過程如圖1所示.

創(chuàng)新思維始于問題的提出，終于問題的解決.學(xué)生首先通過觀察發(fā)現(xiàn)原來的問題，列舉其中的不足，由此尋找改進的方法和策略，問題的改進策略要經(jīng)得起實踐的檢驗，才具有使用價值，最后在不斷反思和改進中得以完善.在明確創(chuàng)新的路徑后，我們面臨的問題是，如何培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力.下面結(jié)合教學(xué)實踐，進行詳細闡述.

3.1 創(chuàng)設(shè)問題情境

創(chuàng)新往往來源于現(xiàn)實的需求或基于實際的問題.因此教師在課堂中創(chuàng)設(shè)情境問題非常重要，目的是讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，找到創(chuàng)新的需求.我們可以通過實驗、視頻、圖片和文字資料創(chuàng)設(shè)情境，教師呈現(xiàn)實驗現(xiàn)象，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題.設(shè)計高質(zhì)量的驅(qū)動型、層次性問題促進學(xué)生自主學(xué)習(xí)，驅(qū)動型問題應(yīng)具有挑戰(zhàn)性、開放性和一定的難度，學(xué)生需要融合多學(xué)科的知識、技能、方法才能解決，從而更有效地培養(yǎng)他們的問題意識.

例如學(xué)生在學(xué)習(xí)“杠桿”時，教師利用自制大杠桿（如圖2所示），讓學(xué)生在其兩邊不同位置上，掛不同質(zhì)量的書包，使杠桿平衡.從而引入探究的主題——杠桿平衡條件與哪些因素有關(guān)？然后，利用實驗室器材開展實驗設(shè)計，包含實驗步驟和表格等，由此培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力.

特別是創(chuàng)設(shè)悖論的問題情境，能夠引發(fā)學(xué)生的認知沖突，激發(fā)學(xué)生的探究欲望.所謂悖論，就是一種邏輯矛盾，是指從某一前提出發(fā)推出的兩個在邏輯上自相矛盾的命題，從不同角度、利用不同方法思考時，能體現(xiàn)出創(chuàng)造性思維活動，而引發(fā)質(zhì)疑.悖論的發(fā)現(xiàn)意味著一個重大科學(xué)問題的提出.為了消除悖論，必須以批判的態(tài)度認識原有理論的局限性，以創(chuàng)新的思維方式提出新的假設(shè)，建立新的理論.

3.2 給與觀察機會

觀察是發(fā)現(xiàn)問題的前提，是質(zhì)疑創(chuàng)新的起點，也是培養(yǎng)創(chuàng)新能力的基礎(chǔ).重視培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會獲取知識，還要發(fā)展自身的思維能力，才能樹立創(chuàng)新意識與探究意識.另外，觀察要與思考相結(jié)合，只觀察不思考，不能總結(jié)出規(guī)律，必須在反復(fù)觀察大量現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，方可總結(jié)規(guī)律，否則易導(dǎo)致以偏概全的錯誤發(fā)生.但是，在課堂中很多教師沒有為學(xué)生提供觀察和思考的機會，如在學(xué)習(xí)“電流的磁場”時，教師通常讓學(xué)生通過實驗探究，分析通電螺線管的磁場（見表1），實驗剛結(jié)束，即得出右手螺旋定則，讓學(xué)生熟記該定則.

在上述事例中，學(xué)生通過實驗可以發(fā)現(xiàn)“繞向不同，電池極性位置相同，電流方向相同”.但是，教師急于得出結(jié)論，沒有給學(xué)生觀察和思考的機會，直接給出“右手螺旋定則”.這樣的結(jié)論不是從實驗中得出的，而是從教材中記憶，并不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)展.

為了糾正以上問題，教師要先問自己兩個問題：一是不用右手螺旋定則能否判斷電流產(chǎn)生的磁場方向？二是若在不知道右手螺旋定則的情況下，教師能否總結(jié)出這樣的規(guī)律.基于上面兩個問題的追問，教師要給學(xué)生一定觀察思考的機會，學(xué)生才能分析歸納出結(jié)論，例如，通過上述表格中的圖片分析，學(xué)生可得：如果像甲、乙兩圖左側(cè)繞法相同，N極就在電池的正極一側(cè);如果像丙、丁兩圖繞法相同，N極就在電池負極一側(cè).雖然此時的結(jié)論還不完善，不是右手螺旋定則，教師也應(yīng)給予認可和鼓勵.最后，從科學(xué)的簡潔性的角度，能否將上述兩條結(jié)論歸納為一條？此刻再引導(dǎo)學(xué)生伸出右手……，最終總結(jié)出右手螺旋定則.

3.3 加強實驗探究

教師要讓學(xué)生面對真實問題，通過科學(xué)探究獲得證據(jù)，然后去解釋和分析問題，并找到問題的答案.鼓勵學(xué)生勇于表達觀點，提出不同的解決問題的方案，以此培養(yǎng)學(xué)生的理性思維以及批判質(zhì)疑、勇于探究的精神品格.在物理實驗教學(xué)中，教師要緊緊抓住培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力這個中心，通過優(yōu)化設(shè)計，將演示實驗、學(xué)生實驗等轉(zhuǎn)化為探究性實驗.創(chuàng)新能力的培養(yǎng)應(yīng)基于學(xué)生的主動性思考，需要鍛煉學(xué)生的自主探究意識，主動思考問題、解決問題，才能夠最大限度地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維.

例如在學(xué)習(xí)“換向器”時，教師一般按照圖3所示的步驟進行教學(xué)，演示沒有換向器的電機不能持續(xù)轉(zhuǎn)動，并解釋原因，然后講解換向器的結(jié)構(gòu)、工作過程和原理.上述演示實驗，其目的只是讓學(xué)生理解知識，學(xué)生的探究能力沒有得到鍛煉.我們可以對教學(xué)流程進行優(yōu)化，前面的演示過程不變，教師在解釋線圈不能轉(zhuǎn)動的原因后，讓學(xué)生猜想如何改變電流的方向，通過人工換向，到自動換向，最終發(fā)明換向器，讓電動機持續(xù)轉(zhuǎn)動.后面的教學(xué)思路，變演示實驗為探究實驗，既體現(xiàn)創(chuàng)造能力的培養(yǎng)，也激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣.

3.4 養(yǎng)成質(zhì)疑態(tài)度

沒有質(zhì)疑，便無法提出新的問題，創(chuàng)設(shè)質(zhì)疑情境，主要目的在于讓學(xué)生們更好地發(fā)現(xiàn)新問題，以便創(chuàng)新地解決問題.教師在設(shè)計問題情境時，應(yīng)該緊緊圍繞探究主題，學(xué)生在層層遞進的探究過程中，不僅對知識有充分的掌握和理解，還能養(yǎng)成質(zhì)疑的習(xí)慣和態(tài)度，使創(chuàng)新能力得以發(fā)展.思維的創(chuàng)造性，主要表現(xiàn)為思維的獨特性、新穎性和發(fā)散性.創(chuàng)設(shè)開放求異的思維環(huán)境，鼓勵學(xué)生多角度思考和獨特性思考，有利于學(xué)生擺脫思維定勢，獨辟蹊徑地解決問題.

例如在學(xué)習(xí)“大氣壓”時，教師演示覆杯實驗證明大氣壓的存在（如圖4所示），但是學(xué)生有時會產(chǎn)生質(zhì)疑：紙片是被水粘住了，不是大氣壓的原因.此時教師要抓住這個質(zhì)疑的機會，讓學(xué)生開展實驗探究，解決疑惑.教師引導(dǎo)學(xué)生在杯子的頂部開個小孔，用膠帶粘住，紙片不脫落，當(dāng)把膠帶拿開，露出小孔時，紙片瞬間脫落，由此可以排除紙片被水粘住的猜想.另外，也可以引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計另外一個實驗，將“瓶吞雞蛋”實驗裝置放在真空罩內(nèi)，用抽氣機向外抽氣時，可以看到瓶內(nèi)的雞蛋自己向外運動，然后引導(dǎo)學(xué)生進行分析.這樣通過質(zhì)疑，引發(fā)實驗探究，通過創(chuàng)新性的實驗設(shè)計，促進學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)展.

除了由課上的思維碰撞引發(fā)質(zhì)疑外，教師也可以利用生活現(xiàn)象或生活問題，培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑習(xí)慣.例如利用一些媒體的虛假廣告，對學(xué)生進行質(zhì)疑創(chuàng)新的培養(yǎng).

例如，電視上有某空調(diào)的廣告，稱“好空調(diào)”，一天只需一度電，最低耗電僅相當(dāng)于一只45W的燈泡.考慮到空調(diào)實際使用情況及估計因素，你認為其廣告詞體現(xiàn)的內(nèi)容（選填“基本一致”或“完全不一致”），因此根據(jù)其中信息可以計算出一度電可以讓空調(diào)運行小時.（結(jié)果保留整數(shù)）

通過對上述問題的質(zhì)疑，開展激勵的研討，并結(jié)合電功率的相關(guān)知識進行計算，驗證自己的猜想.不僅鞏固物理知識，還體現(xiàn)學(xué)以致用的思想，培養(yǎng)質(zhì)疑的習(xí)慣.

3.5 注重實踐拓展

教師在立足教學(xué)實際的前提下，適當(dāng)拓展教學(xué)內(nèi)容，深化對學(xué)生探究能力的培養(yǎng).可以運用多種途徑或手段將課堂實驗內(nèi)容予以有效拓展，如將實驗操作的難度進一步增加，或是設(shè)計新實驗、對比實驗等，無論選擇怎樣的拓展途徑或?qū)嶒灧绞?，根本目的依然是讓學(xué)生學(xué)會獨立思考，開展自主合作下的探究學(xué)習(xí)，激活學(xué)習(xí)潛能與創(chuàng)新意識，形成各不相同的探究思路.教師應(yīng)在給予適當(dāng)指導(dǎo)的基礎(chǔ)上，鼓勵學(xué)生自己動手開展探究實驗，探索不一樣的解決路徑，更深刻地理解與感悟.

例如，學(xué)生在學(xué)習(xí)“電動機”時，教師可以將課內(nèi)實驗與課外實驗相結(jié)合，除了處理課本中常規(guī)的電動機模型外，還應(yīng)注重課外探究實驗的開展，讓學(xué)生自制不同的電動機（如圖5所示），腦洞大開，創(chuàng)作形狀各異的電動機.讓學(xué)生在制作、展示、改進的過程中，提高操作技能和創(chuàng)新能力，體會磁場對電流的相互作用.

再如，學(xué)習(xí)“聲現(xiàn)象”時，進行課外拓展實驗（如圖6所示），讓學(xué)生自制樂器，并布置以下任務(wù).

任務(wù)一：自制簡易的管樂器，如橫笛、豎笛、梳琴、葫蘆絲等.

任務(wù)二：自制簡易的弦樂器，如吉他、提琴、琵琶、鋼琴、古箏等.

任務(wù)三：自制簡易的打擊樂器，如鼓、镲、沙錘、串鈴、水瓶琴等.

學(xué)生通過自制樂器，可以探究各種樂器的結(jié)構(gòu)和原理，如管樂器、弦樂器等它們的發(fā)聲原理是什么？音調(diào)、響度如何控制？用什么材料制作的樂器發(fā)出的聲音更優(yōu)美？通過自制樂器的過程，音樂感知力、音樂鑒賞力、音樂表現(xiàn)力和創(chuàng)造力得到提升.

3.6 善于激勵評價

要想將培養(yǎng)創(chuàng)新能力落實到日常教學(xué)活動中，教師需運用多元化的評價方式鼓勵學(xué)生的創(chuàng)新思維.激勵性的教學(xué)評價，對學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與進取心能產(chǎn)生積極的影響.中學(xué)生普遍需要教師的認可與肯定，教師應(yīng)注重開展激勵性評價，為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供動力，建立平等的師生關(guān)系，讓學(xué)生敢于在課堂上發(fā)表自身見解，敢于駁斥教師觀點.

教師的激勵性評價是學(xué)生獲得自信心的重要因素.自信心是創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要前提條件，學(xué)生只有具備信心，才能夠相信自己有解決問題的能力，進而展開對新事物的不斷探索.只有具備堅韌的毅力和足夠的信心，才能夠在探索問題的道路上克服困難，不斷前行.

例如，在學(xué)習(xí)“磁場對通電導(dǎo)體的作用”時，學(xué)生在課堂上觀察到磁場對金屬導(dǎo)體有力的作用.威海三中的李淑陽同學(xué)，認為食鹽水也是導(dǎo)體，磁場對液體導(dǎo)體是否有作用？教師對他的猜想給予鼓勵并指導(dǎo)他開展課外探究實驗（如圖7所示），經(jīng)過多次實驗改進后，最終發(fā)現(xiàn)通電的食鹽水在磁場中的旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象.通過這次實驗，這位同學(xué)不僅解決了學(xué)習(xí)的新問題，還樹立自信心，激發(fā)學(xué)習(xí)探索的興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新能力.

例如，讓學(xué)生在自制樂器時，教師可以設(shè)計以下評價問題：

（1）是否能展示自制樂器的過程？

（2）是否能清楚地介紹科學(xué)探究的思路和方法？是否具有評估實驗的意識？

（3）是否能用自制樂器演奏樂曲？

（4）視頻的錄制、剪輯等是否美觀大方？

在課堂上評價時教師引導(dǎo)學(xué)生相互評價、適時點撥，不僅能幫助學(xué)生解決問題，還能讓學(xué)生找到自信心和歸屬感，為后期創(chuàng)新能力的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ).

3.7 布置實踐作業(yè)

除了課堂教學(xué)外，還可以通過布置課外實踐作業(yè)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力.課外拓展作業(yè)強調(diào)體驗過程， 需開展搜集資料、交流、制作課件、合作實驗、小組匯報等活動.各環(huán)節(jié)都應(yīng)當(dāng)向?qū)W生強調(diào)活動的目的性， 讓學(xué)生真正體驗和經(jīng)歷實踐活動的過程，才能體現(xiàn)實踐活動的意義.如學(xué)生在學(xué)習(xí)“重心”時，除了完成課后常規(guī)作業(yè)外，還布置課外實踐作業(yè)（如圖8所示），讓學(xué)生設(shè)計探究性制作作業(yè)，利用生活物品，開發(fā)跟重心有關(guān)的小實驗，并在班級內(nèi)進行展示.

再如，學(xué)生在學(xué)習(xí)“電壓與電源”時（如圖9所示），讓學(xué)生“制作水果電池”的實踐作業(yè)， 從水果種類的選擇，金屬電極片的制作，到電壓獲得直觀證明，以及如何獲得較大的電壓，從實踐活動發(fā)起到最終展示，從課內(nèi)到課外，從初步成功到繼續(xù)改良，前后持續(xù)近兩周， 學(xué)生充分參與， 體驗實驗及實踐的全過程.

4 結(jié)束語

創(chuàng)新能力即包含批判思維和創(chuàng)新思維，是教育的最高目標，除了上述策略外，教師還應(yīng)積極探索創(chuàng)新能力培養(yǎng)的途徑，立足教學(xué)實踐，在完成課上的科學(xué)探究和課外實踐的基礎(chǔ)上，有意識地開展項目式學(xué)習(xí)、STEM教育、跨學(xué)科學(xué)習(xí)等綜合性的學(xué)習(xí)任務(wù)，提升學(xué)生問題解決的水平，讓學(xué)習(xí)中的問題與生活中真實問題進行銜接，才能真正促進學(xué)生創(chuàng)新能力走向深處.

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（收稿日期：2021-06-28）