孫 斌

(張家港市南沙中學 江蘇 蘇州 215632)

創(chuàng)新，是當前世界發(fā)展的主題，綜合國力的競爭急切需要大批的創(chuàng)新人才為其服務.所謂創(chuàng)新人才，是指具有創(chuàng)新意識、創(chuàng)造思維和創(chuàng)新能力的人才[1].其核心是創(chuàng)造思維，它是創(chuàng)新人才的基礎素質，培養(yǎng)創(chuàng)新人才的核心就是要培養(yǎng)人的創(chuàng)造思維.其培養(yǎng)任務已經由大學悄悄地向中小學前移.

物理學是培養(yǎng)和發(fā)展學生創(chuàng)造思維的基礎性科學，學生叩開物理學殿堂之門，是從學習初中物理開始的.而實驗教學是初中物理教學的重要組成部分，是培養(yǎng)學生創(chuàng)造思維的最佳載體.但是，由于初中物理教師的教學理念還跟不上當前教學改革的實際，實驗教學的方法和內容還比較陳舊，按圖索驥的實驗操作并沒有給學生帶來能力上的提升，它已經成為初中物理實驗教學改革的瓶頸，阻礙了創(chuàng)新人才的脫穎而出.

1 傳統(tǒng)的實驗教學不適應創(chuàng)新人才的培養(yǎng)

長期以來，傳統(tǒng)的實驗教學方式以講實驗代替做實驗，以多媒體課件代替學生分組實驗，以教師實驗代替學生小組探究實驗.呈現(xiàn)了教學目的功利化、教學方式低效化、教學評價單一化.缺失了學生認知過程中的主觀能動性，束縛了學生創(chuàng)造能力的發(fā)揮，這種教學方式已經不適應創(chuàng)新人才的早期發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng).

1.1 教學目的功利化虛化了實驗教學

教學目的功利化的外在表現(xiàn)就是分數(shù)至上的教學觀念.采用傳統(tǒng)的實驗教學方法從應試角度來分析，短時間內能機械化、強化式的傳授實驗操作的基本原理、基本要領、實驗結論、實驗細節(jié)等，在應試環(huán)節(jié)能取得差強人意的效果，為此，很多課堂上，實驗教學取而代之的是實驗視頻的播放.這種方式短期內不一定會對學生的學習造成明顯的影響，但是從學生的實驗素養(yǎng)和創(chuàng)新思維的培育和提升角度而言，卻是捉襟見肘，而且不利于學生的可持續(xù)發(fā)展.

1.2 教學方式低效化弱化了實驗教學

在初中物理課堂教學中，學生的學習方式主要為接受式學習和探究式學習這兩種.而傳統(tǒng)教學強調的是接受式學習，輕過程、重結果，死記硬背，機械訓練，題海戰(zhàn)術.影響了學生的學習興趣和求知欲望，扼殺了學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)造能力.這種教學方式的呈現(xiàn)主要基于兩個原因：

(1)實驗操作環(huán)境和設施器材的硬件要求

探究式實驗教學，需要學校有較為健全的實驗環(huán)境和實驗器材，學校需要配備相應的實驗員，如果實驗員不夠專業(yè)或者不夠敬業(yè)的話，實驗員的角色往往是由任課教師擔任.很多器材有損耗、短缺等，臨時購置、配備、報銷等，都需要很多的時間與精力，直接導致硬件保障不到位而耽擱.

(2)教師專業(yè)態(tài)度和主觀意識的軟件保障

探究式的實驗教學需要教師充分分析實驗的價值和目標，結合學生的實際學習能力和學習態(tài)度，鎖定教學流程和教學策略.為了較好地達成預設效果，在有限的課堂時間內完成相應的教學任務，對教師和學生都提出了較高的要求，關鍵是教師對課堂的駕馭能力和臨場生成的處理、應變能力，而現(xiàn)實總是與預設大相徑庭，甚至背道而馳、得不償失.

結合以上兩個原因，久而久之，在常態(tài)課堂中，很多教師自然就選擇講授式的實驗教學，實驗教學無形之中就被弱化了.

1.3 教學評價單一化淡化了實驗教學

課堂教學是一個準備實施、目標達成的完整系統(tǒng)，教學評價要能反映教學目標、教學要求、教學規(guī)律，強調重視學生的人格和個性，鼓勵發(fā)現(xiàn)、探究與質疑，以利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力.但是，傳統(tǒng)型的實驗教學評價，其評價的內容只強調從實驗中獲得了哪些結論，評價的標準只強調共性和一般趨勢，評價的方法仍然以傳統(tǒng)的筆試為主，過多地依重結果.這樣的教學評價忽視了學生獲得實驗結論的實際能力、創(chuàng)新意識、習慣態(tài)度等綜合素質的評價，忽視了學生個體差異和個性發(fā)展的價值.這樣的評價結果導致了實驗中能獨立操作的學生和完全不會操作或沒有進行分組實驗的學生沒有什么區(qū)別，因為他們都可以通過死記硬背而知道實驗的結果.這種單一化的教學評價勢必造成學生對物理實驗教學的淡化，這與創(chuàng)新人才的培養(yǎng)目標格格不入.

2 創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)呼喚實驗教學的改革

事實上，做實驗比講實驗確實要花費更多的時間和精力，而且在得到結論方面“做”不如“講”來得簡潔而明確.在課時少、任務重的應試教育氛圍中，講實驗確實存在一定的市場.但是，學生所獲得的感性認識、創(chuàng)新意識、探索能力和動手技巧等，是不可能從講實驗中得到，只能在做實驗中獲取.只有通過卓有成效的實驗教學，才能使物理課堂真正成為知識創(chuàng)新、傳播和應用的基地，成為發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)創(chuàng)新人才的高地，其出路必須改革實驗教學.

2.1 實驗教學的改革要從課程理念中求突破

我們呼喚實驗教學的改革，就是為了貫徹新課程理念，突出學生主體地位的需要.教學理念是教學行為的靈魂，它對教學起著指導和統(tǒng)率的作用.

《義務教育初中物理課程》的基本理念是：注重全體學生的發(fā)展，改變學科本位的觀念；從生活走向物理，從物理走向社會；注重科學探究，提倡學習方式多樣化；注意學科滲透，關心科技發(fā)展和構建新的評價體系[2].實驗教學的改革首先必須從上述課程理念中求突破，保證學生有主動獲取知識的過程，這個過程就是學生親自動手做實驗.只有學生親身做實驗，學生才會真正開動腦筋，積極主動地去學習，才能確保學生在實驗教學中的主體地位，才能從中培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度和嚴謹治學的科學精神.

2.2 實驗教學的改革要從教學評價中謀發(fā)展

我們呼喚實驗教學的改革，就是要從改革實驗教學的評價中促進學生的全面發(fā)展，并落實到“一切為每一個學生的發(fā)展”和“一切為學生的全面發(fā)展”中.

實驗教學與一般教學不同，實驗教學是以具體實驗為載體的師生互動過程，是一個科學探究的過程，是學生直接經驗的形成過程.對其評價不能從實驗過程中游離出來，而是要回歸到實驗教學的完整過程中.要重視評價學生獲得直接體驗的探索過程，不能單純評價實驗的結果，不能把評價看成是實驗教學的終結，而是要通過反饋去改進實驗教學.并通過具體的評價標準和評價內容，選擇可行的評價工具和評價方法，收集學生翔實的互動信息和活動表現(xiàn)，促進學生個體的全面發(fā)展和全體學生的共同發(fā)展.就現(xiàn)在常態(tài)化的紙筆化考查情況下，我們需要從兩個維度來優(yōu)化我們的教學評價.

(1)常態(tài)課堂，注重實驗過程的多元化評價

在教學過程中，注重對學生參與實驗操作和設計上的充分肯定，善于挖掘學生參與的亮點，以此激發(fā)學生的參與度和思維度，引領學生實驗素養(yǎng)的提升.在學生實驗活動中的各個維度，我們需要抓住學生參與實驗過程的每個環(huán)節(jié)，以學助教、以評勵學.比如，在探究凸透鏡成像規(guī)律過程中，以下幾個環(huán)節(jié)都可以挖掘學生的參與度，都可以激勵學生的再深入.

步驟1：參與實驗的初步體驗，學會在體驗中提出科學合理的猜想.讓學生分別用凸透鏡觀察近處的字、稍遠的圖片，再觀察一下遠處的景物，此時請學生結合觀察到的現(xiàn)象提出科學合理的猜想.即凸透鏡成像的成像特點可能與物距有關.

步驟2：參與實驗的合理操作，學會在自己的摸索與思考下，較快地摸索出合理的操作細節(jié).比如，學生在參與中，不斷地改變物距，然后再去通過移動光屏來找到相應物距下最清晰的像.學生不能一邊移動物距、一邊移動光屏.

步驟3：引導學生對不同物距和像距、成像特點歸類，總結出成像特點，并再次用其他實驗數(shù)據進一步驗證自己所得出的實驗結論.善于對多組數(shù)據的分類與總結是學生實驗素養(yǎng)的一個重要體現(xiàn)，需要教師在常態(tài)的實驗教學過程中，逐漸引領提升.

類似上述的過程性評價和啟發(fā)是我們優(yōu)化實驗評價的關鍵之一，類似的過程和細節(jié)，都需要教師在常態(tài)過程中用發(fā)現(xiàn)智慧的眼光不斷去挖掘學生的智慧.

(2)考查形式，注重實驗價值的多維度凸顯

紙筆化考查仍然是目前最好的評價學生的方式之一，在我們沒有辦法去改變紙筆化考查制度和形式的情況下，我們需要更科學的評價形式和評價標準來凸顯實驗學習的重要性和價值性，以此促使學生和教師對實驗學習的高度重視.比如，在考查學生對刻度尺的正確使用時，我們可以通過如下的方式來考查，以此凸顯學生實驗素養(yǎng)的重要性.

【例1】用刻度尺測量鉛筆的長度，測量方法正確的是( )

類似的實驗再現(xiàn)避免單純的考查對使用要領的死記硬背，而是通過圖片將實驗情境呈現(xiàn)給學生，讓學生通過觀察、對比、思考，達到實驗操作技能的精準考查.

2.3 實驗教學的改革要從轉變方式中找策略

我們呼喚實驗教學的改革，就是要從學生學習方式的轉變中找到培養(yǎng)創(chuàng)新人才的策略.這種學習方式的轉變就是變接受式學習為探究式學習，激發(fā)學生的求知欲，調動學生在實驗探究中提出和解決問題的積極性與創(chuàng)造性.要變教師的講實驗為學生的做實驗，讓學生親力親為，在實驗探究中發(fā)展學生的動手能力和探究能力.要變收斂思維為發(fā)散思維，突破習慣思維的限制，讓學生在實驗探究中釀出新的構思，提出新的方法，發(fā)展學生的想象力和思維力.也就是說，在初中物理實驗教學中，要通過多種途徑，轉變學生的學習方式.要多一點發(fā)現(xiàn)，少一點接受；多一點過程，少一點結論；多一點探究，少一點驗證；多一點啟發(fā)，少一點填鴨.這樣的方式轉變，會使創(chuàng)新人才脫穎而出.

3 實驗教學的改革要重視創(chuàng)造思維的培養(yǎng)

享譽海內外的杰出科學家錢學森十分關心創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，提出要從思維科學入手[3].北京師范大學何克抗教授在《現(xiàn)代教育技術與創(chuàng)新人才培養(yǎng)》一文中提出：成就創(chuàng)新人才的核心要素是創(chuàng)造思維，它包括發(fā)散思維、形象思維、直覺思維、邏輯思維、辯證思維和縱橫思維這6個要素[4].在這6個要素中，發(fā)散思維主要用于解決思維過程的方向，辨證思維和縱橫思維主要用于提供解決復雜問題的策略，形象思維、直覺思維和邏輯思維主要用于構成創(chuàng)造性思維過程的主體.初中物理實驗教學的改革，就要圍繞這一個方向、二個策略、三個主體展開.

3.1 培養(yǎng)發(fā)散思維 找準思維方向

傳統(tǒng)教學較重視收斂思維(集中思維、求同思維、正向思維)的訓練，而忽視發(fā)散思維(求異思維、逆向思維、多向思維)的培養(yǎng).實驗教學的改革首先得從發(fā)散思維的培養(yǎng)上去探索.因為只講收斂思維，只能使學生的認知永遠停留在前人的水平上.沒有發(fā)散思維，就不會有任何創(chuàng)造性的萌芽和創(chuàng)造性的成果.可以說一切創(chuàng)造都起源于發(fā)散思維.它能解決思維過程的方向問題.

例如，對法拉第“電磁感應”現(xiàn)象實驗教學的設計，筆者先圍繞“磁能否生電？怎樣才能使磁生電？”這兩個問題展開，并做如下設計：把導體放在磁場中憑什么來判斷是否產生電流？(電流表)導體應怎樣放在磁場中？是平放？豎放？斜放？導體在磁場中是靜止？運動？怎樣運動？然后針對上述問題讓學生設計圖1所示裝置實驗，探索在什么條件下導體在磁場中產生電流.并在實驗過程中提出下列問題讓學生思考：上述實驗能說明磁生電嗎？在什么條件下才能磁生電？為什么導體在磁場中左右、斜著運動時能產生感應電流，而上下運動或者靜止時卻不能呢？如果把磁感線想象成一根根實實在在的線，把導線想象成一把刀，表達起來會更方便嗎？如何表達？通過此實驗能得出什么結論？上述的實驗設計，以學生熟悉的電生磁實驗，進行逆向的發(fā)散思維，讓學生從中找準了磁生電實驗的方向問題.

圖1 探究電磁感應實驗裝置

3.2 培養(yǎng)辯證縱橫 凸顯思維策略

發(fā)散思維之所以能給思維過程指引正確方向，是依靠同中求異、正向求反、多向輻射.這里的同與異、正與反、收斂與輻射都構成了矛盾的兩個側面，這正是辨證思維的具體體現(xiàn)，它能解決思維過程的策略問題.

例如，磁場對電流作用力的方向與磁場方向、電流方向之間關系的實驗，如圖2中A所示.

圖2 磁場對電流作用力示意圖

其中的磁場方向由N極指向S極，方向向下，電流圖示為箭頭，方向向前，力的方向向右.改變電流方向，圖示為箭尾，方向向后，此時力F的方向由圖A中的向右變?yōu)橄蜃?，如圖2中B所示.圖2B是對圖2A的一次否定，力的方向隨電流方向的改變而改變.再將磁極對調，上面S極，下面N極，磁場方向由圖2A中的向下變?yōu)橄蛏希娏鞣较虮３植蛔?，仍然向?發(fā)現(xiàn)力的方向也隨之發(fā)生改變，由圖2A中的向右變?yōu)橄蜃螅鐖D2C所示.圖2C也是對圖2A的一次否定，力的方向隨磁場方向的改變而改變.最后改變圖2C中的電流方向，圖示為箭尾，方向向后，此時力F的方向由圖2C中的向左變?yōu)橄蛴遥鐖D2D所示.圖2D對圖2C的一次否定，力的方向隨電流方向的改變而改變.而圖2D又是對圖2A的二次否定，力的方向隨電流和磁場方向的同時改變而保持不變，這就是圖2D是對圖2A的否定之否定，為肯定.同理，圖2C也是對圖2B的二次否定，為肯定.這就是物理實驗教學中的辯證思維策略.其實，這樣的思維策略在初中物理的實驗教學中可隨手拈來.如有關密度實驗的思維策略為物質與世界，有關二力平衡實驗的思維策略為運動與靜止，有關速度實驗的思維策略為聯(lián)系與規(guī)律，有關凸透鏡成像實驗的思維策略為量變與質變，磁體有2個磁極，不能獨立實驗的思維策略為對立與統(tǒng)一，質量與密度的思維策略為共性與個性，探究歐姆定律實驗的思維策略為內因和外因等.對于比較復雜的問題，可采取縱橫思維的策略，將實驗的對象通過縱向思維和橫向思維的綜合，提升其創(chuàng)造思維的水平.

例如，成像問題的實驗設計，可通過凸透鏡成像實驗，改變物距(u>2f，u=2f，f

圖3 凸透鏡成像橫向對比

從中歸納出凸透鏡成像規(guī)律，這就是橫向思維.還可通過凸透鏡與平面鏡、凹透鏡成像特點的縱向比較，提升思維水平的層次.凸透鏡既能成放大、縮小、等大的實像，還能成放大的虛像，但不能成縮小和等大的虛像.而凹透鏡只能成縮小的虛像，平面鏡只能成等大的虛像，如表1所示，這就是縱向思維.將圖3和表1結合起來進行思考，就是縱橫思維策略.它能為復雜問題的解決提供哲學指導思想與心理加工策略.

表1 凸透鏡、凹透鏡和平面鏡成像特點

3.3 培養(yǎng)3種思維 抓牢思維主體

直覺思維、形象思維和邏輯思維這3種思維構成了創(chuàng)造思維過程的主體.依靠直覺思維，能形成靈感或頓悟，它是創(chuàng)造思維的源泉；創(chuàng)造活動中的關鍵性突破又往往來自于形象思維，而創(chuàng)造性目標的最終實現(xiàn)還離不開邏輯思維的指引、調節(jié)與控制的作用.所以，在初中物理實驗教學的過程中，必須抓牢這3種思維品質的培養(yǎng).

例如，在阿基米德原理的教學中，筆者設計了圖4所示的實驗裝置.

圖4 自制阿基米德探究演示儀

用玻璃缸①代表浴盆，燒杯②代表阿基米德的身體.讓學生還原阿基米德在坐下浴盆的瞬間突然頓悟的情景：玻璃缸(浴盆)中水面升高的體積很可能等于燒杯(阿基米德身體)浸入水中部分的體積.水面升高部分的體積V排和身體浸入水中部分的體積V物這兩件事，從表面上看互不相干，但是阿基米德通過整體把握與直觀透視的方法，卻在瞬間發(fā)現(xiàn)了二者之間的內在聯(lián)系V物=V排，這就是直覺思維.而圖4所示的實驗設計，就是要讓學生悟出燒杯浸入水中部分的體積與玻璃缸中水面升高的體積之間究竟有何關系？培養(yǎng)的正是學生的直覺思維.

那么，如何證明二者之間的內在聯(lián)系V物=V排呢？筆者啟發(fā)學生設計了圖5和圖6所示的實驗.

圖5 溢水法測量

圖6 排水法測量

在圖5中，將燒杯②裝滿水(水中加少量紅墨水，便于正確讀出量筒刻度)后放入玻璃缸①中；使小石塊③浸沒在水中，如圖5(a)所示.再將玻璃缸中被排出的水倒入量筒④，量筒中水的體積即為所測的V排，如圖5(b)所示.該體積就等于浸沒在水中的小石塊的體積V石，即V石=V排.在圖6中，先在量筒內倒入適量的水，讀出示數(shù)為V1，如圖6(a)所示.再將小石塊浸沒在水中，讀出示數(shù)V2，如圖6(b)所示.將兩次的示數(shù)相減，就是小石塊的體積V石=V排=V2-V1.這為阿基米德原理的得出找到了等量關系.上述的實驗設計也可能是阿基米德實驗的原型.該實驗設計培養(yǎng)的正是學生的形象思維.

筆者還啟發(fā)學生設計了利用曹沖稱象的典故來得出阿基米德原理，如圖7所示.由于大象很重，當時還沒有這樣大的秤可以直接稱.曹沖的辦法是：先把大象拉到船上，記下船的吃水深度；再用許多石塊代替大象，使船達到同樣的吃水深度；最后稱出這些石塊的總重，也就知道大象的體重了.在這里，曹沖采用了等量代換的方法，象或石塊越重，船的吃水深度越深，被船排開的水就越多.而載了象或石塊的船受到的總重力是靠浮力來平衡的，所以此時船受到的浮力就等于吃水深度所排開水的重力，即F浮=G排.上述思維過程所培養(yǎng)的正是學生需要感悟的邏輯思維.

圖7 曹沖稱象

直覺思維、形象思維和邏輯思維都是人類思維的3種基本形式，也是實現(xiàn)創(chuàng)造思維的主要過程，已經成為培養(yǎng)創(chuàng)新人才進行創(chuàng)造思維的主體.

綜上所述，創(chuàng)新人才的早期培養(yǎng)，關鍵是要提高學生的創(chuàng)造思維水平.就初中物理教學而言，其主要出路是在實驗教學的改革.通過改革，培養(yǎng)學生的發(fā)散思維，解決思維的方向問題；培養(yǎng)學生的辯證思維和縱橫思維，解決思維的策略問題；培養(yǎng)學生的直覺思維、形象思維和邏輯思維，解決思維的主體問題.通過改革，在學生的頭腦中就會形成一個優(yōu)化的創(chuàng)造思維結構，從而為創(chuàng)新人才的脫穎而出營造一個良好的科學環(huán)境.