高考对创新思维考查的分析与思考

成都市双流县棠湖中学 李久和 闫守智

中共中央、国务院《关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》中，明确指出：智育工作要转变教育观念，改革人才培养模式，积极实行启发式和讨论式教学，激发学生独立思考和创新意识，切实提高教学质量。要让学生感受、理解知识产生和发展过程，培养学生的科学精神和创新思维习惯……。物理学是自然科学的基础学科，中学物理教学要为创新人才的培养，打下坚实的知识和能力基础，要重视培养学生的物理创新思维。笔者从创新思维和物理创新思维的概念出发，分析近三年全国高考（包括上海高考）物理试题对创新思维的考查，提出高三物理教学中的建议。

一、创新思维和物理创新思维

思维是一种心理现象，是心理这种能动反映的高级形式。思维是人脑对客观事物的本质和事物内在的规律性关系的概括与间接的反映。按思维的智力品质，思维可以分为再现性思维和创造性思维。创造性思维即创新思维，它是人类思维的高级阶段，是人脑对客观事物的独特的，新奇的，超前的，具有社会价值的本质和规律的反映。而物理创新思维，就是物理思维成果具有新奇性、独立性、目的性和价值性的物理思维活动。物理创新思维包括两个方面：一是重新安排，组合已有的物理知识，创造出新的知识和形象；二是突破已有的物理知识提出新的见解、设想、思路、方法和观点等。

物理创新思维形式是物理抽象思维的概念、判断、推理，物理形象思维的具象、概象、意象，物理直觉思维的直觉、灵感、顿悟思维形式交叉和综合形式。有两种基本方式：发散思维和集中思维。发散思维包括立体思考、多向思考、侧向思考、逆向思考，集中思维包括定向思维和聚合思维。

物理创新思维的基本特点：

首先，物理创新思维具有实践性。物理学是研究自然界物质运动规律和结构的一门科学，人类在认识自然的实践活动中，建立物理概念和规律，又指导人类的实践活动，因此，物理创新思维离不开科学实验和社会实践。

其次，物理创新思维具有新颖性。即无论在思路的选择上，在思考的技巧上，在思维的方法上，或在思维的结论上，具有独特之处，具有新的见解、新的突破，具有首创性、开拓性、超前性。

其三，物理创新思维具有灵活性。物理创新思维虽然也有思维方法和思维程序可循，但对某一具体创造过程，没有固定模式和步骤，可以迅速地从一个思路跳到另一个思路，从一种情境进入另一种情境，可以正向分析，也可以逆向分析，可集中思维，也可发散思维，从多角度、多方法分析问题。

其四，物理创新思维具有综合性。物理创新思维是物理抽象思维、物理形象思维、物理直觉思维的综合，是物理知识、科学方法、思维方法的综合。

二、近年高考对物理创新思维的考查分析

物理高考考试说明指出：高考把对能力的考核放在首要位置，要通过有关知识及其应用的考核来鉴别考生能力的高低。通过近几年高考命题研究，明确提出了物理学科要考查学生的思维能力，试卷要能展示学生的思维过程。特别是99全国高考物理试卷，加大了改革力度，减少题量，让学生充分思考，增加论述证明题，考查物理思维水平，增加论述计算题的赋分值，加大思维过程的评价。近几年高考重视学生物理创新思维的考查，命题围绕创新思维的特点，选编的试题具有实践性、新颖性、灵活性、综合性。笔者对近三年全国高考和上海高考试题，对创新思维考查进行了归类分析，如表一中所示。

表一

题型	97全国	97上海	98全国	98上海	99全国	99上海
实践性 习题	14、16	一6、 二4 四2、3、4、5	14	15、17、18、19、20、21	5、7、14 17、18、19
新颖性 习题	5、18、19	一4、 三2	7、8、12 21	3、5、6、 11、12、16	6、10、16、21
灵活性 习题	4	三5	11、17	8、10、	15
综合性 习题	17、25、26	二3、 二5 七	10、20、24 25	22、25、26	20、22、24
分值总计	57分	70分	70分	92分	90分

1、 高考命题的动向分析。从表中统计看出，全国高考题考查创新思维的命题动向：（1）命题逐年增大实践性习题，以考查学生把所学知识和生产、生活实际结合的能力，实验题力求考查学生动手操作能力。（2）命题逐年增大新颖性习题，结合现代科技成果，设置物理问题的新情境，设问新颖、独特，考查学生的创新思维水平。（3）创新思维考查题总分值逐年提高，体现了素质教育对创新思维的要求，而物理学科更能考查学生创新思维能力。（4）高考把综合性试题作为考查的重点，考查学生综合运用知识，分析解决问题的能力。（5）全国高考命题紧跟上海高考命题的方向。

2、 高考题范例分析。

（1） 实践性习题：99高考第五题，要求学生知道地球大气密度随高度变化关系，把大气层分层处理，研究光在气层界面的传播规律，判断得出正确结论。此类习题。要求学生将实际问题通过联想、想象、抽象出理想化的物理模型，用概念、规律进行分析、推理，通过直觉、顿悟、对比进行判断。考查了学生创新思维的能力。

（2） 新颖性习题：99高考第21题，把匀减速直线运动设置在高速公路的新情境下，要求学生把具体问题通过想像，抽象成“反映时间内作匀速直线运动，再作匀减速直线运动，最终速度为零”。

（3） 灵活性习题：99高考第15题，设问灵活，要求考生理解匀强电场中沿电场线方向上等距离的任意两点电势差相等的基础上，通过空间想象得出“任意平面内互相平行的两条直线上任意等距离的两点电势差相等“的结论，然后建立关系式求解。要求学生从直线关系，平面关系，空间关系，进行想象比较、推理、判断。考查了学生对知识的理解深度和创新思维水平。

（4） 综合性试题：99高考第24题，要求学生根据题中给出的各种粒子在磁场中的运动的共性和个性分析（发散思维），寻找符合题意要求的两个粒子的运动过程和轨迹的关系（集中思维），通过空间关系，时间关系，综合求解（多向思维）。

综上所述，学生创新思维考查主要体现在：A 、从实际问题建立理想化的物理模型，B、时间和空间想象能力。C、多向思维和聚合思维的水平。D、根据物理问题需要建立各种联系的能力。要求学生理解物理概念和规律，掌握研究物理问题的方法，具有创新思维习惯。

三 高三物理教学培养学生创新思维的思考

高三物理教学是学生理解掌握物理系统知识，培养学生思维能力的重要阶段。在创新教育理论的指导下，创造性地进行高三物理教学活动，要以教材为依托，加强学生对物理知识形成的理解和掌握，加强学生认知结构的形成，完善知识结构系统，坚持理论联系实际，改革课堂教学模式，改进课堂教学方法，培养学生的创新思维能力。

1、加强教材的复习，培养学生的创新思维

物理学研究中的创新思维，是指探求创新的物理知识的思维活动，是开拓人类物理认识新领域，开创人类物理认识新成果的思维活动，包括提出新的物理问题，设计新的物理实验，发明新的物理技术，形成新的物理概念，创建新的物理理论，运用新的物理方法，作出新的物理解释等。

物理学习。不仅要掌握物理知识，更重要的是理解、掌握、运用科学家们研究物理问题的思维方法，培养分析、解决物理问题的能力。而教材系统的阐述物理问题解决、物理知识形成的思维过程，是展示物理创新思维的重要载体，高三物理教学绝不能甩开教材，应加强教材的复习。

首先，编写阅读教材提纲，教给学生阅读教材的方法，指导学生的阅读。要让学生明白阅读教材的重要性。理解前人如何提出问题、如何解决问题，理解解决物理问题的思维过程和方法、概念和规律的形成过程。例如速度概念的建立，为了比较物体运动快慢（提出问题），有两种方法（发散思维）：一种是在位移相同情况下，比较所用时间的长短；另一种是在时间相同的情况下，比较位移的大小。科学家们选择后者（直觉思维），通过抽象和概括建立速度概念（抽象思维）。再如伽俐略研究变速直线运动，首先提出什么是最简单的变速直线运动，利用逻辑推理，得出重物不会比轻物下落得快，利用直觉思维，判断出速度随时间均匀变化的运动为匀变速运动，利用数学方法和物理实验研究匀变速直线运动的特征，总结出变速直线运动的规律。

其二，研究典型问题，培养创新思维。指导学生运用知识、方法得出重要推论。例如，由力的平行四边形法则，推出力的三角形法则、多边形法则，由矢量和推出矢量差的计算。再如，由牛顿运动定律和运动学公式，导出动能定理、机械能守恒定律、动量定理、动量守恒定律。对重要定律要引导学生讨论不同表达式的含义。例如，动量守恒定律表达式：m₁v₁+m₂v₂=m₁v₁^/+m₂v₂^/和m₁（v₁^/- v₁）= m₂（v₂- v₂^/）的物理意义。再如，机械能守恒定律的两种表述：E₁=E₂ 和 E_P1-E_P2=E_K2-E_K1的物理意义。

其三，完善认知结构。认知理论认为，学习就是认知结构的形成过程。高三物理教学要完善学生的认知结构。首先物理认知结构包括知识结构，科学方法结构和思维方法结构。知识结构是指物理现象、物理实验、物理概念、物理规律等形成知识的体系。科学方法结构是物理概念形成，物理规律建立对应的科学方法，包括具体方法、逻辑方法、分析解决问题方法。物理思维的基本方法包括分析与综合的方法、比较与分类的方法、抽象与概括的方法、推理与判断的方法、臻美的方法、等效替代的方法等。

2、改革教法，培养创新思维。

独立思考是有所发现，有所突破，有所创新的前提，独立思考是创新思维的基础。物理问题解决过程中，往往经历推理、判断、想象、试错、猜测等思维过程，直觉思维是创新思维的灵魂。传统教学忽视了独立思考的培养，扼杀了学生的灵感思维，所以，必须改革教法，培养创新思维。

首先，采用启发讨论式教学，激发学生思考。传统教学的重要不足，是教师代替了学生的思考，学生只是记住了教师讲授的知识，限制了学生的独立思考。教学中应引导、启发学生提出问题，课堂上要留给学生充分思考的时间和空间，创设民主、和谐、宽松的教学环境，鼓励学生讨论和辩论，活跃学生思维。

其二，留有余地，逼迫学生思考。要改变传统的一讲到底，题海战的做法。教师讲授不宜过细、过全，要给学生留有思考、探索和自我开拓的余地。教师讲授要突破重点和难点，讲清知识的脉络和主要知识结构，以及分析解决问题的思路。指导学生对知识进行总结，对典型问题理清思路，鼓励学生自行设计习题、设计新的实验。

其三，抓住学生灵感的火花，培养直觉思维。杨振宁先生曾说：“由于传统习惯，亚洲学生，特别是中国学生，喜欢复杂的推演的东西，这对自己，对科学的发展都是不利的。因为它违反了物理学的规律，物理学本身是现象而不是推演”。物理学理论的建立往往是从灵感和直觉开始的，离开了灵感很难创新，教学中要让学生体会科学家研究中的灵感，认识直觉在科学研究中的重要性。例如，传说中牛顿从苹果落地想到天体运动，产生灵感，从而把天上运动和地上运动统一起来。教学中要重视科学研究的思路，提出科学假说 科学推理 实验验证 科学理论，科学假说应当在科学实验、自然现象和深刻思考的基础上，才可能产生顿悟和灵感的火花，才可能提出科学假说，而假说又必须经过科学推理和实验验证，才能上升为科学理论。在新知识教学中，我们可从学生的直觉开始研究物理问题，在习题教学中也可从直觉开始，但要防止学生一味的猜测。

3、坚持理论联系实际，培养学生的创新思维

毛泽东认识论告诉我们，人的认识活动过程就是实践—理论—实践……的过程。只有坚持理论联系实际，才能培养学生的创新思维。而学生学习物理的实践活动包括物理实验、生活实际和习题练习。首先，加强物理实验的教学。在高三复习中，要求学生理解掌握演示实验和分组实验的原理、方法、操作外，应启发学生运用所学知识，根据需要自行设计有关的物理实验，切实做好教材规定有关实验外，开放实验室，创造条件，让学生充分独立思考，主动探索，动手操作。其次，把物理知识同学生的生活实际、社会实践、现代科学的最新成果结合起来。其三，加强习题教学。习题训练是学生掌握知识、培养思维、提高能力的重要环节。精心选择习题的同时，指导学生对习题充分讨论，引导学生进行一题多解、一题多变、一题多思。对典型习题讲评，充分展示分析问题的思维过程，总结思维方法，提高思维能力。下面举一简单例子，说明一题多解和一题多变。

例题：质量为m的小球以初速度v₀竖直下抛，空中运动时间t内，求速度变化的大小和方向。

一题多解：

（1）、定向思维，由Δv=v-v₀求解。

（2）、逆向思维，由加速度定义式求解。

（3）、发散思维，由动量定理求解。

一题多变：

（1）、发散思维，求自由落体运动任意一秒内速度变化的大小和方向。

（2）、类比思维，求自由落体运动任意一秒内动量变化的大小和方向。

（3）、聚合思维，求平抛运动和竖直上抛运动，任意时间t内动量变化的大小和方向。