论实验教学中青少年创造性思维能力的培养

论文总字数：10415字

摘 要

培养青少年较强的创造性思维能力是塑造创新人才的重要环节,同时也是教育工作者的重要职责之一。当前我国青少年创造性思维水平整体不高，而提升创造性思维能力是个系统工程，笔者从实验教学的角度，结合自然科学研究过程和心理学方法，给出了提高青少年创造性思维能力的若干建议：培养学生“有条件的怀疑”精神；教育学生正确对待实验中的“机遇”；引导学生辩证对待实验对于理论的“验证性”；训练学生运用非逻辑思维方法进行科学思维能力的培养。

关键词：创造性思维；非逻辑思维；培养方法和途径；实验教学

On the Cultivation of Teenagers’ Creative Thinking

During Experimental Teaching

YANG Yun

(School of Politics and Public Administration, Huaiyin Normal University, Huai an, Jiangsu 223300)

Abstract: The cultivation of innovative talents is one aspect of the important responsibilities of the educators, as well as an important of training creative talents. Currently, the whole level of Chinese teenagers’ creative thinking is not high, and improving the creative thinking is a comprehensive process. The paper probes into the cultivation of the students’ creative thinking during the experimental teaching from the perspective of scientific philosophy and the psychology, and puts forward some suggestions to raise the students’ creative thinking during the experimental teaching: cultivating the students’ spirit of conditional disbelief; proper treatment of opportunities in the experiment; dialectical treatment of the verifiability of experiment for its theory; application of non-logical thinking method in scientific thinking.

Key words: creative thinking, logical thinking, cultivating ways and means, experiment teaching 前言

习近平同志访问欧洲时曾对范龙佩说：“中国和欧盟要做改革伙伴，在各自改革进程中相互借鉴、相互支持，为世界各国开风气之先。纵观世界历史，一个国家无论多么强大和富有，一旦它放弃改革创新，就会走进死胡同”。胡锦涛同志也曾指出，“提高创新能力，建设创新型国家”是“国家发展战略的核心，是提高综合国力的关键”。江泽民同志也曾强调：“迎接未来科学技术的挑战，最重要的是要坚持创新，勇于创新。创新是一个民族的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力”^[1]。对于创新的意义，我们深有体会，对于如何创新，人们尚在不断地探索着，因为它的确是个重大的课题，需要我们多视角的研究、多维度的努力。进行创新创造，激励性的政策、倡导创新的文化氛围固然十分重要，但同样毋庸置疑的是，创新型人才的培养一定是获得创新性成果、建设创新型国家的基础。因而，培养创新型人才便成了我们教育工作者的重要职责之一。但遗憾的是，摆置在我们面前的现实却是如此让人哑然：中国学生的创新能力远逊于许多国外同龄群体。中国青少年研究中心主任、研究员郗杰英表示，创新对于一个国家来说确实是非常重要的一件事情，中国青少年现在创新水平总的来说还处在不太高的水平上。郗杰英指出，这与我国的家庭教育、学校教育、社会教育的各方面都有关联，最重要的是我们对孩子创新想法的鼓励不足。在学校教育、家庭教育阶段更多的是要求孩子听话，孩子的创新思维或者一些与众不同的想法往往被压抑掉了，使孩子创新的想法在萌芽之中就消失了。

创新，要求创新主体须有创新的意识和创新的能力，从心理学与发生学的角度看，人的创新意识和能力的强弱与人的创造性思维活动能力高低有密切关联。鉴于高中、大学阶段的学生已然有了一定的知识（特别是自然科学知识）积淀和世界观基础，因而在高中及大学阶段对学生进行现实的（而非抽象意义上的）创新精神与创新能力的培养十分重要。有鉴于此，笔者现从心理学和科学哲学的视角探讨实验教学中学生创造性思维能力的培养问题，希冀对我国创新性人才的培养及创新型国家的建设有所裨益。

一、创造性思维概述

创造性思维是创新主体进行创造活动的基础，特别是在现代科学不再主要依靠生活与技术经验的时代（古代科学成果的诞生很多是直接建立在生活与技术经验基础上的），它是人们获得创新性成果的重要前提。那么，何谓创造性思维呢？在认识创造性思维之前我们先简单了解思维以及思维在心理学上的分类。思维是借助语言、表象或动作实现的、对客观事物概括地、间接地认识，是认识的高级形式。^[2]思维在心理学上根据不同的标准可分为以下几种：直观动作思维、形象思维和逻辑思维，经验思维和理论思维，辐合思维和发散思维，常规思维和创造思维。下面介绍一下创造性思维的定义和分类。

创造性思维是指思维主体突破传统的逻辑通道和思维习惯，以新的方式解决前人未解决问题的思维过程和方法，它是人类创造活动的灵魂和核心。

创造性思维有两种形态，一是以逻辑思维为主的创造性思维形式，它内在所具有的演绎外推、归纳推理、类比推理等逻辑推理形式使科技领域产生了不少创造性的发现。如：亚当斯和勒维列运用数理逻辑方法对海王星的预言，门捷列夫关于钪、镓、锗等元素的预言等无不是以演绎外推为主的创造性思维导致重大发现的例证。第二种则是以非逻辑思维形式——形象思维、直觉、灵感等为主的创造性思维形式。20世纪相对论、量子力学两大物理学革命成果的获得历程、化学家凯库勒苯的结构简式的发现等无不表明：非逻辑思维形式在现代科学发现中扮演着至关重要的角色。事实上，作为创造性思维形式之一的非逻辑思维已成为科学发现的重要源泉。有人甚至预言，古希腊盛行的直觉思辨思维模式将被重新启用，科学创造的思维模式将实现“辩证的复归”。其实，爱因斯坦、玻恩、玻尔、丁肇中等著名的科学家早就多次疾呼重视直觉思维、灵感等非逻辑思维形式在科学创造中的作用。爱因斯坦：“要通过这些定律，并没有逻辑的道路，只有通过那种以对经验的共鸣的理解为依据的直觉，才能得到这些定律”。^[3] 丁肇中：“计算机之父图林杰出的开创性和惊人的直觉洞察力，使他的很多思想由于超出当时人们的理解能力而一度默默无闻，结果弄得二三十年后一些人的独立研究成果似乎不过是在证明他的思想的超时代程度”。^[4]

总之，创造性思维能力是创新主体获取创新成果的基础，适时地、多层面地培养学生的创造思维能力是教育工作者不可却让的职责。然而笔者通过整理一些资料发现我国目前青少年创造想思维水平虽有所提高，但和发达国家相比还有很多不足。

二、我国青少年创造性思维能力的现状

根据相关研究及所做的实证调研，笔者发现我国青少年创造性思维发展能力的现状有以下特点：

第一，我国青少年创造性思维水平整体不高

由于我国特殊的文化背景，大多数高中阶段的学生以课本学习为主，教学中很多教师则以追求升学率为主，实验课上只是照本宣科，课堂死气沉沉，教学模式传统而单一。大学中，真正具有创新意识和注重学生创造性思维能力培养的教师同样少之又少。一项调查显示：当前许多高校的教师在教学方法上仍以课堂讲授为主，且大多数教师在讲课时不会留出学生自主学习的空间，这就导致了学生思维堵塞，缺少质疑的品质，变通能力不够好，从而影响了学生创造性思维和创新能力的培养。综合看来，我国青少年创造性思维水平在整体上是不高的。

第二，我国青少年创造性思维能力发展违背一般规律

国外相关研究表明，青少年的创造性思维能力发展应该呈持续增长状态，大学阶段到达顶峰，之后平稳发展。而据国内研究表明，我国青少年的创造性思维发展水平是随着年级增长而这样发展的：从小学四年级到高二一直呈增长状态，高三略有下降，而且青少年创造性思维水平在不同的发展阶段，发展速度不同，四到六年级、初一到初三年级发展的速度较快，高中阶段发展呈稳定状态，大学阶段与高中阶段相比略有下降。^[5]由此可知我国青少年创造性思维能力发展违背一般规律。

第三，我国青少年创造性思维的发展缺少后发优势

根据大量的研究资料发现，我国青少年创造性思维的发展缺少后发优势，这主要体现在科技原创领域和技术再创新方面我国中青年乃至老年科技工作者远逊于国外科技工作者。在科技原创领域，多年的实践证明，我国中青年乃至老年科技工作者往往缺乏原始创新意识，原创性成果少于国外。自然科学方面诺贝尔奖为零的事实不得不使我们正视青少年这方面的缺陷。在技术再创新方面，青年人才借鉴外国技术进而研发新产品的能力普遍低于国外，显示青少年在创造性思维的发展方面缺少后发优势。

由上可知，我国青少年创造性能力方面尚有很多缺陷，注重青少年创造性思维能力的培养是一个十分重要的时代话题。然而，青年学生创造性思维能力的培养是个复杂的系统工程，它需要我们全方位努力、多角度的思考。下文仅从实验教学的角度对其进行一定层面的探讨。但笔者认为，关于青少年创造性思维能力的培养，我们尚可以从人体学、创造学等视角进行更为全面的探究。

三、实验教学中提高学生创造性思维能力的若干建议

从实验的本意而言，“实验方法是人们根据一定的科学研究目的，运用一定的物质手段，在人为控制或变革客观事物的条件下获得科学事实的方法” ^[6]。就科学发现的获得过程而言，实验方法的目的在于验证假说，从而获得创新性理论成果。在高中、大学阶段，虽然实验的主要目的不在于获得科学发现（高中、大学阶段实验之目的主要在于通过对已有理论的实验验证，强化对已有真理性认知的理解，掌握实验的基本方法，它们更多地是一种复核性实验，这也是笔者认为的其与研究性实验的主要区别），但我们同样应注意学生创造性思维能力的培养问题，唯有如此，才能孕育同学们良好的创造潜能。“思维意识是行动的先导”，笔者认为，在实验教学中，我们可以从两个大的方面加强对学生创造性思维意识的培养与教育。

（一）自然科学研究的视角

1.培养学生“有条件的怀疑”精神

美国科学社会学家默顿曾对科学家的基本行为规范和精神气质作过概述，“有条件的怀疑精神”是其关注的重要方面。他认为，科学家决不应不经任何分析批判而盲目接受任何东西。当然这种怀疑不是怀疑一切，而应遵循一定的规范。事实上，科学技术发展的历史告诉我们，许多科学发现与理论创新正是在“合理怀疑”中诞生的。哥白尼对托勒密地心说的质疑，伽利略对亚里士多德重力理论的怀疑，维萨里对盖伦医学体系的“背叛”无不说明这一点。前已述及，高中、大学阶段实验目的虽然主要在于通过对已有理论的实验验证，强化对已有真理性认知的理解，掌握实验的基本方法，但教师仍应注重对学生“有条件的怀疑”精神的培养，培育创新的“土壤”。如在实验中，如果学生所得的实验结果与理论结果不一致，不应惯常性地认为甚至责怪学生的实验程序有问题，应引导学生进行合理怀疑，并通过多次严格而致密的实验去验证自己的怀疑，虽然，在多种情况下，这种怀疑是“枉然一场”，但通过“质疑——证疑”的过程，显然培养了学生难得的、作为创造性主体必须具备的“有条件的怀疑”的精神。

2.教育学生正确对待实验中的“机遇”

在科学实践过程中由于意外的事件导致科学上的新发现，称为机遇。机遇是相对于原来预定的研究计划和目的而言的。它的最大的特点就是意外性。例如，意外的偶然的发现可能会使遇到的难题迎刃而解；本来是为了研究某一事物，但在实践的过程中却意外地发现了另一事物。这两种机遇的区别在于，一种是加快了研究的进程达到了预期的目的；另一种是离开了原来的方向和目的，进入了新的研究领域，获得了原来预想不到的成果。通常，后者又比前者具有更大的价值，它是获致创新成果的重要源泉。相对而言，在实验活动领域中，这种“机遇”“青睐”人们的几率也是最大的。机遇产生的客观根据在于自然界本身就是偶然性和必然性的辩证统一：偶然性以必然性为支柱（偶然性背后一定有必然性根据），必然性通过偶然性为自己开辟道路。因而，当偶然现象出现的时候，我们如果能捕捉住它，并进一步揭示出其背后的必然性，就有可能获致新的科学发现。例如，在化学领域，在伦琴发现X射线之前，已有不少人偶然碰到过与它有关的现象。1879年英国物理学家克鲁克斯、1892年德国人勒纳德等都曾先后发现在克鲁克斯管附近的密封照片被感光现象，但却都没能引起他们对它的重视，这使他们错过了碰到鼻尖的真理。与此相反， 1895年11月8日晚，当伦琴在做阴极射线实验时，意外发现到一种新的射线。已知的阴极射线只能在空气中传播几厘米，而这种新射线不仅可传播到2米之外，并且可以穿透肌肉在感光材料上显示出骨骼的轮廓，甚至能穿透15毫米厚的铝板。面对这一奇异的偶然现象，伦琴选择了“抓住”并“追踪不放”，最终发现了这种未知射线。X射线的发现揭开了20世纪物理学革命的序幕。

因此，在实验教学中，我们应引导学生辩证看待意外出现的结果，告诉他们偶然性并非是“科学的敌人”，它往往是获得科学发现的难得“机遇”。甚至，教学者可以有意“设计”意外性结果——本来是为了研究某一事物现象，但在实验的过程中却“意外地”让另一现象出现，然后顺势向学生灌输正确对待“机遇”的意识，并对异常现象进行“追问”，进而培养其创造性思维能力。

3.引导学生辩证对待实验对于理论的“验证性”

前文已述，高中、大学学阶段的实验多为验证性实验，鉴于这种实验的特点与特殊性，包括许多老师与同学在内，实验主体往往把实验结果与理论预算结果的一致性作为目标，在事实层面，我们许多老师、同学确实得到了“满意的”结果。但同样不可否认的是，许多实验的结果可能并不支持相关理论。此时，老师应引导学生辩证看待实验对于理论的验证性，因为，这恰恰可以培养学生严谨求精的科学研究精神、有条件的怀疑精神、辩证思维的素养，而这些恰恰又是创造意识不可或缺的重要组分。

一般而言，当实验结果与理论结果相悖时，教师应引导学生认真重复进行实验，因为科学理论具有可复核性，实验结果与理论的不一致不一定是理论错了，极有可能是我们实验设计不合理、实验仪器缺乏精确性、主体观察不仔细等原因所致。1906年，德国物理学家考夫曼通过对高速电子质量观测实验来检验狭义相对论理论，结果得出了负结果——没有发现电子质量随速度增加而增加现象，著名科学家彭加勒也曾因此实验而怀疑相对论。结果，直到十年后，法国两位大物理学家揭示出考夫曼实验装置有缺陷，这一矛盾才得以解决。但是当多次实验还不能证实理论预见时，我们应鼓励学生大胆寻找背后的原因，包括对理论的质疑。因为，任何科学理论都是在一定的历史条件下产生、被检验的，某一理论在当时被检验证明是正确的，但随着实践与检验水平的提升，原理论的缺陷极有可能被暴露——此时恰恰是人们获得创新性发现的良机。

同样需要指出的是，对理论的怀疑同样应遵循辩证性法则。科学理论具有很强的结构性，它往往包含许多背景理论和辅助性原理，因此，当实验不能证实理论预见时，不一定是主要理论错了，有可能是背景理论和辅助性原理出现了问题。一句话，用实验去验证理论时，其中充满了太多的辩证性，但不管怎么说，每一次辩证性的思考都给我们提供了获得新发现的契机。

4.训练学生运用非逻辑思维方法进行科学思维的能力

长期以来，逻辑思维一直被视为科学思维的唯一类型，但思维科学的发展趋势和科学发展的历程无不表明，非逻辑思维方法在科学发现中同样起着重要的作用，它们与归纳、演绎等逻辑思维方法一道构成了完整的科学思维体系。尤其是，前已述及，随着高端科学沿量子阶梯向两端发展，科学研究的对象愈加远离人们的经验世界（更加宏观或微观化、更加具有复杂性特征），经验科学时代盛行的理性主义的思维模式已不能包罗性地适应科学发现、技术创造的需要，非逻辑思维已成为科技创造的重要源泉。鉴于高中、大学阶段学生的思维训练特点与实际——主要以逻辑思维方法训练为主，以及非逻辑思维方法在科学发现中的重要作用，笔者认为，应有效利用实验阵地训练学生运用非逻辑思维进行科学思维的能力。

非逻辑思维方法主要包括形象思维和直觉思维两种。形象思维是指在形象地反映事物具体形态的感性认识基础上，通过意向、联想和想象来揭示事物本质或规律的思维形式。直觉思维是指主体不受某种固定的逻辑规则约束而对客观事物作出极其迅速的综合判断和对其本质进行直接领悟与理解的思维方式。纵观科学发展的历史，许多重大科学发现与理论成果正是人们运用非逻辑思维方法所获得的“意外收获”。卢瑟福的原子结构模型，就是通过对太阳系的恒星与行星结构关系的联想所得；化学家凯库勒通过梦的触发得到了苯的结构简式之真谛；核物理学家费米在解释石蜡（他本来打算使用铅块的）引起银急增的放射强度时，正是在思维中勾画了中子与氢原子核—－质子发生碰撞的图景，运用直觉的判断，提出了“慢中子效应”理论；英国气象学家泰勒就是由一副抛在田沟里的旧犁获得启发而设计出锚的……正是基于此，许多科学家对于非逻辑思维方法的作用大家赞赏。居里夫人对镭元素的预测被劳厄称赞为“以直觉的预感击中了正确的目标”；玻恩：“实验物理的全部伟大发现都是来源于一些人的直觉。”^[7]形象思维与直觉思维方法在使用中有个共同的特点，即感性直观的触发＋联想与想象，而实验正为我们提供了满足的条件，虽然我们在高中、大学阶段难以通过这种方法获得什么重大发现，但这种作为创造活动之基础的思维意识却是万万不可少的。

为此，在实验教学中，教师首先应教育学生：形象思维与直觉思维是人的一种普遍的心理现象，是人类的一种基本思维方式。在实验教学中向学生灌输此思想的目的在于使广大学生形成能在潜意识中使用非逻辑思维方式进行思想的自觉，以在更广泛的意义上理解实验活动的意义、辩证看待实验中出现的“机遇”与偶然现象。

其次，发挥实验教学优势，训练学生运用非逻辑思维方法进行科学思维的能力。实验具有直观、感性的特点，实验中运用的模型、表现出的现象等极易触发人的联想与想象。在实验教学中，教师应尽可能运用实验手段，通过模型、现象等丰富学生的感性认识，合理引导学生进行联想和想象，以使学生能进入一个全新的思维天地——非逻辑思维方法园地，进而提升其创新思维能力。

再次，及时探究、验证非逻辑思维成果，在旧认识与新认识之间的“深渊”上架起“逻辑的桥梁”。 在实验教学中，如果有学生运用非逻辑思维方法获得了“思想火花”——它往往表现为理论假说，教师应及时引导学生运用所学理论进行探究、验证。这不仅因为非逻辑思维成果具有“稍纵即逝”的特点，更重要的是，形象、直觉思维成果尚不等于真理，它与旧认识及未来真理（假如后来被确证为真的话）尚隔着一条沟壑，在思想探索取得初步结果之后，必须对思维成果进行核验，以便在旧认识与新认识之间的深渊上架起“逻辑的桥梁”。即使是最卓越的想象力、直觉和灵感，其认识成果也必须经过逻辑的加工，找到其逻辑的依据，否则，思维成果就无真理性可言，创新遂成空谈。

（二）心理学方法

1.利用脑刺激法（又称为大脑风暴法），鼓励实验中的学生积极发言

教师鼓励学生发展创造性最重要的一步，是让学生知道他们的创造性会受到赞扬。因此在实验教学中教师可以试一试“脑刺激法”，其核心思想就是把产生的想法和评价区分开来。其基本做法是：教师先提出问题，然后鼓励学生寻找尽可能多的答案，不必考虑答案是否正确，教师也不作评论，一直到所有可能想到的答案都提出来为止^[8]。脑刺激法倡导在实验教学中多采用班组讨论的方式（一般在10~12个人的情况下最有效）来解决实验中的问题。通过集体讨论，每个学生可从各自不同的角度提出不同的见解，这将大大扩宽解决问题的范围，最有利于产生社会心理学家称之为“社会促进”的现象，即当一个人看到其他人正在完成某个任务时，自己也想要更好地完成任务。笔者认为除了承认、奖励创造性行为和帮助学生检查各种可能性解答外，教师还应鼓励学生多多反思，发展自己的想法。

2.运用联想技术降低学生功能固着水平进而提高学生的发散思维水平

联想技术包括定向联想和自由联想。定向联想指对联想的方向给出了规定，是有限制的联想方法。自由联想技术是指教师提供一个刺激，让学生以不同的方式自由反应。学生从已学知识，已有经验出发，运用联想技巧，去寻找并建立事物间新奇而富有意义的联结关系。在这个过程中，教师对于学生所提出的看法或意见，不予建议或批评，完全让学生依据自己的方式，自由提出各种不同的想法或意见。当学生提出独特的、少有的构思时，教师则进行鼓励。

功能固着是指人们把某种功能赋予某种物体的倾向。功能固着对解决新问题有很大的阻碍作用。人们能否改变事物的固有功能，适应解决新问题的需要，往往成为解决问题的关键。例如，邓克的盒子问题是功能固着研究中的一个典型问题。实验的情景是：在桌上放一些大头针、一些火柴、一根蜡烛以及三个火柴盒大小用纸板做的盒子，要求被试把蜡烛安置到门上。此问题的正确解决方案是用大头针将盒子钉在门上，然后把蜡烛底部融化后粘在盒子上。这个实验中要求学生能够学会运用联想技术，把有关的信息向各个方向、各个方面扩散，以此引出更多的信息，最终通过改变大头针、火柴和蜡烛原有的功能，找到解决问题的方法。

发散思维又称辐射思维、放射思维、扩散思维或求异思维，是指大脑在思维时呈现的一种扩散状态的思维模式，它表现为思维视野广阔，思维呈现出多维发散状。不少心理学家认为，发散思维是创造性思维的最主要的特点，是测定创造力的主要标志之一。在实验教学中教师应该引导学生运用联想技术，从不同的角度思考问题，如通过“一题多解”、“一事多写”、“一物多用”等方式，可以培养学生的发散思维能力。

上文，笔者探讨了实验教学中学生创造性思维能力培养及提升的问题，目的在于使大家能注重学生创造性思维培养问题。学生创造性思维能力的培养是个复杂而系统的过程，它需要我们全方位、多角度的努力，本文仅从实验教学的角度对其进行了一定层面的探讨，笔者认为，我们尚可以从人体学、创造学等视角进行更为全面的探究，但愿本文能对其他领域学者起引玉之作用，以共同构筑坚实的创新性人才培养的基础。

理念形态的存在要变为现实的存在，必须以人的实践活动为中介。本文所述的提高学生创造性思维能力的若干建议与做法只是理论层面的探讨（且探讨得还很不够），如何将其运用于培养实践，以实现我们培养创新型人才的目标，同样是值得关注与探讨的。

　　

参考文献

[1] 江泽民文选（第三卷）[M].北京：人民出版社，2006:103.

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