基于IYPT的YPT评价模式以及培养学生创新思维的认识与探索

张一驰，陆建隆

(南京师范大学 教师教育学院,江苏 南京　210097)



基于IYPT的YPT评价模式以及培养学生创新思维的认识与探索

张一驰，陆建隆

(南京师范大学 教师教育学院,江苏 南京210097)

创新思维的培养历来是教育的重点和难点.本文从近年引入中国的IYPT的赛制出发，结合作者参加CUPT以及JSYPT相关工作经历，在梳理YPT评价模式、探讨其特点基础上对培养学生创新思维的实施进行了探索.并以2014年JSYPT决赛“磁制动”比赛分析为例探讨了YPT评价模式用于培养学生创新思维的实践策略.

IYPT;YPT评价模式;创新思维;实践策略

1　YPT评价模式及其对培养学生创新思维重要性认识

1.1YPT评价模式的来源与内涵

IYPT(International Young Physicists’Tournament)即国际青年物理学家锦标赛，它与国际物理奥林匹克竞赛、国际青年学生科学论文竞赛并称三大顶级国际中学生物理竞赛.IYPT是一项由中学生参与、以团队对抗为形式的物理竞赛．它以培养参赛者的创新意识、创新能力、协作精神和实践能力为理念，自20世纪90年代以来，它被广大媒体誉为“物理世界杯”.我们认为把IYPT翻译为国际青年学子物理学术辩论赛更好些.IYPT由前苏联于1988年发起，并从1994年开始逐步在世界范围内推广举行，至今已经成功举办了了28届.我国于2007年引进IYPT项目，由南开大学每年组队参加国际比赛，去年和今年均取得了国际一等奖的优异成绩，同时，在国内各省份开始了中学生层次的和大学生层次的比赛活动，在培养学生综合素质方面起到了很好的引导作用.目前国内全国性比赛有CYPT(中国青年物理学家锦标赛)、CUPT(中国大学生物理学术竞赛)，地区性比赛有JSYPT(江苏省青年物理学家锦标赛)、NUYPT(南京大学青年物理学家辩论赛)、NNUYPT(南京师范大学学子物理学术辩论赛)等等.鉴于从IYPT发展起来的各类赛事流程上的一致性，我们统一将其称作YPT(Young Physicists’ Tournament)，意指年青人的物理学术辩论赛.

从YPT的来源可知，YPT泛指一类由中学生(大学生)参与、以团队对抗辩论为比赛形式的基于IYPT的竞赛.利用YPT资源，开展的不同于传统探究内容、探究过程和评价方式的一类独特的物理教学活动可称为YPT教育，而其核心在于YPT评价模式.即借鉴IYPT赛事评价机制的一种新型的、评价物理教学活动质量的方法和操作形式.

在IYPT特殊的活动流程下，催生的特殊的YPT评价模式具有评价内容的独特性、评价标准的多元性、评价过程的生成性、评价功能的立体性以及评价主体的多重性等特点.

1.2创新思维及其内涵

创新思维普遍被认为是创新的核心，创新是一种实践行为，而创新思维是一种思维活动.思维是人脑对客观事物本质属性和内在联系的概括和间接反映.作用于创新之上的思维就是创新思维，即以新颖独特的思维活动揭示客观事物本质及内在联系并指引人们去获得对问题的新的解释，从而产生前所未有的思维成果.

创新思维是相对于习常性思维而言的.它是一种产生新颖的、独到的、有社会意义的思维成果，这就决定了创新思维是需要开创新的认识成果的思维.总结而言：创新思维就是必须产生新东西，必须出新的思维.因此创新思维的本质在于：“超越”[1].

在实现形式上，超越可以分为精神性超越和物质性超越.例如知识、学说、理论的创新，往往被认为是精神性的超越，而发明、技术、设备上的创新，往往被认为是物质性的超越.创新思维所谓的超越，本质上是对现有认知和现存事物的超越过程中内化的对现有思维方式的超越.

1.3YPT评价模式对培养学生创新思维的重要性

2000年以来的物理课程教育教学改革中，通过开展例如探究式教学、研究性学习、物理探究活动等等来培养学生的综合素质以及创新思维已经成为大家的共识.而YPT评价模式为这类活动提供了一个新颖的、成熟可行的评价模式.这项以开放性实验和项目研究为基础的活动对培养学生实践能力、协作精神、尤其是创新能力具有极强的科学教育价值，既是对教育教学方式方法变革的有益探索和实践，也是对当前高中物理教育的很好补充.南开大学李川勇等教授也指出，IYPT在中国的推广将有利于我国培养创新型的国际化人才[2].

2　YPT评价模式下培养学生创新思维途径探讨

2.1引导学生探究实际物理问题，激发创新意识

激发创新意识是培养创新思维的前提，是进行创造性活动的出发点和内驱力，激发创新意识需要设计有利于培养学生创新意识的切入点.YPT评价的内容是被精选的物理原始问题，其源于生产实际，突出自主探究，开放度大、研究性强[3].这些物理问题无疑是用来激发学生创新意识的最好的材料.举例而言，2013年IYPT第13题“Honey coils”为：纤细、向下流动的黏性液体,如蜂蜜,经常会形成圆形线圈，研究并解释这一现象.(A thin,downward flow of viscous liquid,such as honey,often turns itself into circular coils.Study and explain this phenomenon.)这题给出了流体下落形成线圈的奇妙生活现象，紧贴生活实际，其趣味性和生活性可以很好地激发学生的学习和探究兴趣，也有利于激发学生的创新意识.

2.2强调解决过程，启迪学生发散思维等多种创新思维

有研究认为，培养创新思维在解决实际问题的过程中，体现为对学生进行发散思维及收敛思维的训练[4,5].YPT评价模式对学生解决问题的过程十分强调一题多思、一题多变、一题多解.YPT评价的一个关键点在于是否切题，是否符合基本物理概念，这就是让学生始终具有收敛思维看本质的一个重要评价.而发散思维指思维的多样性，要求我们解决问题时，善于在思路上进行改变，以求得问题的解决.2014年笔者之一作为南京师范大学代表队领队参与的几场CUPT比赛中，以第16题“磁制动器”为例，有高校学生使用磁偶极子的基本模型来进行建模，而我校学生使用了磁荷的基本模型来进行建模，虽然方式不同，但最终都得到了理论与实验较好符合的结论，这也可见YPT评价对物理模型的宽容度很大，提供了培养学生发散思维等多种思维的引导基础.

2.3注重学生自主实验，实现其自主创新

在YPT评价标准中，对实验部分十分重视，并在评价的要求中直接列出“物理方法的合理准确、实验操作的合理准确”两条基本评价标准.而当前实验课的整个实验过程都已经有了系统化的操作流程，减少了一部分学生自主探究的欲望和兴趣.

但在YPT评价模式下，在实际操作过程中，由于YPT评价内容的开放性，导致自主实验的环节十分重要，它最大化地让学生突破已有的经验和方法，寻找合理的实验方式，实现其自主创新.例如在2013第一届JSYPT第12题亥姆霍兹旋转木马这道题中，扬州中学的学生利用磁铁创造低摩擦旋转装置的创新就十分令人赞叹.如图1.

图1

上方是一根铁钉，通过磁性较强的磁体(如铁硼)有效吸住一个圆盘.圆盘的下方用一个中性笔笔芯紧贴，利用强磁体的吸引力可以有效克服重力，这样当下面的竹签因为动力学因素转动的时候，摩擦力即为中性笔笔芯尖端圆珠与小圆盘的相互作用，这样的装置可使得摩擦力降到最小.就这一简单的模型，却很大程度上反映了中学生对于创新发明的独特思考，自主探究的实验成了学生发挥自己想象力和创造力的舞台.

2.4考察学生团队合作，分享探究经验，超越自身思维

传统竞赛的评价模式往往以闭卷的形式考核，重点考查掌握物理的基础知识，整体而言竞赛的内容和形式还是比较局限.YPT评价模式的一大特点就是考察学生的团队合作[6].比赛要求参赛各队分别扮演正方、反方与评论方，就解决给定开放性物理问题的基本知识、理论分析、实验方案、结果讨论等进行讨论和辩论.正式比赛的过程中，每支队伍只能有一个人做主控报告，其他人不允许发言但可以与主控交流.这要求主控和自己的队友充分交流沟通，通过团队协作更好地展现自己的汇报内容.在笔者作为第二届JSYPT比赛第三轮裁判时，看到了江苏省前黄高级中学队比赛的时候，主控在发言的同时，主控以外的所有队员相互之间都能积极交流，把建议写在纸条上，在讨论环节传递给主控，衔接十分自然，体现了非常良好的团队协作性.合作研究作为现代非常重要的科研模式，让学生之间能够取长补短、共同提高，能够让每个参与者分享探究经验，超越自身思维，为突破原有思维奠定了很好的基础.

2.5多方评价，突破思维定势

YPT比赛与传统竞赛大相径庭，其采用类似辩论赛的答辩模式进行“物理对抗”.将参与活动的人员分成3个组，各组分别承担正方(陈述方)、反方(反驳方)、评论方的角色.每轮比赛由反方向正方挑战题目，正方选择是否接受.若接受，则正方开始准备并拥有12 min的时间来阐述其对该物理问题全面的理解与解决.之后反方有时间向正方提问且辩论的双方可做进一步的讨论、交流并总结成果.之后评论方站在全新的立场上向正方和反方提问，并发表全方位的点评和小结.最后由评委老师提问点评并打分.完成一轮后，正反评三方位置互换，直到每个队伍完成所有角色的扮演.流程框架如表1

表1　IYPT比赛流程

在YPT评价模式中，评价的主体是多重性的，具体可以见表2.

表2　YPT评价模式的多方评价形式

从上表可知，YPT评价的多元性特点十分显著，由学生自己进行的评价活动尤其突出，即学生自我评价和学生相互评价.正如英国物理教育评价专家布莱克和威廉所指出的“学生需要自我评价的训练，这样他们才能理解学习的主要目的，进而知道需要掌握哪些知识”.学生参与对他们自己的思考和活动进行评价，可以让他们更加自觉地在学习过程中从事计划、实践、监控、纠正等工作，最重要的是，思维层面上，他们能够自我反思，突破思维定势，这是培养创新思维的最主要方式之一.

3　2014 JSYPT决赛“磁制动”比赛视频分析与创新思维培养体现

3.1参赛队及赛题简述

JSYPT即江苏省高中青年物理学家锦标赛，该项目由江苏省教育厅主办.2014年第二届JSYPT在南京师范大学附属中学举办，南京师范大学附属中学等19所省内高中的20支省内知名高中和北京潞河中学1支代表队共计21支队伍参加.在决赛上，南京外国语学校做正方时，汇报了“磁制动”这个课题.Magnetic brakes来源于同年IYPT公布的17个物理问题之一，是当年IYPT赛题的第16题，该题所描述的现象是一个在物理教学中常用的经典趣味实验.原题如下：When a strong magnet falls down a non-ferromagn-etic metal tube,it will experience a retarding force.Investigate the phenomenon.(当强磁铁从非铁磁性金属管下落时，它会受到一个减速力，探究此现象.)

3.2“磁制动”比赛过程统计及分析

为了进一步有效研究YPT评价模式下物理活动在实践过程中的具体表现，我们采集相关数据，对2014年JSYPT决赛中南京外国语学校做“磁制动”汇报的全场比赛进行有关统计.统计结果如表3.(数据采集自凤凰传媒JSYPT决赛视频，有删减少量衔接时间)

表3　第二届JSYPT决赛 “磁制动”视频比赛

从用时量来看，整场比赛用时约25～30 min，相比YPT评价规则要求的55 min仅占了一半左右.显然决赛环节较预赛时准备充分和紧凑.

针对以上的比赛再一次做多方评价的量表，见表4

表4　JSYPT决赛“磁制动”的多方评价量表

由上表可知，在实际比赛过程中，学生间评价和学生总结的比例相比YPT评价的标准模式有所改变，前者减少了一些而后者不减反增.这说明当前中学生在讨论问题的过程中，习惯自我点评胜过相互点评，这也是当前教育环境决定的.评价形式在主题多元性的前提下，并不追求一定要达到某个比例，可以让学生自我调整.但在学生互评和学生自评的环节应该教师评价更为突出，时间比重上也不应该过少.

3.3“磁制动”比赛评价对创新思维培养的体现

总结并分析“磁制动”评价标准和比赛过程，我们可以得到如下几点创新思维培养的体现.

1) 基本符合YPT评价模式下培养学生创新思维原则探讨的过程，包括拥有趣味、开放的物理问题；强调解决过程；注重学生自主实验；考察学生团队合作以及多方评价5条途径.比赛正方运用了高中讲述但不过多介绍的微元法：将金属管看作多金属圆环叠加在一起.在此基础上，正方给出了一些理论近似参数和忽略因素，明确问题的核心.在实验探究中，正方使用电子磁性探测器探测磁性、并用双臂电桥测电阻，都是为了测量一些物理量自主寻找的仪器.特别值得称赞的是，正方使用回形针示踪的巧妙构思，辅助使用tracker软件跟踪分析绘制有关图标，来确定在金属管中磁体的位置.为了避免初始放入磁体时的抖动，正方设计了一个滑轮装置进行固定.这些自主构思并设计的实验装置，无疑是学生创新思维的直接成果.

在后续反方和评论方加入的环节里，在合理的辩论下，创新的火花被频繁擦出，有关于装置的疑问和改进的交流，更有关于问题的边界条件和多因素分析的讨论，也让作为评委出席的各大高校的教授们频频赞叹.

2) JSYPT的评价标准存在适应我国中学生创新能力培养的微调.尽管IYPT的比赛也是针对国际上的中学生，但考虑到中国学生特殊的教育情况和升学压力，有必要将原有的YPT评价模式进行微调，以取得更好的应用效果.

首先，微调后评价的基准分为5分左右.各方只要达成自己工作的基本要素即可拿到基准分，这体现了评价制度对中学生的鼓励，也让活动的主旨变得更加积极向上.

其次，加分项不求对问题解剖完美，但力求抓住关键、逻辑清晰，并且对创新点以及团队合作尤其重视.这体现了对中学生物理探究的评价尺度，不在于能够完美的解决问题，而是更加注重学生能够自主、合作研究问题.这样的过程性评价也为学生能够自由发挥创造了条件，无疑能够更有效地激发学生创新思维.

最后，加分项中有一项反方和评论方在讨论时不涉及本方研究工作，这是为了避免反方和评论方用自己的理论和实验去否定对方的成果.体现了YPT评价模式对每个题目解决者私人成果的重视和保护，事实上每一种物理建模和实验制作都有其自己的特点和不足，我们需要认真学习别人优点，做到扬长避短，最终让自己已有的思维得到超越.

3.4YPT评价模式应用于培养学生创新思维的策略初探

根据上述的理性探讨和案例分析，我们提出YPT评价模式应用于培养和提高学生创新思维的3点策略.

策略1开发物理原始问题，建立丰富的探究问题库

YPT评价模式更适合一类开放的、原始的、探究性强且综合性广的物理问题.赵凯华教授曾指出：“教学过程中，同一问题既可以把原始的物理问题给学生，也可以把原始的物理问题分解或抽象成一定的数学模型后再提供给学生.习惯于解决后一类问题的学生，在遇到前一类问题时，往往会不知所措.”现阶段物理教学中大量的理想物理模型的解题，很大程度阻碍了学生创新思维的培养.因此，应用YPT评价模式的首要策略是开发物理原始问题，建立丰富的探究问题库.

首先，教师可以采用IYPT赛题放入探究问题库，IYPT的赛题本就是IYPT委员会每年向世界各方征集的有趣的生活化问题，本身就是可直接使用的素材.同时，教师可以查阅相关的趣味物理实验和科技生活杂志，将一些前人已经开发的实验题总结，形成物理原始问题.在有了足够的经验后，教师也拥有了对物理原始问题特征的深入理解，教师能够从日常生活出发，自主寻找生活物理问题的本质，重现原始问题.

策略2尝试将YPT评价模式融入教学活动的持续过程

目前将YPT评价模式应用较好的有YPT类的竞赛，如IYPT、CUPT、CYPT以及JSYPT等.然而，一个科学探究评价，应该与教学相一致，是融入教学中的持续过程.评价与教学的相互性，评价对学生学习的持续监控和反思，是现代教学评价的典型特征.如果说YPT竞赛只是为了比赛而进行的活动，那我们可以把这种类型的活动发展到物理学习的方方面面，使其更具持续性.例如，可以将YPT评价引入科技节或物理辩论赛，发展为学校的特色活动定期举办.再如，可以开办以YPT评价模式为导向的YPT社团，开发YPT校本课程，使YPT评价模式融入物理活动的方方面面.

策略3分割YPT评价各要素，根据实际情况修正YPT评价模式

在前面的案例分析中我们已经看到，JSYPT的评价模式已经将原有的IYPT评价模式进行了微调以取得更好的实践效果.事实上，完整的YPT评价模式是针对YPT类竞赛活动而用的，对大多数学校、对更多的常态物理教学而言，既没有足够多人力、物力来进行这样大规模的比赛，也没有足够有经验的老师来指导学生顺利开展这样的活动.

这里，我们提出分割YPT评价的各个要素的方法，使得YPT评价模式具有更大范围的适应性.例如，将YPT评价模式引入物理辩论赛，为了节省资源，可以仅仅分成正方和反方.辩论的流程和时间上对应调整.再比如，在物理实验中渗透YPT评价时，应该看重同学们的团队配合、实验过程所使用的实验技能和物理方法的准确性以及自主探究的创新点，相应地也可以弱化辩论的环节，可用小组汇报和全班评论的形式来进行渗透[7].当然改进的具体措施还有待进一步研究，但无疑这些改进有利于YPT评价的使用更加大众化，令其更加符合我们的教学实际.

[1]张义生.论创新思维的基本原理[J].南京社会科学，2003 (12)：26-32.

[2]李川勇，宋峰，曹学伟，等.国际青年物理学家锦标赛对提升学生物理思维的重要作用[J].大学物理，2009，28(8):46-50.

[3]房颐，陆建隆.在研究中开始 在讨论中延续 在经历中提升——国际青年物理学家竞赛(IYPT)及其教育功能[J].物理教师，2012,33(2)：4-7.

[4]刘庆生.谈谈科学研究中的创新思维[J].中国科学基金，1999(2)：109-111.

[5]郭如松.中学物理教学中的创新思维及培养策略[J].物理通报：2013(9)：39-42.

[6]张一驰.依托JSYPT培养高中生物理创新能力初探[J].物理之友,2015(3)：42-45.

[7]曹先辰.高中物理实验教学中开展IYPT教育的初探[D].南京师范大学，2014：20-23.

Research on YPT evaluation model and cultivating students’ creative thinking based on IYPT

ZHANG Yi-chi，LU Jian-long

(Nanjing Normal University,Nanjing,Jiangsu 210097,China)

The cultivation of innovative thinking has always been the focus and difficulty of education.The article starts from introduction about the format of IYPT.On the basis of the analysis of the YPT evaluation model and its characteristics,we investigate on the practice of cultivating students’ innovative thinking combined with the author’s work experience in CUPT and JSYPT.Taking the analysis of “magnetic braking” competition in the JSYPT finals in 2014 as an example,the practical strategies of YPT evaluation model for cultivating students’ innovative thinking are discussed.

IYPT; YPT evaluation mode; innovative thinking; practice strategy

2015-10-07；

2015-12-02

张一驰(1992—)，男，江苏常州人，南京师范大学教师教育学院2015级研究生，研究方向：物理课程与教学.

陆建隆，E-mail:06086@njnu.edu.cn.

O 4;G 642

A

1000- 0712(2016)08- 0055- 06