基于学科关联的学生创造性思维能力培养探究

刘煜民

（深圳市龙岗区龙城高级中学，广东深圳 518172）

创新教育作为素质教育的核心，一直为教育界所广泛关注，最近，国家领导人战略性地提出了“大众创业，万众创新”的发展思路。面对新的时代要求，在通用技术课程和研究性学习课程中开展创新教育，大量培养创造型人才，也就成了学科教师不可推卸的社会使命。但是，从全国范围来讲，在通用技术课程和研究性学习课程中开展创新教育普遍存在两个不可持续，一是活动的不可持续，高中学生高考学习压力大，家长、学生和部分教师普遍担心创造发明、科学探究等创新教育活动会影响学习，因此，大部分开展创新教育活动的学生只是短期小范围内参加此类活动；二是思维和方法的不可持续，大部分学生只是在通用技术和研究性学习课堂中，在教师的引导下进行创新思维、学习创新方法，普遍难以将创新思维和创新方法自觉迁移到学习和生活中。因此，通用技术和研究性学习课堂必须突破这两个不可持续，才称得上真正意义的创新教育，要突破这两个不可持续性，最好的办法是在开展创新思维和创新方法训练时适度与高考学科关联，提高学生的质疑、联想、迁移、变通、独创等创造性学习能力，赢得学生、家长和教师的肯定，进而提高学生开展创新教育的参与度、活动效果和可持续性。该文就通用技术和研究性学习课程教学中如何与化学学科相关联，培养学生创造性思维能力谈点粗浅体会。

1 发散思维与聚合思维能力培养

创造性思维最基本的特征是求新求异性，而求新求异性可通过发散思维的训练而提高。发散性思维也叫辐射型思维。其基本要求是人们在问题求解中产生尽可能多的设想性方案。当然发散思维离不开收敛(聚合)思维，它们是统一思维的两个侧面，它们相辅相成、互相依赖、互为补充。发散思维往往以收敛思维为前提条件，发散思维的成果有赖于收敛思维去验证和选择，而收敛思维又需要发散思维加以诱发和引导。发散体现多谋，聚合体现善断。

通用技术和研究性学习课堂中开展创新思维教学时，可以选择具有代表性的化学习题，先进行一题多解、一题多变训练，再对各种方法进行比较和选择，这样不但可以加深对知识、方法的理解、巩固和应用，使知识、方法在同一道题的求解中融合，达到“透、化”的境界，更重要的是思维的流畅性、变通性、独创性、精密性和选择性得到很好的训练，让学生体会到解题也可创新。例如,在以“物质的量浓度”为教学案例时，可先以初中所学的“质量百分比浓度”为基础，归纳出“浓度”的一般含义，再让学生利用“溶液质量”“溶液体积”“溶质质量”“溶质物质的量”“溶质微粒数”等量自己定义各种各样的“浓度”，最后一一评价，选择出用途最广的“物质的量浓度”。

2 想象思维能力培养

所有的发现和发明都是创新成果，它们的具体表现形式是新的概念、新的定律、新的假说、新设计、新的材料、新的工艺、新产品、新方法等。但在这些新的认识、新的事物出现之前，人们就会根据以往的经验和信息，将目标构造成形象，这就是创造性想象，因此，想象力是一种创造性的认知功能。

一个人想象能力的高低与其创造能力的大小及精神产品的多少成正比，丰富的想象力是创造力旺盛的体现，所以人们把想象力作为创造才能的重要标志，并且把想象力作为创造活动的首要素质。爱因斯坦说过：“想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界上的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉，严格地说，想象力是科学研究中的实在因素”。学生想象力的培养，是每位教师义不容辞的责任。

化学是一门以实验为基础的学科，而化学实验从仪器装置到药品，从实验过程中复杂的物理化学变化到新物质的生成，其中有形、色、态、味的变化，又有气体的生成和沉淀的析出及光、电、热现象。可以说化学实验的全过程都呈现着丰富生动的直观形象，同时各种化学模型、流程图、示意图，都为想象力的培养提供了丰富的素材，只要教师善于挖掘诱导，定能很好地培养学生的想象力。例如：以“N2在空气中的含量”作为通用技术和研究性学习课堂中创新思维训练的案例时，可让学生想象：如果空气中N2的体积分数突然减至0，而O2的体积分数增至99%，地球上的“景象”将如何？以“气体摩尔体积”为案例时，可先让学生建立气体摩尔体积的空间想象模型，再展现气体摩尔体积的多媒体动画模型；在做演示实验时，可先让学生预测、想象实验可能的现象等。

3 联想思维能力培养

所谓联想，就是根据当前感知到的事物、概念或现象，想起与之相关的事物、概念或现象的思维活动，它是一种跳跃式的思维联结。一般而言，联想思维越广阔，越灵活，进行创造性思维的思路就越多，获得创造性设想的可能性就越大。贝弗里奇在其所著的《科学研究的艺术》中指出：“独创性往往在于发现两个或两个以上的研究对象或设想之间的联系或相似之处，而原以为这些对象或设想彼此没有关系”。这就说明了联想性思维在创造过程中的重要性。

按照事物的不同关系，联想又分为接近 (相关)联想、相似联想、类比联想、对称(相反)联想等形式。

化学学科中，有许多可供联想的素材，如解题方法、解题思路、物质结构、性质、用途、制法、实验现象等有着广泛的相似性，开展创新思维训练时，教师要引导学生在已学的广阔知识、经验领域中进行各种形式的联想，甚至是跨学科联想，使学生的联想能力不断提高。例如：以“H2S的燃烧规律”为案例时，可联想起C单质的燃烧规律，从而归纳出物质不完成燃烧的共性；以“电离平衡”为案例时，可引导学生联想起“化学平衡”，将化学平衡的知识和学习经验类比到电离平衡，还可以联想到 “溶解平衡”“生态平衡”“体内免疫平衡”“跷跷板力学平衡”“原子内电子与原子核之间、太阳系中行星与太阳之间的逃逸与束缚平衡”“陀螺的旋转平衡”“收支平衡”“人口平衡”，甚至是美国所谓的“亚太再平衡”等等，从中得出“平衡”的一般性特征，最后，进行哲学升华，揭示出事物的对立统一性，以及社会、自然之间的普遍相似性。相似联想过程完成后，再开展对称(相反)联想：“何谓不平衡？”“如何打破平衡？”“如何维系平衡？”等。当然，如果学生基础较好，还可以对“电离平衡”进行相关联想：电离平衡可能与哪些因素有关？尝试预测下列物质酸性大小：H2CO3与H2SiO3；H2SO4与 H2SeO4；H2SO4与 H2SO3；HClO、HClO3与HClO4。在开展补全联想训练时，可设置这样的问题：“气体物质的量→质量”，引导学生联想出至少三条途径：气体体积途径、摩尔质量途径和微粒数途径。

4 直觉思维能力培养

直觉是凭着已有的知识与经验直接领悟问题的解答的思维活动，它是一种自觉的非逻辑型的思维活动，是浓缩的高度省略和减缩了的思维，其思维过程非常短暂，常常在一念之间完成，以致创造者只能记住思维的结果，而忘记了整个思维的过程。

直觉思维常常表现了人的领悟力和创造力，绝大部分探索者总是先通过直觉找到结论或设想，而理论或实际做法是以后补上去的。所以爱因斯坦说“物理学家的最高使命，是要得到那些普遍的基本定律，由此，世界体系就能用单纯的演绎法建立起来。要通向这些定律，并没有逻辑的道路，只有通过那种以对经验的共鸣理解为依据的直觉，才能得到这些定律”。

教学中要鼓励学生从整体出发，用猜测、跳跃的方式直接而迅速地寻找可能的、接近的答案。例如，创新思维训练中选用判断未知物、未知元素的习题可直接训练学生的直觉思维：有X、Y、Z三种元素。已知：(1)它们是元素周期表的前20号元素，Y和Z不在同一周期。(2)X的阳离子和Z的阳离子的核外电子排布相同。(3)它们可以组成化合物XY2、YZ2和XZ。(4)XY2能和水反应，生成白色浆状物，将浆状物过滤所得到的溶液与Y的氧化物YO2反应，可以得到另一种白色沉淀A。试推测 X、Y、Z、A、XY2为何物？

此题的“突破口”在于(4)的叙述，根据化学反应素材的积累，猜测YO2为CO2，过滤后的溶液为Ca(OH)2，则 XY2为 CaC2，顺此可推知 X、Y、Z、A。 当然本题若对前面的叙述一一推敲，进行逻辑推理，也可得出结论，但是那样做大大提高了思维的难度。

这样的练习做多了，学生就意识到：考虑一个问题，既可以用严密的逻辑推理的方法，也完全可以凭自己的直觉跳跃式地试探可能接近的答案。教学中还应告诉学生：直觉源于丰富的知识和经验，而且直觉的结果要经过逻辑思维的验证。

5 定势突破能力培养

思维定式是指人们受已有知识、经验的影响，在解决问题时所具有的倾向性和心理准备，它既有积极的作用，同时也有消极作用。思维定式在解决相似问题时有很好的导向作用，但在学习新知识、新技能，解决新问题时往往带来不良结果，相当一部分学生只会生搬硬套，思维方式单一，因此，打破思维定式，提高思维的变通性和独创性是一项重要的教学目标。

以化学概念、化学规律为案例时，要多方位、多层次、多侧面分析化学概念、化学规律的实质，多角度地扩展化学知识，拓宽学生思维，注重选用多解题和变式题，善于开展实验的非常规设计，能有效地打破思维定式，提高创造性解决问题的能力。

在“Cl2的实验室制取与性质实验的改进”专题中，开始时，学生总是围绕烧瓶、集气瓶、洗气瓶、水槽等常规实验要素进行重组，当教师提示学生打破常规，向微型化、集约化方向思考后，学生们的灵感顿时喷涌而出，产生了大量奇思妙想型设计，其中三件已申请国家专利。

创新教育中要鼓励学生对教师所讲的知识、方法和思维多找碴，在教学生如何创造性学习一课中，给学生提供了一种防止被教师教笨的 “找碴子听课法”：(1)其他方法，(2)其他可能性，(3)其他关系，(4)其他情况，(5)其他视角，(6)其他表述，(7)变问，(8)变式，(9)教师不够深入，(10)教师够不周全，(11)教师不够科学，（12）教师够不严密，等等。实践证明，这种听课法能有效打破教师的定势影响，防止自己形成定势，迅速提高学习兴趣、学习效率和学习质量。

6 创新意识的培养

创新意识是驱使创造个体产生创造行为的心理动机，没有创新意识的人是不可能从事创造的，创新意识不强的人也很难进行重大的创造发明。只有具有强烈的创新意识的创造者才能够全身心地投入到创造中，取得巨大的成绩。因此，开展创新教育时，应该强化对创新意识的认识与培养。

创新意识的培养渠道很多，榜样激励与成就激励是一条行之有效途径。

化学史是一部创造史，其中有着大量精彩而发人深省的故事和探究环节，充分而恰当地利用这些故事和探究环节作为创新教育案例，能让学生很好地了解创造的奥秘，感受科学家持之以恒、锲而不舍的创新精神，从而激发学生的创造性思维，提高学生的创新意识。

选用有关化学问题开展科学探究活动时，要多设计能引导学生创造性思维的探究环节，让一些有创新意识的学生将自己的思维过程用语言表达，教师分析点评，还可用他们的名字命名为 “××发现”“××假说”“××定律”学生们看到一个个“化学家”在自己身边产生，激发他们的创造性思维，增强了创新意识。

学校创新教育只有与考试学科相关联才有生命力和可持续性，通用技术和研究性学习课堂教学中应适当选用学科案例和与学科有关的探究课题，引导学生在广阔的领域中创新思维，才能使学生创新能力得以实质性提高，成为学生终生发展的强大内驱力，这才回到了创新教育的本位，切不可让学生认为创新就是“改改书包改改笔”“做做凳子做做桥”“发发问卷搞调查”之类的活动。创新，无处不在，无事不在，无时不在；创新，关键在于质疑、变通、求异、发散和独创。

创造性思维能力的培养是创新教育的基础，它是一项系统工程，是多要素介入的持之以恒的整体训练过程。在学科关联教学中，要求教师深入挖掘学科知识、技能、思维和方法中所隐含的创造性思维训练价值，创造性地教，教会学生创造，每堂课、每个案例，都应力争让学生有一种开阔、一种振奋和一种提升。本文列举的一些课堂教学经验尚不全面，要形成创造性思维能力培养的学科关联体系，提高训练效果，还有待进一步探索和提高。