原始问题教学：培养创造性思维的新途径_创造性思维论文

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在物理教育研究和实践中，人们一直很重视探讨创造性思维，并提出多种培养创造性思维的方法。但多数培养途径都是单一地针对逻辑思维或者非逻辑思维的，这就使得创造性思维培养的效果大打折扣。基于此，我们从爱因斯坦科学思维过程理论出发，提出培养创造性思维的新途径——原始问题教学。

一、原始问题解决的过程

所谓原始问题，是指自然界及社会生活、生产中未被抽象加工的典型现象。它来自真实的生活情景，只是对现象进行了描述，需要学生对问题进行一系列的加工才能得出答案，并且答案不一定是唯一的。

与原始问题对应的是习题。所谓习题，是把现象进行抽象、简化、分解，经人为加工出来的练习作业。它是对现象的高度抽象，一般具有唯一答案。

典型的原始问题：一些人认为婴儿由成人抱着坐在汽车里是很安全的，现在请你估计一下，在一切发生于瞬间的撞车事件中，需要多大的力才能抱住婴儿？

典型的习题：婴儿由成人抱着坐在汽车里也是很不安全的。请计算：在一切发生在0.1s的撞车中，若撞车前车速为60km/h，那么你需要多大的力才能抱住一个10kg的婴儿？

显然，习题虽然在形式上联系了现象，但却提供了详细的数据，实际上并没有给学生提供真实的问题情景，也没有给学生留下非逻辑思维发挥的空间。这样，学生只是按部就班地对题目进行演算推导，逻辑思维和非逻辑思维没有同步发展，这就阻碍了学生创造性思维的发展。因此，在课堂中引入原始问题教学，正是培养创造性思维的一个有效的新途径。具体来说，原始问题的解决过程如图1。

图1 原始问题解决过程图

结合上图可以看出，原始问题的解决经历了四个过程。

首先，从现象到原始问题的描述过程。在此过程中，学生需要对现象进行分析，用概括性的语言进行描述。当遇到不熟悉的现象时，学生的直觉、联想、想象就起到了很大的作用，在这些非逻辑思维的引导下，学生再进一步将现象描述为原始问题。由于学生的认知结构和经验存在差异，导致对现象进行描述的角度和侧重点有所不同。对于同一个现象，可能发散出多种原始问题，而这些问题都具有现象的某些特征。

第二，对原始问题进行抽象的过程。在此过程中，需要由问题的特点提取出原始问题的本质，即问题是什么。在认识问题之后，要搞清楚问题的科学背景和相关知识，对问题中事物的本质属性进行分析、综合、比较，抽取出事物的本质属性，据此设置相应的参量，原始问题便被抽象为对应的习题。在设置参量时，应根据与问题相关的知识和规律及其本质属性来确定，还要注意分析哪些是中间变量，哪些是最终变量。

第三，由习题推导得出结论的过程。学生通过联系所学知识，利用数学工具对抽象出来的习题进行分析、推导、演算并得出结论。在这一过程中，逻辑思维得以最高升华。

最后，对结论进行评价的过程。这是一个非逻辑的过程。由于原始问题具有开放性，不一定具有唯一答案，所以对结论要持怀疑态度，并对结论进行评价。

二、原始问题教学与习题教学培养创造性思维过程的比较

原始问题教学的第一个环节是描述。当面临现象时，由于处在一个开放的环境中，学生首先展开的是想象，不同的学生处在不同的情景中，他们会沿着不同的思维路径、不同的思维角度，从不同的层面和不同的关系出发来思考，从而根据这个现象提出不同的问题。而习题教学所给出的现象很有限，会让学生感觉到被限制在了某个范围内，想突破却心有余而力不足，这必然不能让学生的发散思维和想象等非逻辑思维发挥到极致。

原始问题教学的第二个环节是抽象。当面临这些原始问题时，由于这些问题只暴露了现象的某些特征，没有具体的已知量，无法直接用定理、定律进行推导。在这种情况下，逻辑思维就难以实施和奏效，于是，非逻辑思维便被启用。学生只能根据某些事实和已有的知识结构，运用想象、相似、类比、外推、猜测等非逻辑的方法对原始问题形成适应性、启发性的领悟，这种科学抽象思维带有大幅度跳跃式提取和加工信息的特点，这种跳过个别证明细节，战略式地认识事物本质的非逻辑思维，是人类认识事物的重要思维方式。而在习题教学中，每一道习题都是从原始问题抽象而来，已经把原始问题的一些次要细节、非本质的联系舍去，也就是说，直觉思维和抽象的过程已经被习题编制人员“越俎代庖”地完成了。

原始问题教学的第三个环节是推导。这也是习题教学的主要过程，但其仅侧重于演算和推导。由于习题教学缺少对问题来源以及结论的实践性的认识，还宣称能够培养学生的逻辑思维能力，实际上使得很多学生只知道根据已知求未知，遇到实际问题则常常束手无策。我们要清楚地认识到，习题教学过程中的逻辑思维与原始问题教学过程中培养出来的逻辑思维有着很大的区别。由于习题是经现象抽象而来，因此，习题教学培养出来的逻辑思维不流畅，具有很大的局限性，往往题目稍有变动，学生就会感到陌生；而原始问题教学培养出来的逻辑思维是源于实际问题的，因此具有广泛的适用性。简言之，习题教学培养出来的逻辑思维仅能用来解题，而不能与非逻辑思维一起共同作用，培养创造性思维。

总而言之，由于原始问题是从实际生活出发，所以得出的结论也要回归实际生活，需要借助于物理直觉和经验等非逻辑思维来判断结论的正确性和合理性。而习题一般来说存在唯一答案，少部分需要结论分析的也仅仅是就事论事，并没有与实际相联系进行进一步拓展。这就限制了学生凭借物理直觉和经验对结论进行实质的探讨，桎梏了学生创造性思维的发展。

通过以上比较可以看出，在教学中，原始问题教学能够利用每一个环节、抓住每一个机会培养学生的创造性思维，这的确比习题教学要更胜一筹。

三、运用原始问题培养创造性思维的案例分析

原始问题教学是如何培养学生的创造性思维的呢？其一，学生首先在大脑里浮现的是撞车的情景，继而出现一连串由撞车引起的现象。在对现象进行认识和分析后，引出各种各样的疑惑——即所谓的原始问题。在这个过程中，想象、直觉、灵感等起到了举足轻重的作用，它们引导学生迈出问题解决的第一步。其二，选择其中一个问题进行深入研究：在一切发生在很短时间的撞车中，需要多大的力才能抱住婴儿？这便进入了由原始问题转变为习题的关键环节。在此环节中，重要的是搭起一座桥梁，以此来连接问题与习题。步骤如下：选取研究对象，确定相关物理量，明确所要研究的物理规律，运用科学方法。经过逻辑思维与非逻辑思维相互作用完成这些步骤，与原始问题相对应的习题也就应运而生了。其三，推导演算得出结论的逻辑思维过程。其四，要对结论进行分析。由于没有具体的数据，学生对各个变量都应该考虑。在车速不变的情况下，抱婴儿的力与婴儿的质量可能成一定的线性关系；在婴儿质量一定的情况下，抱婴儿的力与车速可能也是一种线性关系。那么力与车速和婴儿的质量之间是一个什么关系呢？若只讨论了一种情况，那么得出的结论便是不全面的。我们用Matlab软件画出了这些变量之间的关系图（图2），并根据图像列出了相应的数据表（表1）。