高考物理试题对创造性思维能力的考查(下)，本文主要内容关键词为：创造性论文,思维能力论文,物理试题论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
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5.“估算和近似处理问题”的能力
理论联系实际能力的考查是物理高考很重要的一个方面，而实际问题一般比较复杂， 其中往往含有一些非主要的因素或比较繁琐的数据，它们对所要研究的主要问题并不起 作用，这就要求考生能根据需要，突出问题的主要方面，忽略次要方面建立物理模型从 而进行计算或近似计算。对实际问题进行定性与半定量的分析或做出某种合理的估算， 对于分析和解决某些物理问题是非常必要的和重要的。
例14 已知地球半径约为6.4×10[6]m。又知月球绕地球的运动可近似看做匀速圆周运 动，则可估算出月球到地心的距离约为______。(结果只保留一位有效数字)
本题是一道理论联系实际的试题，对考生的独立思考能力有较高的要求。试题中只给 出了一个信息即地球半径的值，而要求估算出月、地距离。而究竟月、地距离与考生已 知的什么量有关，要运用哪些定律，要利用哪些题中未给而考生应当知道的数值以及近 似估算，这一切都要考生自己独立地进行思考。
例15 太阳现在正处于主序星演化阶段，它主要是由电子和[1][,1]H、[4][,2]He等原 子核组成。维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是2e + 4[1][,1]H→[4 ][,2]He + 释放的核能，这些核能最后转化为辐射能。根据目前关于恒星演化的理论， 若由于聚变反应而使太阳中的核数目从现有数减少10%，太阳将离开主序星阶段而转入 红巨星的演化阶段。为了简化，假定目前太阳全部由电子和核组成。试估算太阳继续保 持在主序星阶段还有多少年的寿命。(结果只要求一位有效数字)
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本题是根据2001年的理科综合试卷中的物理试题改编的，原题一共分成了3问，逐步要 求考生估算太阳的质量、发生核聚变反应释放的核能、估算太阳在主序星阶段的寿命， 从而给出了思路，在一定程度上降低了试题的难度。如果改编成本题，则具有很高的综 合性，要求考生具有很强的独立思考问题的能力。试题中没有现成的思路，也没有现成 的公式可以套用，考生要通过分析试题情境，把道理想清楚，自己寻找并列出有用的方 程，最后求得结果。
6.“获取信息及自学”的能力
有些试题，涉及到的内容有一部分是学生没有学习过的，因此在试题中做了一些必要 的介绍，这就要求学生能够通过阅读并从中取得解决此问题所需要的一些信息(知识或数据)。这(能够)涉及到学生的自学能力或获取信息的能力。
例16 原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子。例如在某种条 件下，铬原子的n = 2能级上的电子跃迁到n = 1的能级上时并不发射光子，而是将相应 的能量转交给n = 4能级上的电子，使之能脱离原子，这一现象叫做“俄歇效应”。以 这种方式脱离了原子的电子叫做俄歇电子。已知铬原子的能级公式可简化表示为
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式中n = 1，2，3，…表示不同能级，A是正的已知常数。上述俄歇电子的动能是( )
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本题通过描述给出了“俄歇效应”“俄歇电子”的概念，并给出了铬原子的简化能级 公式，这些信息对于考生来说都是新颖的，从而要求考生通过对新信息的理解，应用所 学的能级跃迁知识来分析和解决问题。
例17 “和平号”空间站已于2001年3月23日成功地坠落在南大平洋海域，坠落过程可 简化为从一个近圆轨道(可近似看做圆轨道)开始，经过与大气摩擦，空间站的绝大部分 经过升温、熔化，最后汽化而销毁，剩下的残片坠入大海。此过程中，空间站原来的机 械能中，除一部分用于销毁和一部分被残片带走外，还有一部分能量E′通过其他方式 散失(不考虑坠落过程中化学反应的能量)。
(1)试导出以下列各物理量的符号表示散失能量E′的公式。
(2)算出E′的数值(结果保留两位有效数字)
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在当时使用的教学大纲和考试大纲中，没有理想气体状态方程的普通表达式以及三个 实验定律公式，因此，如果试题不给出相关内容，考生就不知道如何做答。本题中给出 了质量比与压强比的关系，也告知考生有关规律“对于同种气体，在体积不变的情况下
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与m成正比”，那么，考生就要能够通过阅读，理解这些新的信息，并能够应用这些信 息来分析和解决问题。
7.“类比”的思维能力
“类比”的能力是指根据两种事物或多种事物在某些特征上的相似之处，得出它们在 其他特征上也可能相似的结论。这种能力反映了学生对概念或规律理解的深入程度，以 及灵活应用的能力。
例19 一艘潜艇位于海面下深H处，由该处至海面，各层海水的温度不同。为了简化， 可把海水分成三个温度不同的等温层，每层的厚度为H/3。因为声音在海水中的传播速 度与温度有关，顶层海水中的声速为v[,1]，中层海水中的声速为v[,2]，底层海水中的 声速为v[,3]，v[,1]＜v[,2]＜v[,3]。
今在海面上有一艘探测船，用位于海面处的海水中的声音探测器探测该潜艇的位置。 若探测器测得来自潜艇的声音是沿着与水平面成θ角的方向到达探测器的，求探测器与 潜艇间的水平距离。
学生在教材中学习了光的折射定律等有关光学的知识，但并不知道声波的反射和折射 的有关理论问题。试题要求考生能够利用声波的折射规律来分析问题和解决问题。因此 ，考生要能够认识到声波和光波在传播过程中反射或折射所遵守的规律是相同的，将声 波与光波相类比，“迁移”光的折射定律来分析解决问题。
例20 一段导热棒，若两端的温度差为ΔT ，则在温差较小且稳定时，下式成立ΔT = kQ，式中Q为单位时间内通过导热棒横截面所传递的热量，为反映棒导热(或隔热)性能 的物理量，它越大，表示越不易导热。现有一导热棒，已知abc的值为k[,1]，ab′c段 的值为k[,2]，cd段的k值为k[,3]，忽略连接处的误差，求整个ad段的k值。
如果考生具有类比的思维能力，则可以把这个问题和电路类比，温差ΔT相当于电势差 ，热量Q相当于电流，k相当于电阻，所以可用电阻串并联的方法求得ad段的k值为
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以上选取的高考物理试题中所涉及的能力要求都是用通俗的语言表述的，这些能力的 共同特点是要考生首先要有独立思考的能力。因此这类试题在编制时的指导思想和命题 方式上有以下特点：
(1)这类试题不能是教材中内容的再陈述和例题的重演，也不能是学生平时已做过的习 题。常规性试题在高考试卷中占有相当的比例，但它们不是用来考查考生的上述能力的 ，它们是用来考查考生在学习过该课程后，对其中内容是否知道，是否了解和理解，是 否能简单应用。而上述例题要考查的能力具有更高的层次。当然，处理这些试题所需要 的基本概念和规律都是学生学习过的甚至是非常熟悉的，解决这些试题不是要求学生去 创造概念和原理，而是考查学生与此有联系的、在高中是可能培养的、优秀学生应该具 有的某些能力。
(2)设计这种试题时要设计成所谓的“生题”，或者其中有重要的“生”的成分或因素 。当然，最理想的是由实际问题中提炼出来经过简单加工而成的、适合中学生水平的问 题。
(3)这类试题所涉及的题型不受限制，可以是理论题，也可以是实验题；可以是计算、 论述题，也可以是有意义的选择题。
(4)由于高考受到许多约束，诸如不许“超纲”，只有“笔试”，评分要“严格控制” ，等等，这些约束从原则意义来讲是必要和合理的，但具体落实到命题方面却必然对能 力的考核产生影响，有的甚至是决定性的影响，从而给命制这样的试题带来较大的限制 。如何真正从高考的主要目的出发，调整它们之间的关系，是一个要不断研究和解决的 问题。
二
以上都是从物理学科的角度，用物理界通俗的语言来叙述试题所考查的能力要求。笔 者认为，这些能力要求在某种程度上都包含了一些创造性思维能力的因素，但是主要有 哪些具体的因素呢?如何将这些能力要求与教育学、心理学语言，与其中关于创造性思 维能力的含义联系起来，尤其是对于高中生来说，其含义应该是怎样的?这些都是可以 探讨的课题。
下面，笔者结合教育心理学中有关创造力的理论，从创造力的结构入手进行探讨和分 析，初步探讨在高考物理中考查创造性思维能力的因素。
关于创造力结构的理论比较多，有静态结构之说，包括艾曼贝尔的三成分理论、罗尔 菲尔德的八特征理论、吉尔福特的六成分理论；有动态结构之说，如西蒙的信息加工理 论；等等。结合创造力结构的静态解析以及信息加工理论对创造力结构的动态分析，笔 者认为高考物理试题中创造性思维能力的考查主要应从以下几个因素入手。
1.考查学生的创造性思维能力，首先在于试题要具有新颖性
在第(一)部分的分析中，笔者所列举的试题都是“生题”，所谓“生题”就是试题所 涉及的物理情境、物理过程，甚至是物理方法，对于考生来说都是比较陌生的，是以前 没有见过的，或者说有陌生的成分，即对于考生而言试题具有新颖性。但解决这些试题 所用到的基本物理概念或物理规律，都是学生已经学过的，且大部分是重要的物理概念 或规律。只有当试题具有一定的新颖性，才能让考生从试题中发现问题、提出问题、分 析和解决问题，从而反映出考生解决新问题的能力，即创造性思维能力；否则，只能是 考生运用已经学习过的知识、方法去解决已经知道或熟悉的问题，这只能反映考生的记 忆能力或较低层次的理解能力。
高考物理试题可以从多个方面来设计情境相对新颖的试题。有时设计一个比较新颖的 物理过程，需要考生利用所学知识，分析物理过程中所涉及的物理量的变化或物理量之 间的关系，进而解决问题，如上述例3；有时通过文字叙述或数学公式的方式，向考生 提供相对较新的概念、物理量之间的关系，考查考生能否利用所提供的新信息去分析和 解决问题，如上述例4。
2.考查学生的创造性思维能力，重点要考查学生思维的灵活性
高考中的灵活性是指学生能否消除平时学习过程中形成的思维定势的负面影响，敢于 更新自己熟悉的思路，超越一般的常规，对新问题进行探索和发现，大胆地、灵活地进 行联想、想象、猜测。
对于高中生来说，思维的灵活性的实质就是“迁移”，能够把已经学过的知识和技能 迁移到新的情境，解决新的问题。灵活性越大，学生的迁移能力越强，分析和解决新问 题的能力就越强，解决问题就越多，解决问题的类型就越完整、质量越高。例如，在第 (一)部分所列举试题中，“此路不通，另辟途径”类试题、“类比”类试题主要就是考 查学生的灵活性。当学生在遇到这样的新问题时，如果不能运用自己熟悉的或常规的方 法去解决，就要充分调动自己所学的知识和技能，运用“迁移”能力来解决问题。
3.考查学生的创造性思维能力，要注重考查学生思维的发散性
发散性思维是创造性思维最重要的因素。高考中的发散性思维是指学生要根据试题所 提供的情境，通过分析和判断，能够对已知事物进行怀疑和再思考，能够提出各种不同 的意见或解法，从各个不同的角度进行认识，充分发挥想象；能够将不同的、表面上似 乎没有联系的事物摆到一起进行认识，具有迁移的能力。物理学科由于其学科特点，一 般都要求有比较科学、准确的结论，特别是在高中阶段。结合物理学科的特点，高考物 理试题通过设计开放性的试题、“一题多解”型试题来考查学生思维的发散性。如上述 “发现多种可能性”类试题和“开放性思维”类试题。
4.考查学生的创造性思维能力，要考查学生思维的独创性或独立的分析解决问题的能 力
高考中的独创性是指学生面对试题所提供的新颖的情境，能够充分运用自己所学的基 础知识和技能，提出聪明独到的主意或解决办法，或是得出比较独特的结论。
独创性是创造性思维能力中最高层次的因素，一个学生如果具有一定的独创性，则反 映了他所掌握知识的全面性、对知识理解的深刻性，且具有较强的迁移能力。高考物理 试题中的部分“生题”就是主要考查学生的独创性，这类试题所涉及的基本概念和规律 都是学生已经学过并且是很熟悉的，但试题所呈现的情境是完全新颖的，其中有些方法 也是全新的，是学生没有遇到过的，因此，学生必须通过仔细、深入地分析试题所提供 的情境、过程，独立地寻找出解决问题的新途径。
5.考查学生的创造性思维能力，要鉴别学生思维的洞察力
高考中的洞察力是指学生能否通过分析试题所给比较复杂或容易误解的情境或过程， 准确地找到解决问题所需要的隐含条件，抓住问题的本质或比较敏锐地得出结论。思维 的洞察性能够很好地反映出学生对一个问题理解的程度及其思维的深度，反映出学生潜 在的创造性思维能力的大小。高考物理中考查学生的洞察力，一般是通过提供材料，让 考生经过分析后发表自己的见解，看其是否能抓住问题的本质和特点；或者是通过提供 必要的且是最少的信息，看考生能否运用自己所学的知识，深入挖掘所给的信息，找出 解决问题的关键。如上述“提出问题”或“发现问题”类试题，“开放性思维”类试题 等。
以上五个方面，是笔者总结的认为能够在高考物理中可能考查的创造性思维能力的因 素。第(一)部分也已经提到，由于高考具有一定的局限性，通过高考试题考查和鉴别考 生的能力也具有一定的局限性，特别是关于创造性思维能力的考查受到高考性质、形式 等方面的局限不能很好地在高考中体现出来。但通过试题中反映出来的某些有关创造性 思维能力的因素，一方面试图在一定程度上能够反映考生分析和解决新问题的能力，更 重要的是希望通过试题的些微体现，引导中学教学在教学过程中注意培养学生的独立分 析问题和解决问题的能力，有利于学生创造性思维能力的培养。
三
近10年来，每年的高考物理试题都有多道在不同程度上类似于上面所列举的试题，那 么这些试题在考查考生的独立解决问题的能力，以及是否有利于创造性思维能力的培养 方面是否起到了作用?起到了什么样的作用?
1.通过多年的高考试题评价和高考科研的调查，绝大部分教师都认为能够解决这类试 题的学生都是中学里那些独立思考能力比较强、具有与创造性思维能力有内在联系的一 些素质的学生，这个结论是公认的。从分数统计上看，这些试题中绝大部分在当年高考 中对高分数段的考生有很好的区分度，因此与重点大学相关专业的招生录取目标是一致 的，也就是说，对于相对较高分数段的考生来说，区分度和效度是好的。
2.也有一部分考生，平时学习很认真，各种测验、摸底考试的成绩也都很好，但考试 中对这类试题有明显的失误。这其中的原因比较多，据了解，有的是由于偶然性；有的 是出于答题策略上的考虑，这些考生对容易题和中等试题，特别地谨慎仔细以保证将能 够得到的分数尽量拿到手，花费了较多的时间和精力反复核查容易试题和中等试题，从 而影响了这些考生解答这类试题，并且这类试题在全卷中的占分一般也并不高。也有一 些考生，他们的特点是求准而不求快，在大题量面前显得时间不够，如果减少题量而使 考生有较多的时间去思考和研究，这些考生能更充分地显示自己的才能。相当多的考生 对平时训练过的题能保证“准而稳”的得分，对未训练过的所谓“生题”，就束手无策 ，甚至连审题的勇气也没有。
3.这类试题对中学教学的影响存在着不同的看法或者不完全相同的看法，这不仅与试 题的性质有关，与教学现状有关，更重要的是与社会的现实情况有关。
有人认为这类试题无论对学生学习或教师教学都有好的导向作用，有利于引导培养学 生的独立思考能力，甚至创造性思维能力。但也有人认为这类试题大大增加了中学教学 的负担，使得题海越来越大。每年都要去“克隆”这些“生题”，从而教师教不完，学 生也做不完。
笔者认为，存在各种不同的看法是正常的，而且都是有原因的，这正说明高考要改革 ，教育也要改革。对于高考来说，一张试卷，要尽可能区分不同层次的考生，满足不同 高校的招生要求是相当困难的，存在的弊端也不少。例如，有些比较容易的试题，高分 段的考生都能得分，这些试题对他们来说几乎没有区分度，而只是花费了时间，但这样 的试题使高分段的考生在平时学习中要多做练习，锻炼熟悉程度和提高解题速度，以便 在高考中能有更多的时间去解那些必须动脑筋的较难的试题。由于试卷中有相当数量的 较容易试题，试卷中能用于区分高分段考生的试题(即类似于上面列举的试题)在数量和 质量上都受到限制，从而增大了失分的偶然性。上述类型的试题对低分段的考生虽然不 起作用，但却占据了试卷一定的容量，必然也影响可用于区分低分段考生的试题的数量 与质量。
学生的能力特别是创造性思维能力的差异是很大的，这种差异是由学生的先天因素和 后天所接受的家庭、社会、学校的教育以及生活环境等诸多复杂因素造成的。应该承认 这种差异。教育的作用并不是把所有的学生都拔到同一水平，消除差异，而是使学生在 原有基础上得到提高。把高考试题中用于区分高分段考生的能力要求较高的试题作为对 全体学生的要求必然会揠苗助长，造成负担过重。从考试与应试之间的关系来看，克隆 出许多高考中的生题，让学生进行反复训练，从应试角度看多少还是有效的。这种对立 和依存的关系，古今中外都是如此。但如果考试是多变的，在应试中就可能悟出一些道 理，认识到必须加强基础，提高学生的应变能力，使学生能够“以不变应万变”。但目前，高考的变化受到种种限制，高考必须坚持稳定，而应试的一方则可调动一切可能的手段，设计各种方案，通过“教”和“练”，把生题都变成熟题。在这个过程中不少学生往往是被动接受，来不及思考或根本不具备独立思考的基础。结果学生的能力非但没有提高，而学生的兴趣却严重受挫，反而抹杀了学生创新精神和创造性思维能力，因为学习过程中无论是读书或做实验，或做习题，并不是越多越好，而应当与每个学生自己驾驭知识的能力相匹配。但是，题海战术这种做法对付稳定的高考，对提高考生的成绩实际上是有一定作用的。俗话说，“瞎猫也能碰上死老鼠”。所以，在我国，应试的作用特别有效。这是高考遇到的看来短期内尚无法克服的困惑。
近几年来，培养学生的创造性思维能力已受到教育界的重视，如何培养学生创造性思 维能力已成为许多专家探讨的课题。但是创造性思维能力的培养是相当困难和复杂的， 它比检查或考核学生的创造性思维能力更复杂、更困难。有些人希望能设计出一套培养 创造性能力的教育方案、教学方法和诸如训练手册一类的东西，要求老师按这套方案教 、学生按这套方案学，高考按这套方案考，以保证方案得以实施。应该说，这种愿望是 良好的。但是人才的培养与流水线生产一种产品是完全不同的。生产一种产品，只要确 定了工艺流程，开好模具，严格执行操作程序，就能产生完好的产品。人才的特点是富 有个性。学、教、考一条龙虽便于操作，但未必有利于个性的发展。我们每个人都有很 大的局限性，我们自己在工作中发挥创造性思维能力的机会并不多，经验更少，我们设 计的方案不管考虑得如何周全，弊端不可避免，对我们“自定义”的方案有多大的正面 作用和负面影响也不是短期内就能够反映出来的，故在实施中应当给予足够的宽容度。 也有人设计了许多培养创造性思维能力的练习：如先提出一个问题，让学生去思考、去 解答，甚至去做个小实验；接着再提出一个问题，让学生向前跨进一步……最后到达目 的地。认为这种习题才是探究性课题、研究性课题。不可否认，这种循循诱导的程序性 习题在初始阶段，特别对能力较差的学生，有一定的启发和示范作用。但这类题也不宜 过多。因为在解这种题的过程中，学生自己并没有独立地进行研究或探索，而只是被引 导着在别人探索或研究过的路上走了一遍。把这种习题的作用提得过高，说得太大，会 使中学误以为所谓探索或所谓研究就是如此简单，甚至误认为只有这种课题才能培养创 造性思维能力，从而造成概念的混乱，对培养能力起到负面作用。
笔者认为如何培养中学生的创造性思维能力仍是一个在目前还说不清楚的问题，而有 哪些不利于培养学生创造性思维能力的做法倒可以列举出许多。在这种情况下，我们似 乎更应提倡百花齐放。但有一点也许是肯定的：那就是要给学生有更多的自由空间和时 间，让学生自己去动手和思考。