中共中央、国务院《关于深化教育改革，全面推进素质教育的决定》明确了实施素质教育要以培养学生创新能力为重点，以培养创新能力为核心的创新教育成为教育发展的主题。新修订的高中物理课程标准，将物理课程课程目标中的具体目标（三维目标：知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观）深化为“物理核心素养”，共有物理观念、科学思维、实验探究、科学态度和责任等四大类，细分为14条的具体描述，其核心是创新思维能力的培养。如何在高中物理教学中培养学生的创新思维能力，是每位物理教师必须面对和研究的重要问题。在我多年的教学实践中，依据建构主义理论和三维智力理论，做了一些有效的尝试和探讨。

我将其概括为实践“七个核心要素”，即情境创新、概念创新、观念创新、方法创新、应用创新、实践创新、猜想创新等。“情境”是创新的“温床”，“概念”是创新的“细胞”，“观念”是创新的“灵魂”，“方法”是创新的“主动脉”，“应用”是创新的“助推器”，“实践”是创新的“源泉”，“猜想”是创新的“翅膀”。

一、情境创新

唐殿强主编的《创新能力教程》指出的创新能力形成的第二原理：

环境是人的创新能力形成和提高的重要条件。环境优劣影响着个体创新能力发展的速度和水平。

建构主义理论指出，人在一定情境下，面临新事物、新现象、新问题和新信息时，会根据情境中的线索，调动头脑中事先准备好的多方面、多层次的先前经验来解释这些新信息，解答这些新问题，赋予它们意义。知识的意义总是存在于情境之中的。学习总是在一定情境之中进行的，人不能超越具体的情境来获得某种知识。学习时的情境不是个无关因素，而是有机地卷入了建构活动。

情境是创新的“温床”。在物理教学中，首先给学生创造一个好的教学情境借以引导启发学生发掘问题，思考问题，探索事物本质属性的物理环境，从而激发学习兴趣，使其积极开展思维活动，从而激发创新的火花。

教学过程是一个不断发现问题、分析问题、解决问题的动态过程。学生的创造性思维往往是由遇到要解决的问题而引发的，提出恰当的问题，就会使学生自觉克服学习中所遇到的困难，解决要解决的问题。因此精心创设问题情境是培养学生创新思维的必要手段。

我根据不同的教学内容分别创设了智慧课堂、思辨课堂、探究课堂、说题课堂、想象课堂等。创设的主要方法有：利用实验创设物理情境、联系生活创设物理情境、通过物理学史创设物理情境、利用现代教育技术创设物理情境及综合创设物理情境等。

如，在人教版高一物理必修1第三章第二节弹力的教学中，创设发生各种形变的情境，如弹簧、橡皮、衣服、口香糖、黑板、篮球、铅笔、矿泉水瓶等，让学生观察总结其特点，引导学生思考如何验证发生了形变，如何验证微小形变，最后如何测量微小量。既为进一步学习游标卡尺、螺旋测微器及天体的测量打下基础，也激发学生思考对于实际中不好直接测量的一些量，如非常大的量和非常小的量、危险物品的检测等，提出很多设想和方法。學生会联想到初中物理中测导线的直径、曹冲称象等，并把第一章学习的测瞬时速度的方法联系起来，可提出高铁车厢中显示的车速原理是什么，如何测量飞机的飞行速度和光速等，促使学生对这些问题有一个深入的思考，培养创新的意识，埋下创新的种子。

二、物理概念创新

美国心理学家吉尔福特（J.P.Guilford）创立的智力三维结构模式理论认为智力结构应从操作、内容、产物三个维度去考虑。并用三个纬度的立体模型来描述智力的结构。智力活动就是人在头脑里加工（即操作过程）客观对象（即内容），产生知识（即产物）的过程。如图所示。

依据这一理论，在物理概念教学中，要让学生体会概念的建立过程，充分利用图形、图像、符号等进行思维的加工，从而诱发创新的种子。

概念是创新的“细胞”。大力强化物理概念教学，突出深刻理解物理概念引入的必要性、科学性及应用性，突出物理概念创新是创新思维能力培养的基础。建立了“五环节”概念教学法，即论证（概念建立的必要性、可行性、科学性）、绘制概念图、类比、应用、科技写作等五环节进行物理概念的教学，极大地提高了优秀学生理解和应用物理概念的能力。

如在科技写作方面，学生写出了很多优秀的文章，体现了学生对物理概念的深入理解，也体会到概念是解决问题的基础。以下是2017届高三学生霍新幸写的小论文：

速 度

483班 霍欣幸

提到“速度”，我们在日常生活中已积累起一些感性认识，知道其可以反应快慢，例如，大家早已熟悉的“飞机速度比自行车大”之类的表述。然而，考虑到“速度”作为物理学基本概念之一，我们理应更加深入地了解其在物理学与生活中的区别。

1.物理学中的速度

高中教科书中利用比值定义法将位移与发生该段位移所用时间定义为速度，国际制单位为米每秒。根据时间的长短，又将其分为瞬时速度与平均速度，前者相对于时间非常非常短以至于趋于零，后者则是在较长一段时间内而言。而正如我们已了解到的，位移是由初位置指向末位置的有向线段，有大小和方向，速度亦是如此，大小方向，缺一不可。显然，生活中，我们很少谈及速度的方向，路程似乎也比位移更加常见，实际上，我们平时所说的速度，实则为物理学中的平均速率-路程与时间的比值。以上为物理学中的速度，此处只浅谈一二。

2.生活中的速度

生活中，我们在多种情景下需要借助“速度”来描述性质，例如打字速度、说话速度、阅读速度、翻译速度，等等。在此情况下，“速度”不再具有严格的物理特征，它更多的是用来形容某种动作的快慢与多少。例如，人们谈及到汽车速度时，往往会说“70迈”，而不是“50米每秒”再加之“东偏北37.5度”，无疑，后者有些死板了。再者，我们往往会说翻译时英译汉是30个单词每分钟，汉译英300个汉字每小时，等等。速度的单位都变得和物理学中不一致了。至此，我们不难发现，生活中往往关注的是数字本身，以象征多与少，快与慢，而不再纠结于其大小和方向。

3.和谐作用，彰显“大物理”之美

物理学严肃正统，当慎重待之；但日常生活中却着实不必拘泥其中。以“速度”为例，知其物理意义，亦能于生活中灵活驾驭，从生活走向物理，从物理回归生活，如此，方为正道。

三、物理观念创新

观念是创新的“灵魂”。教学中注重培养学生形成经典物理和现代物理的物质观、运动观、能量观、相互作用观等，突出观念创新是物理创新思维的关键。初步试验了以物理观念为基础，以模型建立为核心，以逻辑推理为线索的问题解决策略，大大提高了学生的具体分析能力，有力地提高了学生的科学思维能力。

如在习题教学中，培养学生对同一问题从不同角度思考的意识和能力，可以针对问题的特点分别从力和运动的观点、能量的观点、动量的观点去思考处理，通过建立不同的物理模型，逐步形成清晰的物理观，并在解决实际问题中创造性地运用相关观念。

四、物理方法创新

创新能力形成的第四原理：创新思维是人的创新能力形成的核心与关键。创新思维的一般规律是：先发散而后集中，最后解决问题。

方法是创新的“主动脉”。掌握科学思维方法，加强科学思维方法的训练。物理思维是抽象思维、形象思维、直觉思维等的具体体现，掌握分析综合、等效、类比等思维方法，及理想化、整体隔离、微元、合成分解、矢量标量、比值定义等物理方法，学会把发散思维和抽象思维结合起来。在学习和实践的过程中有意识地进行科学思维方法的训练。

如在矢量概念的教学中，到高三高考复习时可以综合力学和电磁学等，通过例题如2017年高考全国1卷理综物理25题，理解矢量方法在处理问题中的重要作用，体会物理学引入矢量概念的必要性，进一步认识到矢量不仅仅是一个概念，更是一种方法。

五、应用创新

应用是创新的“助推器”。教师要充分利用教材和习题进行创新思维的培养，充分挖掘教材中的创新思维事例，使学生领悟科学方法。对此我们设立了物理故事会，每名学生都要归纳总结出我的物理故事，不定期进行交流展示。依据创新能力形成的第三原理（实践是人创新能力形成的唯一途径）对教学中最大的资源——习题，应发挥其培养学生创新思维能力方面的最大作用，解题是学生学习中最多最重要的实践活动，对此我们采取了以学生为主的习题采风课、习题辩论课、说题竞赛、自编习题等多种活动课，展示学生的思维，杜绝老师代替学生思考的教学方法，对培养学生的创新思维能力起到重要作用。

六、实践创新

依据创新能力形成的第三原理，通过实验探究活动和联系生产生活实际，培养创新思维能力是重要途径。实践是创新的“源泉”。设置一些实验探究活动，让学生经历探究过程，体验探究的方法，理论联系实际，潜移默化，循序渐进，对学生形成创新思维能力至关重要。联系生产生活实际的常见问题，使学生主动地运用学习的物理知识和方法，解释其中的原理和现象，能激发其想象力和兴趣，对形成创新能力是一种催化剂。

如在人教版物理必修2第五章第7节“生活中的圆周运动”教学中，让学生自制“水流星”“圆锥摆”，并亲自体验向心力；在人教版物理选修3-2第四章第6节“互感和自感”教学中，让学生进行“手拉手”体验自感，等等。

七、猜想創新

猜想是创新的“翅膀”。鼓励大胆猜想，打破思维定势，提高思维的敏锐性和创造性。主要有类比猜测、对称猜测、对比猜测、逆向猜测等。

在物理学的发展过程中，类比明显地起着启示、探索、开路和创新的作用，许多新概念、新规律、新理论的提出借助于类比猜想。如爱因斯坦将光电效应与黑体辐射类比，猜想光的性质与热辐射性质可能相同，提出了光子说，成功地解释了光电效应的规律，等等。同样，在物理教学中，可以通过类比、对称、逆向等引导学生猜想。如万有引力定律F=Gm1m2/r2和库仑定律F=kQ1Q2/r2表达形式完全相同，因此，可让学生猜想，引力场与静电场应该具有一些相同性质，以及猜测为什么会有这种相似。在电场的教学中，精心设计教学过程，类比重力场让学生猜测电场所具有的性质，也可仿照电势概念引入“重力势”。有学生通过类比探究发现，浮力做功也有与路径无关的特点，他引入了浮力势能的概念，直觉地建立了包括浮力势能在内的“类机械能守恒定律：物体在液体中运动，如果不考虑液体的阻力，只有重力和浮力做功，那么，动能、重力势能和浮力势能之间可以相互转化，但它们的总和保持不变”。浮力势能概念本身并不重要，但学生这种类比能力和直觉创新精神是值得赞扬的。

对于较为复杂物理的物理习题，尤其对高考理综物理25题，在分析思路时，同样需要猜想，猜想简单的、特殊的，从最基本的公式、定义出发，往往能快速获得解题思路。

注：此文是河北省教育科学“十三五”规划课题《农村中学三维建构培养物理创新思维能力的研究》的阶段研究成果，立项编号1604012。

编辑 李琴芳