基础力学创新教育的理论与环境

摘　要：本文对基础力学课程教学中创新思维培养的理论及环境进行了探讨。将创造心理学和建构主义教育理论与力学教学相结合，明确创新教育中思维的培养要素与实现创新教育所需的环境，合理定位基础力学教学中创新教育的目标，提出了创新培养要点及创新环境的创设方法。

关键词：创新教育；创造性思维；建构主义；基础力学

本文将创造心理学和建构主义教学理论与力学教学相结合，简述创新教育思维培养要素、与创新教育相关的建构主义学习理论的特点及关键，以使创新教育有的放矢，减少盲目性。同时结合力学教学中提出创新教育的合理定位及创新能力培养环境的创设方法。

一、创造性思维的形式及训练模型

根据心理学界和哲学界关于思维的定义以及物质运动与时间、空间的不可分离性，人类思维有两种基本形式，即时间逻辑思维与空间结构思维。

时间逻辑思维也称为逻辑思维，其特点是从一维线性的时间轴上，通过运用分析、综合、抽象、概括、判断、推理等方法，去把握事物运动过程的本质属性。

空间结构思维是反映空间结构特性的思维形式。空间结构特性指和事物在空间的存现形式与性质以及该事物与其他事物相联系时的空间位置、组合关系或排列次序等有关的特性。这种思维的基本特点是既要从整体上去把握事物的基本属性，又要从整体上去把握事物之间内在联系。

空间结构思维按思维材料又分形象思维(以事物的属性表象为思维材料)和直觉思维(空间关系表象为思维材料)两类。因此，人类思维的基本形式通常就分为逻辑思维、形象思维和直觉思维三类，而这两种三类基本思维形式是相互联系、相互作用、相辅相成的，而不是互不相关、互相排斥、彼此对立的。

创造性思维从其与创造性活动以及与创新人才培养的关系来看，虽有其不可替代的极端重要性，但它是在时间逻辑思维与空间结构思维两者相互作用的基础上形成的一种更高层次的思维形式，而不是人类思维的基本形式之一，也不是与前两者并列的第三种基本思维形式。

心理学和神经生理学的研究表明：创造思维的心理模型一一内外双循环模型(DC模型)，可以清晰地阐明创造思维的心理操作过程与加工机制，因此，可据此模型对学生进行创造性思维的培养与训练，从而促进创造型人才的成长。

根据创造性思维的内外双循环理论模型(DC模型)，创造性思维结构由发散思维、形象思维、直觉思维、时间逻辑思维、辩证思维和横纵思维六个要素组成。其中，发散思维主要解决思维目标指向，即思维的方向性问题；辩证思维和横纵思维为解决高难度复杂的问题提供有效的指导思想与加工策略；形象思维、直觉思维和时间逻辑思维则是人类的三种基本思维形式，也是实现创造性思维的主要过程(即主体)。换言之，六个要素中，一个用于解决思维过程的方向性，两个用于提供解决高难度复杂问题的指导思想与策略，另外三个用于构成创造性思维过程的主体。

创造性思维结构是理解和掌握创造性思维的钥匙，也是进行创造性思维培养与训练的总纲。如何在DC模型指引下，制订出用于实际教学过程中培养创造性思维的指导策略与方法，就成了需要解决的重要问题。

二、力学创新思维培养特点及培养基点

根据创造思维理论，创造思维的六个要素是不可分割的有机整体。在创造性思维的培养中，按理应该对其中的每一个要素进行训练，但是创造性思维过程是非常复杂的，特别是非随意创造性思维(有周密计划，可产生重要创新成果)，涉及到复杂心理加工过程，其中与潜意识相关的横纵思维，到目前为止还未能得到较成熟的训练方法。因此在教学中只能根据课程的特点在有限的教学过程中对创造性思维的某些要素进行训练和培养。

基础力学是揭示力与运动、力与物体变形的关系学科。它是建立在观察和实验的基础之上的。“观察”是自然科学中最常用的一种科学研究方法，它分自然条件下的观察和实验条件下的观察两种；“实验”则是由观察方法发展而来，它是观察的延伸与扩充。在教学中，不仅要指导学生如何进行观察和实验，还要启发学生根据观察和实验的结果去联想和想象，并在此基础上进一步分析、思考，以便透过复杂的现象去探寻和发现事物的本质属性和事物之间的内在联系规律。对客观事物的观察、联想、想象属于形象思维范畴；对客观事物本质属性的揭示，通常要依靠形象思维(特别是创造想象)和时间逻辑思维相结合才能解决；而对力学量之间内在联系规律(即空间结构关系)的发现，则往往要依靠直觉思维和时间逻辑思维相结合才有可能。可见，基础力学学科性质本身决定它们的教学过程必须将形象思维、直觉思维和时间逻辑思维三者相结合，采用“形象思维与时间逻辑思维相结合训练”和“直觉思维与时间逻辑思维相结合训练”的方法，才能取得更好的效果。

按照创新思维理论，在力学教学中培养的创新思维，主要属于随意(无周密计划)创造思维，而随意创造性思维是更高层次的非随意创造思维的基础，因此只有对学生进行随意创造性思维培养，打好基础，才有可能进行非随意的创造思维，做出真正意义上的创新成果。过去并未重视学生随意创造思维的培养，一讲创造性思维就是高级、复杂的创造思维，就要以思维成果是否前所未有来衡量，使人觉得高不可攀，也不知应如何做。实际上在基础力学教学中只要结合课程特点对与之相关的创造性思维要素进行培养，并在这些思维能力上有所提高，不论思维的结果是否前所未有，我们的目的就已达到，这就是“创造性(创新)思维”培养的基点。

三、建构主义学习理论下创造性思维培养环境的创设

建构主义是认知心理学派中的一个分支。该理论的特点是将传统被动学习的行为主义学习理论，改变为把学习者看作是信息加工主体的认知学习理论。并且认为，知识不是通过教师传授得到，而是学习者在一定的情境中，在教师和同学的帮助下，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式而获得的。也就是以学生为中心，强调学生对知识的主动探索、主动发现和对所学知识意义的主动建构。教师所起到的是帮助、引导和促进的作用。

创新思维培养的前提是学生要能够主动探索和学习，显然，建构主义学习理论符合创新思维培养的要求。因此，将创新思维培养方法与建构主义学习理论相结合，应当是学习和掌握课程知识、训练创新思维和培养创新能力的有效方法。

建构主义特别强调获取知识的环境与思维活动的情境，因为这是学生主动学习和思考的必备条件。结合创新教育，我们认为在基础力学教学中着重创设以下的学习环境：

1．平等民主的课堂环境

基础力学的教学方式目前还是以课堂教学为主，要体现以学生为中心，变被动学习为主动学习，教师和学生都要同时转变教与学的观念。在心理上，要扭转学生多年应试教育形成的迷信书本，畏惧老师的心理，减少思维的束缚。作为教师要营造平等民主的氛围，鼓励学生大胆思考及表达，增强学习的主动性。同时应用创造性思维培养的思路与方法，根据教学内容(特别注意选择学生尚未知晓的理论和方法作为素材)制订培养策略(根据随意创造性思维训练的“三结合”)，在课堂上根据学生思维的信息反馈作适时引导，形成学生主动思考与交流的氛围，创新思维的训练才能落到实处。

2．基于计算机和网络系统的信息环境

对于基础力学，要建构所学知识的意义仅靠课堂提供的信息是不够的。学生需要更多的相关信息，如力学问题的工程背景及应用实例，问题研究的历史沿革、人物等，这就需要为其提供丰富高效的信息环境。计算机的表现形式和网络系统的传播手段已成为创造这种环境的主要手段。多媒体课件、教案、参考书、资料查询链接等通过网络系统向学生提供。另外建立师生互动的助学系统(如网上练习，答疑，讨论)和学习管理系统(如考核，作业)。这样学生既能主动获取及加工更多的信息，丰富知识库，锻炼能力，同时又有利于发散思维和直觉思维的训练，还可获得必要的 帮助。

3．创新实践环境

基础力学是具有实际应用背景的，理论与实际的结合有助于建构较为完整的知识，因此实践环境很重要。在这个环境中，一方面实验向学生提供更直接更丰富的信息，学生可以通过实际观察和动手实践建立直观的感性认识，加深对概念和理论的理解。同时也会了解到书本理论的局限，这样可以引发学生对问题更深入的思考和兴趣。另一方面，通过力学与工程结合的创新展示(创新展示室)，启发学生思维，激发求知欲望，同时在此环境中，学生可利用提供的装置、材料和工具，动手实践其创新设计和探索性试验。显然，这样的环境中学生的发散思维，形象思维、直觉思维以及创新实践能力都能得到锻炼。

利用以上三个方面的环境，只要将创新思维的训练贯穿于教学之中，使其成为课程教学中的有机组成部分，学生的思维训练，能力的培养，知识的掌握都将上一个新台阶。这也正是当前教学改革所需要的。

[责任编辑：文和平]