从认知理论看实验能力与创新能力的关系

刘 灿，莫友元

（中南大学，湖南 长沙 410083）

教育学的认知理论认为，知识能力的获得实际上就信息的输入和输出的加工过程，也是对以往掌握经验的刺激反应过程。现代大学教育中，通过实验课程提高学生的科研创新力是培养高素质人才系统工程过程中的极其重要的手段。这种独创性特征表现为：一是思维的独立性，二是思维的发散性，三是思维结果的新颖性。创新教育就是要求我们培养出来的学生以科学理论为指导，面对实际，敢于提出新问题，解决新问题。创新的一个表现就是，敢于打破常规，进行逆向思维。寻找新视野、新观念，改变不符合科学的思维方式，从实验的内容和实验的路径着手，培养其实验能力，实现创新能力的培养目标。

1 从认知理论寻获思维与创造力的源泉

从心理学观点来说，创造性是指提供新的、第一次创造的、具有社会价值的产品的活动，它的突出标志是生产出某种新颖、独特、有新价值的产品的能力。创造性思维就是不依常规、寻求变异想出新方法、建立新理论。创造性思维往往与创造性活动联系在一起才会产生现实意义。

值得注意的是人的认知活动来源于思维的，普通思维制约了人的行为的方向和方式。创造性思维需要在没有答案的情况找出答案，甚至在人们以为是错误答案中找到正确的答案。但人类的思维的发展，是逐渐由感性向理性、由集体向个体、由具体向抽象、由低级向高级的进化过来。思维方式也是由思维习惯、知识、观念等综合要素组成，这种思维结构能够正确指导着人们认识世界和改造世界，但是这种思维定式往往也限制着人类朝着更高端、更不可测的世界发展，人类社会经过漫长的发展已经形成了丰富的物质和精神产品，每一项创新活动都意味着一次思维的突破。思维要经过教育训练才能逐渐形成，人们的习惯、知识、观念等要素构成的思维，也不是生来就有。而创新思维教育要求我们在实验训练过程中不是单纯简单的重复和循规蹈矩，要允许另类思维，以新颖的思维或独特的方式来解决问题。总而言之，创新培养没有固定模式，但渊博的知识是探求新思路的根本源泉。科学家的发明、诗人的感叹、探索家的发现、政治家的胆略、都是人类创造性思维的完美体现。在实验课教学中，我们的实验内容的安排应该符合思维认知活动的机制，实验教学方式方法要有利于开拓学生的思维能力，鼓励学生抓住细微的发现和怀疑，最终目的实现其创新能力不断积累。

2 从认知理论看实验能力与智商

我们看学生的实验能力应该从基础实验能力和创造性实验的能力两方面来衡量。认知能力和智商是不能等同的，智商高的不一定实验能力高。没有扎实的基础实验能力，怎么又可能具备发掘出创造性实验的能力？我们的教育对创新人才的脱颖而出是存在缺陷的，我们培养的人才缺少怀疑自己、逆向思维和多角度多侧面思维的能力，我们的教育可以培养无数竞赛获奖的神童，却培养不出能问鼎诺贝尔奖的创新大师。大量事实证明：过分夸大天赋智商在开发创造性能力上的作用是错误的。1955年76岁的爱因斯坦逝世后，美国一流的脑外科专家对爱因斯坦的大脑进行了解剖，研究表明这位被誉为超人的大脑，从表面皮层的容积、结构和化学成分来分析都与普通人一样。爱因斯坦自己也说：“我没有特别的天赋，只有强烈的好奇心”

3 从认知理论看实验能力与知识的积累

美国心理学家医学博士西瓦诺、阿瑞提归纳了弗洛伊德的精神分析学理论，提出了创造性思维的三大过程，即原发过程、继发过程和第三级过程。心理学认知理论告诉我们：知识的组合过程是人的知识积累孕育出新的理论的过程。通过低层次的分化组合上升到高层次的组合。创造性思维的形成是以知识和经验的积累为前提的，不可能凭空出世，创新思维产生的条件是：丰富知识的准备、长期的冥思苦想、缜密逻辑思维的进一步深化。阿基米德洗澡时从水盆里溢出来的水而联想到物体的比重原理，瓦特见水壶盖被水气冲开而发明蒸汽机；还有最著名牛顿见苹果落地联想到地心引力问题某些人的直觉已经远远超越了他们的时代。这些典型事例都是科学家们依靠丰富的实践经验和日积月累的知识导致灵感的产生，机会是为有扎实功底的人准备的。当然还有对事业的高度热爱和愉悦的精神状态。为此除了学习基础理论知识的积累外，还要主动开拓一些交叉学科知识面，用渊博的知识寻找创造思维方式的钥匙去开实验和科研能力之锁。

4 从认知理论看有利于提高实验创新能力的方法

目前，我们的大学物理实验项目普遍重视学生的认知发展过程，经典实验和验证实验占据了主要实验领地，对创新能力的培养缺乏必要的手段和方法，笔者认为可以从以下几个方面加以引导和鼓励学生：强烈的好奇心，大胆的怀疑，逆向思维，多角度多侧面思考、组合思考、想象思维和联想。

牛顿少年时期就有很强的好奇心，他常常在夜晚仰望天上的星星和月亮。星星和月亮为什么挂在天上？星星和月亮都在天空运转着，它们为什么不相撞呢？这些疑问激发着他的探索欲望。最终经过潜心研究，发现了万有引力定律。任何新的理论的诞生，都有一个怀疑的过程，伽利略就是由于对亚里士多德“物体依本身的轻重而下落有快有慢”的结论产生了怀疑而发现了自由落体定律，盲从和因循守旧永远不会产生新的理论成果，不要迷信任何权威；逆向思维就是背逆常人思维的方向去思考。在运用逆向思维时，必须深入了解所否定的理论、学说是否具片面性或是否错误。如果怀疑、否定不符合社会实践的理论或学说，则必然产生错误的结果；多角度多侧面思考问题即用多种方法求解，这是发散性思维的表现。多侧面思维表现了思维的灵活性和深刻性；把对一个事物各个方面的认识或多个事物的认识，按一定的顺序组成一个系统，这便是组合思考。马克思把他对资本主义各个方面的认识组合起来，诞生了宏伟巨著《资本论》和他的科学社会主义学说。想象思维有再造想象和创造想象两类。再造想象是对已存在的事物，根据对此事物的描述，想象出此事物的外形、结构的想象，创造想象主要凭借大脑右半球的形象思维，其次才是逻辑思维。想象思维是直接参与创造的思维；联想有各种形式，如相关联想、类似联想、相对、相反联想、本质联想、因果联想等。另外我们实验项目的设计不仅要有利于学生运用已有的知识，更重要的是能创造性的将所学用于实验中。实验途径要切合认知理论模型，使学生通过反复的思考、验证、纠正和改进思路及方法，强化认知力，提高其创造性能力。

另外，培养学生坚韧不拔的进取精神和不怕挫折、不怕困难、不达到目的决不罢休的顽强品质也是创新过程中不可缺少内容。教学中还必须遵循思维发展的规律，让学生既有一定的压力也要创造出轻松的实验氛围，这样最大程度地发挥实验水平乃至促生操作的灵感，教师有责任在实验教学中则应重视对学生创造性思维能力和方法训练，有意识因材施教引导学生进行联想思维，尊重学生的个性发展，让学生的创造力有充分的发挥空间，创造出更好条件以培养“杰出人才”。实验课的设计不仅要符合人的认知心理模型，还要使实验课的设计更好地为创新能力构建提供动力。

[1]苏越.现代思维形态学[M].北京：中国政法大学出版社，1994.

[2]荣开明.现代思维方式探略[M].武汉：华中理工大学出版社，1998.

[3]陈衡.科学研究的方法论[M].北京：科学出版社.

[4]许立言.创造学基础[M].长沙：湖南教育出版社，1984.