探求科学创造力的奥秘

本文转自：中国教育报

探索活动像写诗一样，要关注科学探究中的“审美体验”

探求科学创造力的奥秘

学生专注于科学实验。 视觉中国 供图

在当今不断变化的世界中，个体的创造力不是一种奢望，而是一种必要，几乎在生活的所有领域，创造力都是成功的关键。创造力可以被视为能力、过程与环境之间的相互作用，个人或群体通过它产生可感知的产品，该产品在社会环境中既新颖又有用。

科学是一项创造性的努力，这一观点无可争辩，因为科学思想是心灵的创造。正如爱因斯坦所说，物理学的概念是人类智力的自由创造，它不是（虽然表面上看来很像是）单独地由外在世界所决定的。由此可见，科学创造力是科学教育的核心主题，而创造型人才是最重要的国家资源，也是国家能力发展的重要支撑。

日常创造力是创造性成就的基础

多年来我们一直缺乏对科学创造力的关注，同时在拔尖创新人才的早期培养上也存在诸多误区，如通过选拔性考试筛选创造型人才，以贯通式培养为名进行跨学段提前招生等。造成这些误区的原因在于，我们仍然缺乏对创造力及科学创造力本质的理解。创造性的表现意味着产生新的想法或事物。在当今不断变化的世界中，个体的创造力不是一种奢望，而是一种必要，几乎在生活的所有领域，创造力都是成功的关键。创造力可以被视为能力、过程与环境之间的相互作用，个人或群体通过它产生可感知的产品，该产品在社会环境中既新颖又有用。

美国心理学家考夫曼（James C. Kaufman）和他的同事贝格托（Ronald A. Beghetto）提出了创造力4C模型，将创造力分为四个层次。杰出甚至是伟大的创造力（Big—C）是少数卓越人才所拥有的能力，他们用自己的发明或作品改变了他们的学科甚至世界。例如，爱因斯坦的相对论、达尔文的进化论、毕加索的《格尔尼卡》、贝多芬的D小调第九交响曲等。伟大创造力是我们大多数人都无法企及的。专业创造力（Pro—C）是任何在创意领域获得专业特长的人都可能获得的，但他们并非一定能达到专业创造力水平。日常创造力（Little—C）是从人们在日常生活的各种活动中产生创意的角度来定义的，一定程度上能在每个人身上发现。伟大创造力是创造性成就，而日常创造力是创造性成就的基础。雏稚创造力（Mini—C）从对经验、行动和事件等的新颖和有创意的个人解释中体现出来，例如学生寻找几种不同的方法解决数学问题。它凸显了学生在学习新知识时产生独特和有意义见解的价值。伟大创造力的发展是罕见的，大多数创造力都属于日常创造力类型，它通过结合已有的想法产生新的解决方案。希望学生表现出具有伟大创造力的科学思维很多时候是不切实际的，日常创造力不仅在大多数学生的能力范围内，而且引入这种形式的自由思考也可以提高学习过程的有效性和趣味性。我们可以通过鼓励学生用类似于大多数现代科学的方式进行工作，以此激发学生的创造热情。

将创造力培养纳入科学教育进行培养

我们要关注日常学习过程的创造性表现，每个人都有发展创造力的可能性，而非少数被标识为“天才”的候选者。即使是“天才”，也必定要通过其创造性的产品来表达，这类产品绝非筛选性考试或竞赛的固定答案。提供一个开放、包容和非批评的学校环境，鼓励每个人的创意发挥可能更为有效。

创造力是定义科学本质的关键因素，科学是一项创造性的努力，涉及想象力和原创思维，令人担忧的是，人们仍然缺乏对科学作为一项创造性事业的认识，科学更多以“理性思考”而不是创造力的表达者而闻名。因此，学生需要认识在科学努力中所涉及的创造性工作。美国科学促进会的有关项目提出，像发明假说这样的探索活动是像写诗一样的创造性工作。将创造力纳入科学教学的举措，是发展科学教育的下一步，这表明培养创造力已经成为学校科学教育的基本目标之一。

创新是具有特定领域的，科学领域的创造力可能与艺术或文学领域的创造力具有不同的方面。加德纳的多元智能理论也暗示，一个有创造力的科学家需要具备高水平的逻辑数学智能和自然观察智能，而一个有创造力的政治家则需要强大的语言智能和人际智能。韩国国立全南大学教授朴钟元提出了一个面向科学教育领域的科学创造力模型，它强调科学创造力应整合三个关键要素以培养学生的创造力。一是创造性思维，它涵盖了多种科学活动中所需的思维技能，包括但不限于发散思维，产生多样且新颖的想法；聚合思维，集中多种想法得出最优解决方案；联想思维，跨越不同领域寻找概念间的关联。二是科学学科知识，创造力不是脱离具体内容的抽象能力，而是依赖于一定的科学知识基础。这意味着在科学教育中，不仅要教授科学原理，还要鼓励学生利用所学知识进行创新思考。三是科学探究技能，强调科学创造力应该在科学探究过程中得以展现和发展。此模型应当反映出科学探究的全过程，并包含如观察现象、提出问题、设计实验、分析数据、形成结论等一系列科学探究技能的培养。

在社会文化环境中培养创造力

国际上很多研究探讨了在科学课堂中培养创造力的具体方法，如创造力的培养以强劲的概念框架为前提，科学学科知识是思维的前提，因此也是创造性思维的前提。学生应尽可能了解科学知识即内容知识，科学教育中的创造力是与发散性或想象性思维紧密相关的。在学校科学教育的背景下鼓励创造力，意味着激励学生在开放和自由环境中产生奇思妙想。为了激发学生的创造力，所有的想法都需要被倾听，而不是被嘲笑。那些证明曾经被认为是疯狂的想法，最终被科学界所接受的例子举不胜举，例如电磁波的长距传输、原子的分裂、广义相对论，等等。

在科学课程和教学中，图像和可视化应该占据中心地位，视觉空间思维是科学教育中容易被忽视的一个方面。要关注科学探究中的“审美体验”，特别是重视“惊奇”体验。一种审美经验，特别是伴随惊奇感的审美经验，增加了更深入地参与科学探究和迸发灵感的可能性。假设性思考未来的事件和可能性即时空距离，遥远的事件和人即空间距离，是可以纳入教学活动的策略。科学的社会性指向，为学生提供在社会环境中互动的机会，激发富有想象力和发散性思考的活动。简言之，在不完全排除个性化活动的情况下，应该在社会文化环境中培养创造力。这种环境既包括科学探究文化，也包括学校课堂文化，这两种文化都可以在培养学生的创造性思维方面发挥作用。

教学过程的两难是，在遵循一定课程目标和结构时，如何既能保证达到预期学习效果，又能留有足够空间让学生进行创新和即兴创作，这是一个亟待解决的矛盾。真正在教学过程中推进学生创造力发展的方法不是项目化学习一种方法，而是一套方法。

科学创造力的培养依赖于探究性学习。面向“挑战—应战”的探究性学习包括五种基本类型：一是基于学科的探究；二是问题式学习，当参与探究时，学生必须理解真实案例的问题表征，并通过反复探究形成解决方案，通过解决没有标准答案的问题来学习某个主题；三是项目化教学，如何有效地把科学核心概念、科学实践和学习技术注入课堂，是项目化学习设计的核心挑战；四是基于设计的学习，包括问题调整、研究、使命、愿景、概念和产品的反复迭代过程；五是基于挑战的学习。这五种类型相互补充，扬长补短，构成科学教育中激发学生科学创造力的有效方法。

（张孝辉单位系华东师范大学教育学部，吴刚系该校教育高等研究院副院长、教授）