在《党的二十大报告》中，将创新提升到前所未有的战略高度，提出创新是第一动力，要坚持创新在我国现代化建设全局中的核心地位，强调培养创新型人才，以应对当今世界的科技竞争和产业变革。新时代素质教育强调创新思维和实践能力，创新能力已被纳入学生核心素养框架中。物理学科新课程标准将科学探究、批判性思维和问题解决能力作为关键培养目标。
1 创新能力与创新思维
创新能力，是人在创造新事物、构建新方法、发现新规律的过程中所表现出来的思维方式和心理品质
［1］。创新思维是能够产生独创性产品与观念的一种思维方式，表现为：综合运用直觉、顿悟、灵感等感性思维及形象思维、逻辑思维，站在新视角，提出新观点、新方法。创造性实践探索和创造性的问题解决，都是创新思维的结果，因此提高创新能力的根本是进行创新思维的培养和训练
［2］。
心理学研究表明，创新思维具有5种主要思维形式：发散思维、聚合思维、想象联想思维、批判性思维和直觉灵感思维。创新思维的核心是发散思维，而发散思维具有流畅性、变通性和独特性
［3］。流畅性表现为在单位时间内，发散思维的量越多，流畅性越好；变通性表现为思维在发散方向和切入角度上所表现出的变化和灵活；独创性表现为思维的新颖、新奇和独特的程度。
2 科学探究是培养学生创新能力的主要途径
新时期素质教育中的智育与以往教育理念中的智育最大的不同，在于其对创新性的强调
［4］。科学探究实践是物理学科培养学生创新能力和实践能力的主要途径。《义务教育物理课程标准（2011年版）》指出了科学探究的7个一级要素：观察思考与提出问题、猜想与假设、制订计划与设计实验、实验操作与收集证据、分析与论证、反思与评估、交流与合作
［5］。《义务教育物理课程标准（2022年版）》凝练出了科学探究的4个一级要素：问题、证据、解释和交流。在分析两个版本课程标准的基础上，结合实验探究教学实际，笔者归纳出初中阶段主要应培养的创新能力包括：提出问题能力、有依据的猜想与假设能力、实验设计能力、创造性解决问题能力和反思改进能力。
3 培养学生创新能力的科学探究要素分析
3.1 针对观察思考与提出问题要素，培养提出问题的能力
【例题1】如
图1中的甲乙所示，某人分别用两种方式挑着同一物体行走，小强看后感到疑惑，于是想用实验的方法一探究竟。他要研究的问题是：在杠杆平衡的情况下（ ）。
【分析】该试题要求学生对比生活情境，将挑起物体的树枝理想化为杠杆模型，明确支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂，最后用控制变量法明确自变量、因变量和不变量，确定要研究的问题。这类题目对培养学生提出问题的能力有很强的引领作用。
“提出问题”要素是创新的起点，缺少合理有效的提问，表明学生缺少主动性思考和创新思维，正逐渐变成知识的被动接受者。命题者可明确探究任务，驱动学生运用批判性思维和发散思维，在质疑批判中提炼出应探究的科学问题，着重评价学生能否有针对性地提出可探究的问题。解答提出问题要素命题，可提升学生的批判性思维、想象思维、联想思维和发散思维等创新思维品质。该环节的命题要点是：引导学生多层次发现问题，以培训思维的流畅性；从多个角度提出问题，以提升思维的变通性；从独特新颖的角度提出问题，以提升思维的独创性。
3.2 针对猜想与假设要素，培养猜想与假设能力
【例题2】在通常情况下，许多物质的密度、沸点、凝固点、比热容等都是稳定不变的。这些稳定不变的物理量既是物质的基本属性，也是自然界平衡与和谐的本质反映。假如这些物理量发生改变，我们生产生活中的许多现象就会发生变化。请仿照示例，就任一物理量发生改变时，提出一个相关的物理问题，并作出合理的猜想。
示例问题：如果水的密度变小，轮船的吃水深度将如何变化？猜想：轮船的吃水深度将增加。
问题： 。
猜想： 。
【分析】该题展现了在实践情境中创设任务的特点，由示例引领学生提出问题，作出有依据的猜想。不限定具体的物质和物理量，使题目具有开放性，这就需要学生调用创新思维中的发散思维、类比思维和联想思维。
猜想与假设要素对学生的要求是，对所要研究的问题作出前瞻性思考，明确解决问题的思路，为制订计划和设计实验方案指明方向，也是进行实验和收集、处理、分析数据的依据，更是培养和体现学生的学习主体性和思维创造性的关键环节。
3.3 针对设计实验与制订计划要素，培养学生创造性的实验设计能力
【例题3】在探究“凸透镜成像规律”实验中，已知凸透镜焦距为10 cm。所用光源为新型“蜡烛”。（新型“蜡烛”薄且烛焰稳定）
（3） 君妍同学用凸透镜观察书上的字，如图2-c所示。她换用不同焦距的凸透镜放在原位置再次观察，发现像发生变化，便萌生了探究凸透镜所成像与焦距关系的想法，请写出需要收集的证据。
【分析】该题的第（3）问表面上是要求学生写出需要收集的证据，实质上是考查学生的实验设计能力，即要求学生设计探究凸透镜所成的像与焦距的关系。这一小问的设计角度新颖，不落俗套，要求学生在深刻理解实验原理的基础上进行知识的迁移、拓展，创新性地设计实验。
实验设计，是科学探究的关键环节。教师让学生独自经历实验的设计过程，有助于学生养成多角度、多环节、多因素、多层次和多侧面思考问题的习惯；而采取创造性地整合、组合知识的方法，能激发学生的创造设计潜能。命题应重视的要点是：在实验设计前，理解实验目的和原理；在实验设计中，灵活运用控制变量、转化和比较等多种科学方法。从新颖的角度设问，以便考查学生的创新设计能力。在制订计划与设计实验时，学生需要评估每个环节的操作要点及可能出现的问题，同时还要联想到多个因素的干扰，以及采取多路径设计实验程序，从而提高创新思维的流畅性和变通性。
3.4 针对分析与论证要素，培养问题解决能力
【例题4】有两块边长均为4 cm的无色透明正方体“玻璃”。一块是普通玻璃（密度为2.50×103 kg/m3），另一块是“有机玻璃”（密度为1.18×103 kg/m3），请你选用所需器材，设计一种方案，在不损坏“玻璃”的前提下区分它们。
实验器材：托盘天平、海绵、细线、大烧杯、刻度尺、浓盐水（密度为1.3×103 kg/m3）。
请将所选器材、操作方法、现象及结论填入
表1中（方案不能与示例相同）。
【分析】该题要求用所提供的器材区分普通玻璃和有机玻璃，本质上是考查学生根据实验原理进行分析与论证、得出实验结论的能力。学生一般可以从密度、浮力和压强等多个角度进行分析。
在“分析与论证”过程中，如果解题思路遇阻，学生需要及时转换思路，去寻找其他符合实际的思路，以便使发散思维更具流畅性和变通性。从例题4的解题情况看，大部分考生习惯性地选择测定密度这一思路，却发现提供的器材无法测量质量。此时，就要求考生必须打破惯性思维，从多个角度寻找新的思路。针对分析与论证要素的命题发现，此类题可以提升学生的批判性思维、发散思维和聚合思维等创新思维品质。
3.5 针对反思评估与交流要素，培养反思改进能力
【例题5】要想使建筑节能保温，材料选择是关键。小明选择钟表、烧杯、冷水、热水、温度计，还有用塑料、纸、泡沫制成的相同的带盖杯子，探究不同材料的隔热性能。
步骤1：在塑料杯盖上扎个小洞，向杯中倒入半杯冷水；步骤2：将杯盖盖好，向盖子的小洞中插入一支温度计，再将塑料杯放入烧杯中，随即向烧杯中加入热水至塑料杯盖下方约1 cm处（
图3），观察并记录水温上升5 ℃时所用的时间；步骤3：选择另外两个杯子重复上述步骤。
（1） 在实验装置中，杯子可代表建筑物的墙壁，
可代表外界大气，实验通过 反映材料隔热性能的优劣。
（2） 请你设计一个记录实验数据的表格。
（3） 分析实验方案，请你提出改进建议
。
【分析】该题第（3）问考查学生的反思和评估能力，有助于提升学生反思探究过程和探究结果的意识，以及从评估中吸取经验教训的意识，促使学生尝试改进探究方案，清晰表达自己的观点，参与交流并提出改进建议。
针对反思评估与交流要素命题，合理引导学生反思实验探究各环节的合理性，促使学生关注探究活动中的新问题，尝试多路径优化探究方案，从而提升创新思维的变通性和独创性。反思评估与交流要素命题，此类题可以提升学生的联想思维、发散思维、聚合思维和批判性思维等创新思维品质。
4 结语
提高中考实验命题的创新性，主要应在3个方面下功夫：第一，在提出问题、猜想与假设这两个最能培养学生创造力的环节上下功夫，培养学生的想象力和直觉灵感思维，激活并提升其与生俱来的本初创新能力；第二，要合理设置新颖或陌生的问题情境
［6］，增强科学探究题的探究性，让学生在真实的探究过程中提升创新设计与解决问题的能力；第三，探索增强试题开放性的方法。
创新思维的核心是发散思维，可以在情境、过程、设问、结论等多环节将开放性试题设置成多元开放的形式，以便引领学生创造性地整合知识与方法，多角度、多层次、多途径地分析、解决问题，最终达成培养学生核心创新能力的目标。
上海市教育科学“十四五”规划课题“建立学业水平考试命题质量评价标准的实践研究”(c19050)
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