論大學(xué)物理實驗與學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

楊 英

摘要動手操作是創(chuàng)新能力提高的源泉,是高校培養(yǎng)人才并促使其不斷成長的必經(jīng)之路,而大學(xué)物理的實驗教學(xué)本身就是一項非常具有探索性和創(chuàng)造性實際操作過程,所以說,大學(xué)物理實驗具有提高學(xué)生創(chuàng)新能力積極作用。本文就大學(xué)物理實驗與學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)問題展開論述。

關(guān)鍵詞大學(xué)物理實驗教學(xué)學(xué)生創(chuàng)新能力

中圖分類號:G64文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

動手操作是創(chuàng)新能力提高的源泉,是高校培養(yǎng)人才并促使其不斷成長的必經(jīng)之路,而大學(xué)物理的實驗教學(xué)本身就是一項非常具有探索性和創(chuàng)造性實際操作過程,所以說,大學(xué)物理實驗具有提高學(xué)生創(chuàng)新能力積極作用。

1 大學(xué)物理實驗的趣味性,能夠激發(fā)學(xué)生的好奇心理

對事物的好奇心理是推動科學(xué)探索不斷向前發(fā)展的巨大動力,是科學(xué)發(fā)現(xiàn)者具有堅強(qiáng)毅力與持久耐心的精神源泉,這是愛因斯坦曾經(jīng)親歷的經(jīng)驗和深邃的思考,對一切事物的好奇心理是伴隨愛因斯坦一生的心理狀態(tài)。人類歷史上的物理學(xué)發(fā)展史究其本質(zhì)也是一部實驗物理的發(fā)展史,其間顯現(xiàn)出了大量的實驗內(nèi)容、多樣的實驗方法以及眾多精密的實驗儀器,與此同時也涌現(xiàn)出了眾多為人類做出杰出貢獻(xiàn)的物理學(xué)家。不管是廣為流傳的經(jīng)典實驗,還是著名物理學(xué)家的經(jīng)歷以及創(chuàng)造性的貢獻(xiàn),這一切都會對高校物理專業(yè)的學(xué)生帶來極強(qiáng)的吸引力和熏陶作用,大學(xué)物理的實驗教學(xué)可以為學(xué)生好奇心理的滿足營造良好的探究環(huán)境與科學(xué)的氛圍,以大學(xué)物理實驗的趣味性培養(yǎng)高校物理專業(yè)學(xué)生的“興趣”以及“好奇心”,這是一切創(chuàng)新活動的動力源泉。

2 大學(xué)物理實驗教學(xué)能夠培養(yǎng)大學(xué)物理專業(yè)學(xué)生的科學(xué)實驗?zāi)芰?/p>

人類偉大的導(dǎo)師馬克思曾經(jīng)說過:“科學(xué)是實驗的科學(xué)”?？茖W(xué)實驗就是人們在研究目的的動力驅(qū)動下,充分運(yùn)用各種精密的儀器設(shè)備,人為的對所要研究的自然現(xiàn)象進(jìn)行控制或者模擬,排除掉干擾因素,突出實驗的主要影響因素,從而能夠在有利的條件下論證科學(xué)事實的方法?？茖W(xué)實驗是獲取科學(xué)事實和檢驗科學(xué)假說、科學(xué)理論的基本手段,是科學(xué)認(rèn)識不同于其他認(rèn)識的根本特征;而科學(xué)實驗的方法也是科學(xué)創(chuàng)新以及科學(xué)發(fā)明的常用手段。

科學(xué)實驗在對自然現(xiàn)象進(jìn)行的認(rèn)識過程中具有十分重要的意義:首先,將復(fù)雜的自然現(xiàn)象簡化。自然現(xiàn)象由于受到各種因素的交互影響,是十分復(fù)雜的,這種復(fù)雜的顯現(xiàn)形式往往將自然現(xiàn)象背后的科學(xué)本質(zhì)掩藏起來,應(yīng)用科學(xué)實驗的方法,借助精密的科學(xué)儀器與專用設(shè)備所創(chuàng)造的有利條件,可以排除本實驗在自然的實際發(fā)生過程中所遇到的多重元素的干擾,這就對高校學(xué)生進(jìn)行自然規(guī)律的深入探究提供了良好的科學(xué)環(huán)境。其次,進(jìn)行科學(xué)的實驗研究能夠?qū)⒖茖W(xué)實驗的應(yīng)用對象置于強(qiáng)化的科學(xué)環(huán)境條件之中?？茖W(xué)實驗?zāi)軌蚪o學(xué)生的自然規(guī)律的學(xué)習(xí)提供在自然界中沒有辦法直接獲取的完美條件(比如溫度控制、壓強(qiáng)控制、真空操作等等),從而使進(jìn)行物理研究的學(xué)生能夠?qū)σ恍╇y以在自然界實現(xiàn)的環(huán)境進(jìn)行直接控制或者是降低操作難度。再次,充分應(yīng)用科學(xué)的物理實驗方法去發(fā)現(xiàn)和尋求一些自然規(guī)律以及新的科學(xué)技術(shù)方法、科學(xué)技術(shù)手段是十分可靠的和具有較強(qiáng)經(jīng)濟(jì)性的。大學(xué)物理實驗的教學(xué)過程是一個使物理專業(yè)學(xué)生把科學(xué)原理從實踐轉(zhuǎn)化為認(rèn)識,再從認(rèn)識應(yīng)用于實踐的一個過程,這一過程是一個曲折的、反復(fù)的、有可能耗時比較長的階段,同生產(chǎn)實踐相比較而言,科學(xué)實踐具有先行性、試驗性以及范圍小的獨特特征,是物理專業(yè)大學(xué)生進(jìn)行知識轉(zhuǎn)化和知識推廣的基礎(chǔ)和保障。

在大學(xué)物理實驗中所運(yùn)用的科學(xué)的實驗方法,不僅使辯證法與方法論能夠在科學(xué)實驗中能夠得到充分的體現(xiàn),而且大學(xué)物理教學(xué)的理論與實驗課程共同構(gòu)了成我國高校的課程體系,對于大學(xué)物理教學(xué)來說,理論與實驗的關(guān)系是既相互配合又相互獨立的,這就猶如人的雙腿,只有相互配合、交互協(xié)調(diào)才能走得更穩(wěn)、行得更遠(yuǎn),只有使二者相輔相成才能培養(yǎng)出高素質(zhì)的、具有創(chuàng)新精神的人才。大學(xué)物理實驗教學(xué)作為高校進(jìn)行科學(xué)實驗教學(xué)的模擬,科學(xué)的實驗方法與實驗技術(shù)的發(fā)展對高校相關(guān)專業(yè)學(xué)生能力的培養(yǎng)就顯得尤為重要。

3 大學(xué)物理實驗對于培養(yǎng)大學(xué)生的科學(xué)觀察能力具有積極的作用

觀察指的是使觀察對象與觀察者的感官之間相互作用,并使觀察者的頭腦中產(chǎn)生感覺圖像。然而,一般意義上的感官圖像觀察與科學(xué)觀察是不能等同的,波普爾、庫恩等人不同意培根的“理論依賴于觀察、而觀察卻獨立于理論”的說法,波普爾、庫恩等人明確的提出了“觀察滲透理論”的說法。科學(xué)觀察不是單純的生理活動過程,而是屬于人類認(rèn)識領(lǐng)域的范疇,科學(xué)觀察要受到觀察者已經(jīng)具有的經(jīng)驗以及所掌握的科學(xué)理論的影響,也就是所謂的“觀察滲透理論”。愛因斯坦也曾經(jīng)明確提出:“是理論決定我們能夠觀察到的東西……只有理論,即只有關(guān)于自然規(guī)律的知識,才能使我們從感覺印象推出基本現(xiàn)象”。由以上分析可以得出,科學(xué)觀察是有目的、有選擇的,觀察什么、詳略如何、怎樣組織與聯(lián)系,都與研究的問題有關(guān),與觀察者的理論素質(zhì)有很大的關(guān)系,科學(xué)觀察是客觀性與觀察者的主觀能動性上的統(tǒng)一?？茖W(xué)觀察的客觀性,不僅僅只是反映在觀察對象本身的“物質(zhì)客觀實在性”,而且還反映在科學(xué)觀察支撐面上的客觀性:首先,在標(biāo)準(zhǔn)的觀察條件下,觀察者所得到的感覺圖像(或觀察數(shù)據(jù))是能夠重新演示的,應(yīng)該排除觀察者主觀意識的歪曲猜想;其次,觀察者在科學(xué)觀察中所滲透的理論要經(jīng)受過實踐的客觀檢驗;再次,觀察者在觀察中所使用的儀器設(shè)備與方法手段,應(yīng)當(dāng)符合科學(xué)理論的基本原理。

大學(xué)物理的實驗教學(xué)就是要讓物理專業(yè)的大學(xué)生逐步學(xué)會科學(xué)儀器的正確選擇,從而能夠使物理現(xiàn)象重新演示,能夠采用科學(xué)的實驗方法與實驗手段來進(jìn)行科學(xué)觀察與學(xué)習(xí),大學(xué)物理教學(xué)過程中學(xué)生對數(shù)據(jù)測量的學(xué)習(xí),對已經(jīng)學(xué)習(xí)過的科學(xué)理論的鞏固與驗證,以及對新的物理知識的研究與探索,這都是理論與實踐相結(jié)合的過程。

4 大學(xué)物理實驗是對物理專業(yè)大學(xué)生科學(xué)思維方法的訓(xùn)練

直覺與靈感,是對事物規(guī)律(實質(zhì))的瞬間的穎悟,都是頓悟的心理現(xiàn)象。直覺著重強(qiáng)調(diào)的是未經(jīng)漸進(jìn)的精細(xì)的演繹推理而對規(guī)律性的快捷洞察;靈感著重強(qiáng)調(diào)的是在百思不得其解時對規(guī)律性的奇效頓悟。當(dāng)然,直覺與靈感一般是出現(xiàn)在熟悉的、深入研究的領(lǐng)域,可以說是思維過程的簡化、跳躍。

這些思維形式在人類進(jìn)行科學(xué)研究與創(chuàng)新活動中,都是不可或缺的,它們互相聯(lián)系、互相補(bǔ)充、互相促進(jìn),并與科學(xué)思維方法的運(yùn)用緊密配合。科學(xué)思維方法有演繹方法和非演繹方法之分,演繹方法是從一般到特殊的必然性的推理;非演繹方法是分析與綜合、歸納與概括、類比與聯(lián)想、思想模型方法等,它們都帶有不同程度的或然性、偶適性和跳躍性。

大學(xué)物理實驗的原理推導(dǎo)、物理現(xiàn)象觀察、實驗方案設(shè)計與實施、數(shù)據(jù)記錄與處理等工作,經(jīng)常用到上述思維方式和方法,是一項手、腦并用的綜合實踐過程。