基于大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的策略

吳小林

（遵義師范學(xué)院物理與機(jī)電工程學(xué)院，貴州遵義563002）

基于大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的策略

吳小林

（遵義師范學(xué)院物理與機(jī)電工程學(xué)院，貴州遵義563002）

創(chuàng)新能力反映了一個(gè)國(guó)家的核心競(jìng)爭(zhēng)力。一個(gè)國(guó)家只有擁有更多的創(chuàng)新型人才才能為發(fā)展提供強(qiáng)大的動(dòng)力，才能在世界經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域內(nèi)取得驕人的成績(jī)。高校作為創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的重要場(chǎng)所，理應(yīng)發(fā)揮重要的作用。作者分析了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中存在的問題，闡述了利用大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的策略，旨在通過大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

大學(xué)物理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；創(chuàng)新能力；培養(yǎng)策略

隨著我國(guó)高校教育體制改革的不斷深入，實(shí)驗(yàn)教學(xué)越來越受到高校教師的重視。物理學(xué)是建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的一門學(xué)科，學(xué)生通過大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，不僅能夠鞏固所學(xué)的物理理論知識(shí)，還能夠增強(qiáng)動(dòng)手能力和創(chuàng)新思維能力，從而提升自身的創(chuàng)新能力。近年來，國(guó)內(nèi)外的很多專家學(xué)者對(duì)如何利用大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力進(jìn)行了有益的探索。

一、利用大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

實(shí)驗(yàn)教學(xué)本身就是一種思想的嘗試與探索，其主要目的是了解事物的本質(zhì)和規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行不斷的創(chuàng)新。由此可見，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)對(duì)提升學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和能力具有重要意義。

（一）學(xué)生發(fā)散思維的培養(yǎng)

發(fā)散思維是創(chuàng)新思維的核心部分，解決問題的過程是發(fā)散——集合——發(fā)散的循環(huán)過程。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一種基于創(chuàng)新思維框架下的由發(fā)散到集合，再由集合到發(fā)散的循環(huán)過程，通過培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的目的。例如：學(xué)生在進(jìn)行固體密度的測(cè)量實(shí)驗(yàn)時(shí)，就要考慮到該固體是否規(guī)則，在液體中的懸浮狀況，是否溶于液體等，因此，在多種可能的情況下，學(xué)生就要探索不同的實(shí)驗(yàn)方法，調(diào)動(dòng)發(fā)散思維，從而實(shí)現(xiàn)掌握知識(shí)，提升自身的創(chuàng)新思維能力。

(二)實(shí)驗(yàn)過程是學(xué)生發(fā)散思維的訓(xùn)練過程

物理實(shí)驗(yàn)是圍繞一個(gè)既定的問題開展的，學(xué)生需要調(diào)動(dòng)自身的多種思維能力，運(yùn)用各種思維方法，例如：綜合、分析等，只有這樣，才能真正的實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹Ｔ谶@個(gè)過程中，學(xué)生的邏輯思維得到了訓(xùn)練。例如：在進(jìn)行“偏振現(xiàn)象”研究實(shí)驗(yàn)時(shí)，要求學(xué)生設(shè)計(jì)出各種光路，使之產(chǎn)生不同的偏振光，進(jìn)而觀察不同條件下的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并進(jìn)行相互對(duì)比。實(shí)驗(yàn)前，學(xué)生要根據(jù)自身掌握的知識(shí)，進(jìn)行科學(xué)的假設(shè)，做好實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)；實(shí)驗(yàn)過程中，一步步進(jìn)行驗(yàn)證。類似的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)能夠幫助學(xué)生有效的將邏輯思維融入其中，并提升學(xué)生的科學(xué)探究能力和創(chuàng)新思維能力。

（三）學(xué)生在物理實(shí)驗(yàn)中提出質(zhì)疑，進(jìn)而提升批判思維能力

傳統(tǒng)的“一言堂”很大程度上抹殺了學(xué)生的批判思維能力，新課改中明確提出，要積極培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，而批判思維的形成，恰恰是創(chuàng)新能力培養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，理應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生提出質(zhì)疑，并帶著質(zhì)疑在實(shí)驗(yàn)中加以批判、驗(yàn)證。例如在進(jìn)行鈉光燈波長(zhǎng)測(cè)量時(shí)，有些學(xué)生發(fā)現(xiàn)測(cè)量值與理論值不相符，在深入研究后，發(fā)現(xiàn)鈉光是由雙黃線構(gòu)成的，即兩種波長(zhǎng)的混合值，并受到實(shí)驗(yàn)環(huán)境的影響。學(xué)生在物理實(shí)驗(yàn)中提出質(zhì)疑，進(jìn)而提升了批判思維能力。

（四）學(xué)生在物理現(xiàn)象分析過程中形成直覺思維能力

很多物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象需要認(rèn)真觀察才能捕捉到，因此物理實(shí)驗(yàn)不僅要求學(xué)生掌握好時(shí)間，具備邏輯推理能力，還要具備一定的分析預(yù)見能力。例如伽利略首先直覺地判斷“重物先落地”是錯(cuò)誤的，然后通過一次次的實(shí)驗(yàn)，得出物體的落地速度不因重量而改變的結(jié)論，推翻了亞里士多德“重物先落地”的說法。

二、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的主要問題

(一)教學(xué)設(shè)備單一，實(shí)驗(yàn)儀器高度集成，學(xué)生的動(dòng)手能力受到制約

物理實(shí)驗(yàn)儀器的技術(shù)含量越來越高，實(shí)驗(yàn)儀器高度集成，很多實(shí)驗(yàn)步驟都無需學(xué)生動(dòng)手，這樣會(huì)使學(xué)生的動(dòng)手機(jī)會(huì)越來越少，動(dòng)手能力提升緩慢。機(jī)械的實(shí)驗(yàn)操作，也很難讓學(xué)生對(duì)各種實(shí)驗(yàn)原理和設(shè)計(jì)方法有所了解，更別說創(chuàng)新了。

(二)教學(xué)內(nèi)容陳舊，內(nèi)容較多

目前物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容多是以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，而培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)相對(duì)較少，并且在實(shí)驗(yàn)教材中，對(duì)實(shí)驗(yàn)的原理、方法甚至實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方案都一一列出，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的任務(wù)就是機(jī)械操作，并得出已經(jīng)知道的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這樣的實(shí)驗(yàn)，對(duì)于學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)有很大幫助，但對(duì)分析能力、設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)卻是意義不大，甚至?xí)箤W(xué)生養(yǎng)成懶惰、不善于動(dòng)腦的習(xí)慣。

(三)教學(xué)模式落后

一直以來，物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式多是沿襲傳統(tǒng)教學(xué)模式。學(xué)生被動(dòng)接受教師“無微不至”的講解，然后按部就班地順利完成實(shí)驗(yàn)。看似一片“和諧景象”，但是真正的教學(xué)目的卻沒有達(dá)到。隨著教學(xué)改革的不斷推進(jìn)，這種教學(xué)模式已經(jīng)顯得落后。

(四)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程限制頗多

由于實(shí)驗(yàn)教科書的指導(dǎo)相當(dāng)詳細(xì)，教師只要監(jiān)督學(xué)生一步步完成實(shí)驗(yàn)即可，因此在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，教師僅起到了“監(jiān)工”的作用，而教師的引導(dǎo)作用卻無從體現(xiàn)，學(xué)生也無法發(fā)揮創(chuàng)新能力，甚至還受到教師的諸多束縛，例如：當(dāng)提出異議時(shí)，教師會(huì)認(rèn)為學(xué)生不聽話(書中已經(jīng)寫得清清楚楚，偏要提出不同意見)，并認(rèn)為是故意找茬。另外，由于實(shí)驗(yàn)課時(shí)較少，教師力爭(zhēng)在有限的時(shí)間內(nèi)完成大量的實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作，也有意壓縮學(xué)生探究、驗(yàn)證質(zhì)疑的時(shí)間，從而導(dǎo)致學(xué)生的實(shí)驗(yàn)效果看似顯著，實(shí)則問題頗多。

（五）實(shí)驗(yàn)室缺乏創(chuàng)新環(huán)境

高校的實(shí)驗(yàn)室往往定時(shí)開放，并且很多實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也未能面向全體學(xué)生(主要指本科生)。學(xué)生的很多創(chuàng)新思想不是因缺少實(shí)驗(yàn)儀器，就是因儀器使用受限而被扼殺在搖籃里。另外，實(shí)驗(yàn)室在師資力量上，也存在嚴(yán)重不足，很多教師多年都未獲得過繼續(xù)深造的機(jī)會(huì)，自身的專業(yè)知識(shí)和教學(xué)理念仍停留在多年前。這樣培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力便很難達(dá)到良好的效果。

三、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

(一)改革實(shí)驗(yàn)課程體系，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力

根據(jù)物理實(shí)驗(yàn)自身的研究方法和規(guī)律，建立從易到難、由單一到綜合，循序漸進(jìn)、逐步提高的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)體系。在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)體系中，重視實(shí)驗(yàn)選修課的設(shè)置，滿足人才培養(yǎng)的需要，給學(xué)生創(chuàng)設(shè)創(chuàng)新活動(dòng)的空間。增加設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)的比例。鼓勵(lì)學(xué)生靈活運(yùn)用分析、歸納、判斷等思維方法，在頭腦中形成直覺和想象，構(gòu)思實(shí)驗(yàn)方案,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力。

(二)開放物理教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，提高實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)投入

實(shí)驗(yàn)室要面向全體學(xué)生開放，時(shí)間也不局限于上課期間。從設(shè)備的安全及使用效率考慮，可指定專門教師指導(dǎo)和管理，但不能扼殺學(xué)生實(shí)驗(yàn)的積極性。學(xué)生如需動(dòng)用貴重儀器，可征得管理教師同意后進(jìn)行。隨著物理實(shí)驗(yàn)要求的提高，高校應(yīng)加大物理實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)的投入，并做到專款專用，同時(shí)還要預(yù)留出更新設(shè)備的資金。另外，高校還應(yīng)該注意儀器設(shè)備的科學(xué)使用，提高設(shè)備的使用效率，尤其是一些大型儀器設(shè)備。

(三)更新理念，增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)

創(chuàng)新不是一時(shí)的憑空捏造，而是要具備創(chuàng)新意識(shí)和相關(guān)的知識(shí)儲(chǔ)備。由于教師在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)方面起著引領(lǐng)作用，因此作為教師，首先應(yīng)具備創(chuàng)新教育的理念，并應(yīng)用到教學(xué)中去，才能正確引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新學(xué)習(xí)；其次應(yīng)加強(qiáng)創(chuàng)新知識(shí)的學(xué)習(xí)，具備精深的專業(yè)知識(shí)和寬泛的綜合知識(shí)，掌握社會(huì)文化、科技發(fā)展的新動(dòng)向，注重對(duì)新理論、新技術(shù)和新信息的了解，并將這些知識(shí)融入到大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中去，才能引導(dǎo)學(xué)生把知識(shí)學(xué)活，有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

(四)注重培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)方法，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新潛力的發(fā)揮

要將科學(xué)發(fā)展史貫穿于大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，注重科學(xué)思想發(fā)展史的教育。例如：在電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，介紹法拉第在仔細(xì)分析電流的磁效應(yīng)基礎(chǔ)上，認(rèn)為電流既然能產(chǎn)生磁場(chǎng)，反過來磁場(chǎng)也應(yīng)該能產(chǎn)生電流，因此提出了磁能生電的假說。盡管在實(shí)驗(yàn)中經(jīng)歷了無數(shù)次的失敗，但他信念堅(jiān)定，最終發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，讓學(xué)生感受科學(xué)探索的艱辛歷程，把學(xué)生融入到科學(xué)家的思維情境和發(fā)明創(chuàng)造的氛圍中，促使學(xué)生將自身的學(xué)習(xí)和人類社會(huì)的發(fā)展有機(jī)結(jié)合起來，更加積極主動(dòng)地吸收人類社會(huì)的先進(jìn)思想。同時(shí)科學(xué)家的創(chuàng)新思維方法又可以從方法論上指導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)，使學(xué)生主動(dòng)地從不同視角創(chuàng)造性地思考問題，從而有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，挖掘?qū)W生的創(chuàng)新潛力，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。

(五)利用信息技術(shù)，開拓創(chuàng)新思維空間

當(dāng)今的社會(huì)是一個(gè)信息化的社會(huì)，信息技術(shù)對(duì)各行各業(yè)的發(fā)展都起到了極大的促進(jìn)作用，在教育行業(yè)也是如此。信息技術(shù)改變了教師傳統(tǒng)的教學(xué)模式，多媒體教學(xué)在大學(xué)課堂上已經(jīng)得到普及，并大幅度提升了教學(xué)質(zhì)量。多媒體教學(xué)能夠在不延長(zhǎng)教學(xué)時(shí)間的前提下，傳遞給學(xué)生大量的信息，是提高教師教學(xué)效率的有效途徑。根據(jù)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的具體情況，恰當(dāng)?shù)乩枚嗝襟w技術(shù)開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以給學(xué)生帶來直觀的實(shí)驗(yàn)視覺效果，幫助學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，理解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提高學(xué)生形象思維能力。另外，利用信息技術(shù)建立大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)有效的“人機(jī)互動(dòng)”，可大幅度地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。

[1]張樹霞.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的研究[D].濟(jì)南：山東師范大學(xué),2011.

[2]王小濤,徐波.關(guān)于大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)方法的思考[J].中國(guó)科教創(chuàng)新導(dǎo)刊,2009,(32):25-26.

[3]汪靜,胡玉才,遲建衛(wèi).物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)的研究與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2013,30(2):131-133.

[4]劉培姣.大學(xué)物理教學(xué)創(chuàng)新的探索與實(shí)踐[J].孝感學(xué)院學(xué)報(bào), 2006,26(6):114-116.

[5]張洪憲.試析大學(xué)物理教學(xué)創(chuàng)新[J].科教文匯,2008,(3):89.

[6]宮瑞婷,聶傳輝,王俊平.工科物理教學(xué)中創(chuàng)新思維的培養(yǎng)策略[J].三峽大學(xué)學(xué)報(bào)(人文社會(huì)科學(xué)版),2008,(專輯):373-374.

（責(zé)任編輯：朱彬）

On the Strategies for Training Students’Creative ability on the Basis of Experimental Teaching of College Physics

WU Xiao-lin
(School of Physics and Mechanical&Electrical Engineering,Zunyi Normal College,Zunyi 563002,China)

Creative ability reflects the core competitive force of a country.Only a country owns many more creative talents,can great dynamism be provided for the development of a country,and can great achievements be achieved.As an important site for training talents,higher schools should exert their function in this respect.The author of this paper analyzes the existing problems in the process of experimental teaching of college physics and expounds the strategies for training students’creative ability.

college physics;experimental teaching;creative ability;training strategies.

G642.0

C

1009-3583（2015）-0112-03

2014-12-02

貴州省重點(diǎn)學(xué)科——物理學(xué)基金資助項(xiàng)目（黔學(xué)位辦[2013]18號(hào)）

吳小林，男，貴州遵義人，遵義師范學(xué)院物理與機(jī)電工程學(xué)院高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，主要從事物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)與研究。