大學物理教學培養(yǎng)學生創(chuàng)新之探討

潘 虹

(海南大學材料與化工學院 海南 ?？?570228)

吳宗漢

(東南大學物理學院 江蘇 南京 210096)

1 前言

現(xiàn)在，一個熱門的話題是談論大學生的創(chuàng)新.所謂“創(chuàng)新”，是一種用充滿想象力的方法，來解決前人尚未解決的問題，或提出前人尚未提出過的理論、理念、能力.知識是唯一在使用中不被消耗的資源，但要形成競爭力，就必須不斷創(chuàng)新，而不是不斷復制.當今時代，創(chuàng)新比以往任何時代更為重要，創(chuàng)新即生存.創(chuàng)新是當今時代的根本特征，創(chuàng)新是支撐一個國家、一個民族、一個企業(yè)的脊梁和靈魂，是國家、企業(yè)發(fā)達的標志,是國家發(fā)展社會進步的重要力量.

討論大學生的創(chuàng)新是有意義的，也反映出了一個大學的水平.如何通過大學教育提高學生的創(chuàng)新能力是一個永恒的課題.其實，創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是不可能一蹴而就的，因為思維方式養(yǎng)成和創(chuàng)新課題的踐行是對學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要內(nèi)涵，而思維方式的養(yǎng)成和創(chuàng)新課題的踐行，又決不僅僅是課堂教學單方面所能做到的.物理課堂教學的培養(yǎng)僅僅是啟蒙階梯的第一步.而物理實驗、課外活動中開展創(chuàng)新能力培養(yǎng)訓練課題的實踐，則同樣也是適應新時代教育中不可或缺的、相輔相成的重要組成部分[1].

在如何開展創(chuàng)新能力培養(yǎng)訓練課題的實踐中，我們認為既要重視創(chuàng)新思維的養(yǎng)成，又要重視創(chuàng)新課題的踐行，本文介紹一些我們的做法和體會.

2 創(chuàng)新能力培養(yǎng)的方法

2.1 課堂教學 物理實驗 課外活動的三結(jié)合

首先介紹課堂教學. 在課堂教學時，要重視和學生的討論，并從中啟發(fā)思路、促進思維.要培養(yǎng)想象力,而培養(yǎng)想象力則又是從幻想、暢想、奇想中邁開啟蒙步伐的. 將幻想、暢想、奇想的展示列為開展創(chuàng)新訓練的開始是很重要的.例如“奧斯本八法”“和田十二法”等可結(jié)合有關內(nèi)容，采用逐步滲透、漸進式的講解.尤其是在涉及物理學史上的重大實驗時更可多花點時間來介紹.大學物理實驗中除了一般驗證性的實驗外，更有意義的應該是注意實驗中的“異?！爆F(xiàn)象. “發(fā)現(xiàn)、發(fā)明始于異常”, 注意“異?！?并從“異?！逼鸩?進而尋跡溯源,才更有意義,這也是指引我們走向創(chuàng)新、獲得成功的有效途徑.其實,科學發(fā)明和科學發(fā)現(xiàn)不是一個孤立的事件,而是一個有機結(jié)合的過程.此外，要讓學生能有幻想、暢想、奇想,能有發(fā)散思維，實際上是要從創(chuàng)造思維的結(jié)構(gòu)模式上發(fā)展、完善,并形成一個想法, 這一步雖說是啟蒙的步伐,但是卻是非常重要的.通常人們認為,唯有想象、靈感、直覺之類的思維是具有創(chuàng)造性的,故稱之為創(chuàng)造性思維.然而這種提法卻是欠妥的.這不僅因為想象、靈感、直覺之類思維的創(chuàng)造性不能獨立于其他形式的思維，也因為它本身也是具備創(chuàng)造潛力的.要能有創(chuàng)新就必須從培養(yǎng)想象力開始,而培養(yǎng)想象力則又是從幻想、暢想、奇想中邁開啟蒙步伐的.將幻想、暢想、奇想的展示列為開展創(chuàng)新訓練的開始是很重要的[2].我們在實驗后加強了討論，例如，在大學物理實驗中，有兩個測定楊氏模量的實驗，即“金屬楊氏彈性模量的測定”和“用動態(tài)懸掛法測定金屬材料的楊氏模量”. 我們在這兩個實驗結(jié)束后的討論涉及以下幾方面：

(1)靜態(tài)楊氏模量與動態(tài)楊氏模量.

(2)應力與應變的相位特性.

(3)不同材質(zhì)(陶瓷、紙張、構(gòu)件、成品等)，不同條件(溫度等)，不同特征(變截面、不同比例混合物等)的楊氏模量.

(4)器件整體的楊氏模量(工作中的喇叭紙盆).

另外開展課外科技活動時，又有下面幾重任務：

(1)面向廣大學生，提高其科學素養(yǎng).

(2)促進學科交叉、互滲、融合及新學科的生長.

(3)早期發(fā)現(xiàn)科技新苗，培養(yǎng)高素質(zhì)后備人才.

例如，海南大學的本科物理實驗“金屬楊氏彈性模量的測定”實驗中用到了光杠桿，楊亮老師引導理科實驗班周燦胡帥及陳濤同學利用光杠桿原理設計的基于接觸法粗糙度測量儀獲得第十三屆全國大學挑戰(zhàn)杯比賽二等獎并獲得專利授權(quán)，促使該學生成功被保送到知名高校進行研究生學習.

例如，在東南大學的本科生物理實驗研究論文競賽上，發(fā)現(xiàn)了姜勖的論文，而這和本文作者之一的幾個專利有相通之處，于是決定深入指導，并指導其畢業(yè)論文.

因此，課堂教學、物理實驗、課外活動的三結(jié)合是大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的好方法.

2.2 有層次 分階段的訓練

2.2.1 克服典型的阻擋創(chuàng)造性發(fā)展的障礙，加強創(chuàng)造性思維培養(yǎng)的前期訓練

反思當前的教育，可以發(fā)現(xiàn)，中國教育存在十分突出的缺點，主要表現(xiàn)為：重教有余，重學不足；灌輸有余，啟發(fā)不足；復制有余，創(chuàng)新不足.然而，創(chuàng)新并不會憑空產(chǎn)生，如何培養(yǎng)與提高大學生的創(chuàng)新能力的問題方面，我們介紹了美國密歇根大學工程學系主任愛德華·拉姆斯戴恩和訪問科學家莫尼卡·拉姆斯戴恩在最新修訂出版的《創(chuàng)造性地解決問題：變化世界的思維技巧》一書，書中認為，若想事業(yè)有成，就需要有創(chuàng)造性思維的技巧.兩位作者還認為，幫助人們學會更具創(chuàng)造性地解決問題的一個途徑是克服創(chuàng)造性典型障礙.例如：心理障礙——認為“我沒有創(chuàng)造性”，文化障礙——孤立地考察問題，墨守成規(guī)，認為一個問題只有一個正確答案……我們會進行相應的講座.當然，講座應深入淺出、激起興趣.

2.2.2 創(chuàng)新課題踐行的起步

創(chuàng)新課題踐行的起步，可從以下幾方面進行：教學演示教具的改進[3]，日常生活中遇到問題尋求物理解釋，包括在游戲、玩具中尋求物理解釋(風箏，小孩的滑板玩具——二輪滑板車、活力板、游龍兩輪滑板等)，例如兒童蛙式滑板車在使用時只要把兩腿張開—并攏—張開—并攏這么一個簡單的動作就可以完成車子的快速前進；利用前輪轉(zhuǎn)向，做高速甩尾，可左右360°回轉(zhuǎn)，讓人有在陸地上蛙泳的感覺,極大地提高了運動的樂趣，同時提高了身體各部協(xié)調(diào)能力與平衡能力，讓學生對其運動學、動力學的討論就十分有趣；另外還有在大學物理實驗中尋求拓展、延伸和與實際工程的結(jié)合點.以在本科生物理實驗開展的本科生物理實驗研究論文競賽的活動就是其一種形式[4].

2.2.3 創(chuàng)新課題踐行的提高

我們可以把創(chuàng)新課題踐行的起步向創(chuàng)新課題踐行的提高方向發(fā)展，我們要和大學生所學專業(yè)的老師結(jié)合，從專業(yè)的畢業(yè)論文、畢業(yè)實踐以及工程實際應用的需求中尋找創(chuàng)新課題踐行提高的課題[5]，這就為大學生今后的發(fā)展、創(chuàng)業(yè)奠定了基礎.

3 創(chuàng)新課題的踐行是創(chuàng)新人才育成的啟蒙階梯

3.1 創(chuàng)新能力培養(yǎng)的規(guī)范化

前面我們闡述了“既要重視創(chuàng)新思維的養(yǎng)成，又要重視創(chuàng)新課題的踐行”是很重要的觀點，但是，實行中往往會受一些外來的干擾、偶然因素的影響而出現(xiàn)水平參差、工作量不一等缺陷，為此，我們設想了要規(guī)范化的做法，例如：前期克服典型阻擋創(chuàng)造性發(fā)展的障礙，加強創(chuàng)造性思維培養(yǎng)訓練的內(nèi)容要有統(tǒng)一的要求；創(chuàng)新課題踐行起步的課題要能做到有如“試題庫”那樣的“課題庫”，內(nèi)容包括前期的基礎課題(教學演示教具的課題、日常生活中遇到游戲、玩具中問題的課題……)、適應不同專業(yè)類型的課題(電類型、機械類型、土建類型、化工類型、其他類型……)，這個工作可以是某個大學自己建立，也可幾所大學聯(lián)合進行.課題選取可大可小、可長可短的，可以小型短期可見成績的，也可以選取連續(xù)幾屆才能完成的.

3.2 創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實戰(zhàn)化

不少大學生在抱怨自己生不逢時，許多發(fā)明都給先輩的領先者發(fā)現(xiàn)和發(fā)明了，留下的容易發(fā)明的東西不多了，其實，我們應該看到，領先者所做的不少工作，積累的不少經(jīng)驗，對我們來說都是寶貴的財富，是可利用的資源.要以實戰(zhàn)的態(tài)度來對待，創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)不是游戲、不是完成作業(yè)，它是人生道路上邁蹬創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)階梯的開始.一個課題確定后，首先要做的工作是要作調(diào)研，可以查看相關的專利文獻(包括失效專利文獻)，看看其他涉獵、相關的技術人員或其他領先者所做的先期工作和積累的經(jīng)驗，這對我們來說是寶貴的財富、可利用資源，在此基礎上進行分析、討論.這里有一個所謂后發(fā)優(yōu)勢的問題，所謂后發(fā)優(yōu)勢，即后來者可以以較低的代價，獲取領先者所費不菲積累起來的經(jīng)驗結(jié)晶，并結(jié)合自身的條件和環(huán)境，對先進技術消化吸收，從而贏得更大的利益.在創(chuàng)新的過程中，贏得后發(fā)優(yōu)勢的關鍵在對于引進的技術進行二次創(chuàng)新，即在引進技術的基礎上，結(jié)合自身條件，進行技術創(chuàng)新，這是仍囿于原有技術范式，但循著新的技術軌跡發(fā)展的技術創(chuàng)新.二次創(chuàng)新以漸進型創(chuàng)新為主.對領先者而言，它往往顯得微不足道；但對后來者而言，它卻具有極為重要的戰(zhàn)略意義，是后來者贏得后發(fā)優(yōu)勢的必經(jīng)之途.近年來，西方學者也認識到了漸進型創(chuàng)新的重要性.例如，他們一反以往否認日本是一個積極從事技術創(chuàng)新的國家的傳統(tǒng)觀點，轉(zhuǎn)而認為日本存在一種難能可貴的國家創(chuàng)新制度；而且認為在重大創(chuàng)新基礎上進行的漸進型創(chuàng)新所具有的意義，決不亞于重大創(chuàng)新自身的意義.這對剛剛邁步在創(chuàng)新道路上的大學生來說非常重要.因此，創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實戰(zhàn)化就包含了兩層意義：一是充分利用后發(fā)優(yōu)勢；二是進行以漸進型創(chuàng)新為主的二次創(chuàng)新，有條件的則進一步進行自主創(chuàng)新.這樣，我們應向?qū)I(yè)方向延伸，甚至和其畢業(yè)論文、畢業(yè)設計結(jié)合，也可以是專業(yè)教師科研工作的一部分內(nèi)容，應是“真刀真槍”的實戰(zhàn)課題.

3.3 創(chuàng)新能力培養(yǎng)的連續(xù)化

創(chuàng)新能力培養(yǎng)的連續(xù)化，有兩層含意：一是由于選取的課題可以是連續(xù)幾屆才能完成的內(nèi)容，因而，就需要幾屆學生才能完成了，為此，作為指導教師要善于分割和調(diào)整內(nèi)容；另外，對大學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)應是全面的、連續(xù)的，可以考察大學生前期培養(yǎng)的不足而進行補足、加強.

4 結(jié)束語

“既要重視創(chuàng)新思維的養(yǎng)成，又要重視創(chuàng)新課題的踐行”是很重要的.創(chuàng)新是一個持續(xù)過程，創(chuàng)新是求變，而且是在一定基礎上的求變，求延伸、求發(fā)展、求上升，創(chuàng)新不是變魔術，不能無中生有，它是要有基礎的、要安身于某處的.總之，創(chuàng)新是一個“理念”，創(chuàng)新需要不斷思索，創(chuàng)新需要鍥而不舍，創(chuàng)新需要勤奮努力，創(chuàng)新需要日積月累，更需要我們自己為提高創(chuàng)新能力而努力.本文僅就我們的實踐談談我們的看法，以作引玉之磚，引起有興趣者重視，而看到更多有識之士參與踐行.