綜合設計性物理實驗與學生創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)

金熒熒 孫學軍

摘 要： 深化教育改革、推進素質(zhì)教育，是促進我國教育發(fā)展的必然途徑。培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維能力是高校素質(zhì)教育的重要任務之一。大學物理實驗是理工科大學生進入高校后的第一門實驗學科，是學生接受科學實驗能力、創(chuàng)新能力培養(yǎng)的開端。因此，如何培養(yǎng)學生科學素質(zhì)、動手能力、分析與解決問題的能力以及創(chuàng)新思維能力是大學物理實驗教學需要考慮的關鍵性問題。如果學生對實驗課不感興趣，只是照本宣科、敷衍了事，實驗過程中缺乏理性思考，這樣不僅學生的主體作用無法體現(xiàn)，學生學習的積極性和主動性也會喪失，更談不上對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

關鍵詞： 綜合設計性物理實驗;創(chuàng)新思維能力培養(yǎng);學生能力和素質(zhì)培養(yǎng)

傳統(tǒng)的實驗教學形式通常都是由教師先講，甚至作示范，然后學生再根據(jù)實驗教材中的步驟操作，這樣學生實驗時容易對教師或教材產(chǎn)生依賴心理，把實驗當成一種單純的操作訓練，由于實驗過程中讓學生思考的內(nèi)容太少，其自學能力、獨立思維能力以及創(chuàng)新能力并未得到充分發(fā)揮，達不到思維擴展訓練的目的，致使寶貴的實驗資源未能發(fā)揮其對學生能力與素質(zhì)培養(yǎng)的優(yōu)勢。大學物理實驗增設綜合設計性實驗教學內(nèi)容的做法，在國內(nèi)許多高校中得到了認可和重視，被認為是提高學生綜合素質(zhì)、培養(yǎng)創(chuàng)新能力的重要手段之一。以激發(fā)學生的學習興趣、激勵學生個性發(fā)展為目的的綜合設計性實驗，學生作為主體，根據(jù)實驗要求學生自行設計實驗原理和步驟，獨立完成實驗全過程。由于綜合設計性實驗原理涉及領域廣，可以很好培養(yǎng)學生創(chuàng)造性的思維能力。多年來我們學校對大學物理實驗教學進行了一系列的改革與實踐，在實驗教學中也摸索出一些激發(fā)學生學習興趣，提高學生物理實驗思維能力、培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力的方法，使大學物理實驗真正成為受學生歡迎的一門課程。

一、綜合設計性實驗教學模式

在綜合設計性實驗中，教師只提供每個實驗項目的基本要求和必要的儀器設備，或者給出相關的原理提示，但是沒有完整的實驗方法和操作步驟，由學生根據(jù)實驗原理和所選擇的儀器，自行設計出具體實驗方案，擬定實驗步驟和實驗過程，實驗室對學生開放，讓學生在規(guī)定時間內(nèi)完成實驗任務。實驗方案可以通過查閱資料、同學間的相互交流探討或者通過反復實驗去改進，這是充分發(fā)揮學生科學想象力和創(chuàng)造力的過程，因此，在綜合設計性實驗中實驗設計方案的形成過程需要學生獨立完成，學生成為實驗的主體，教師則以啟發(fā)引導為輔，教學重點放在了對學生物理實驗思想、實驗方法和實驗能力的培養(yǎng)上。

學生在確定了實驗方案后（需要提前交實驗教師審核），利用實驗室提供的設備和器材進行實驗測量，并自行分析、判斷、解決實驗中出現(xiàn)的故障現(xiàn)象，實驗方案的實施過程也是不斷觀察、調(diào)整、測試的過程。最后處理實驗數(shù)據(jù)并分析實驗結果，撰寫完整的實驗報告（或小論文）。

在綜合設計性實驗中，實驗方案、實驗過程都需要學生自主探索，因而綜合設計性物理實驗具有“探究性”的特點，是綜合性實驗的拓展，是一種個性化的教學。在綜合設計性實驗中，學生是主體，讓學生自己去學習，自己去發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，這對其綜合實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，提高學生學習物理的興趣起到了很好的作用。

二、合理選擇綜合設計性實驗內(nèi)容

為了有針對性地開展綜合設計性實驗教學，讓學生樂于留在實驗室里，我們在大學物理實驗教學中根據(jù)自身的教學特點、實驗條件，合理選擇一些綜合設計性實驗課題，并結合實驗開設過程中師生的反饋，不斷改進實驗內(nèi)容。

（1）改變實驗目的、基礎實驗內(nèi)容。在基礎性實驗中尋找創(chuàng)新點，在必修實驗內(nèi)容的基礎上增設選修內(nèi)容，這種教學方法既可以使學生鞏固、補充和深化理論規(guī)律，又可以培養(yǎng)學生的自學能力和獨立思維能力，培養(yǎng)學生自主學習的學習意識和能力。

（2）改變實驗方法。依據(jù)不同的原理或者是原理相同而采用不同的實驗方法、或者是改變實驗數(shù)據(jù)的處理方法來達到實驗目的，增加具有延伸性的實驗內(nèi)容也是我們開發(fā)設計性實驗的重要方法之一。

（3）改變儀器裝置。利用實驗室現(xiàn)有的實驗儀器或?qū)嶒炇夷芴峁┑膬x器設備，改造成綜合設計性實驗項目，尤其是合理利用實驗室現(xiàn)有的廢舊儀器，讓學生放手去進行技能訓練。

三、合理選擇設計性實驗開設的時間

多年來我們不斷地進行實驗教學研究和建設，建立起了基本訓練、基礎實驗、近代與綜合及應用性實驗、設計性實驗的分層次教學新體系，實驗內(nèi)容體現(xiàn)出相應的梯度，教學層次分明。由于綜合設計性實驗突出對學生創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，因此只有在學生掌握了物理實驗的基礎知識、基本方法，完成一定數(shù)量的基本訓練和基礎實驗，具備了基本的實驗能力和基本技能后，才能保證設計性實驗課的順利開展，我們一般是在每學期實驗課程的后1/3開設。

四、加強實驗過程指導

開展綜合設計性實驗遵循以學生為本的教學理念，不意味著教師不再掌控實驗教學的進度和安排，放任自流的實驗很難保證教學質(zhì)量，教師的教學方法要有針對性，啟發(fā)引導學生進行自主設計性實驗，而且教師對各種可行的設計方案和實驗中可能出現(xiàn)的問題要提前做好準備。

（一）明確實驗要求

教師事先給出實驗項目的基本要求和必要的儀器設備，或者給出相關的原理提示。實驗要求體現(xiàn)實驗設計思想和思維能力訓練方面的內(nèi)容，要能激發(fā)起學生的好奇心、求知欲和問題意識，培養(yǎng)其手腦并用的能力，而不僅是要求學生能正確完成操作過程。

（二）強調(diào)學生課前預習

僅靠課堂2—3個學時的實驗時間是遠遠不能達到綜合設計性實驗目的要求的，必須要學生提前進行實驗預習，課前1—2天就要提出實驗方案交老師審核，如果實驗設計思想和實驗方法錯誤或者偏差較大，實驗方案要重新修改再次提交，直到設計方案確實可行，這為引導學生確立正確的科學思想和科學方法打下了良好的基礎。

（三）加強實驗過程指導

指導教師要培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神，鼓勵學生自行查閱資料，同學間開展充分的交流、討論，以真正搞清楚實驗思想和實驗方法，在學生遇到問題時能給予及時的幫助。整個實驗過程中教師要引導學生獨立思考，發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，特別是對一些實驗基礎較差的學生，教師更要耐心引導學生。

（四）完善實驗評價

學生成績評定是檢驗教學質(zhì)量的重要手段，由于綜合設計性實驗過程的不確定性，其成績的評定不僅要看學生實驗結果的正確與否，還要結合設計性實驗的各環(huán)節(jié)綜合進行成績評定，如實驗方案的設計、實驗操作能力和數(shù)據(jù)分析、處理能力、實驗結果的總結歸納等，因此對學生的評價要能夠全面反映出學生整體水平，重視學生能力的考核，以考核促進學生能力的發(fā)展和教學質(zhì)量的提高。

五、結語

讓學生進行自主研究和探索，培養(yǎng)動手能力和創(chuàng)新思維能力，是大學物理實驗教學的根本宗旨。我們將遵循以學生為本的教學理念，不斷完善設計性實驗內(nèi)容，引導學生開展綜合設計性實驗，調(diào)動學生的學習主動性、積極性，培養(yǎng)學生的科學研究素質(zhì)。

參考文獻：

[1]劉存海，張勇，孫江，等.大學物理設計性實驗的探索與思考[J].中國技術裝備，2013（09）：132-133.