大學物理實驗教學中學生創新能力培養策略

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摘要：大學物理實驗可以培養學生的動手能力和創新能力。文章就各大高校的物理實驗的教學情況進行深入分析，發現目前大學物理實驗教學的不足之處，并對在大學物理實驗教學中如何提高學生的創新能力進行分析。

關鍵詞：大學物理；實驗教學；創新能力；學生

物理學是一門研究物質結構和運動規律的科學，以實驗為主要內容。從古至今，很多發現和改革都離不開物理學，比如：第一次工業革命時的蒸氣機的發明，使工廠代替了手工市場；第二次工業革命時電力的興起，創造了新的交通工具，革新了通訊手段?？萍几淖兞苏麄€時代，而諸如此類的改變都離不開創新。所謂“創新”，是創新思維和意識、創新精神和能力的智力上的心理品質與非智力的心理品質的有機結合與升華，并由此產生的創造性活動[1]。在物理實驗中存在大量的創新，如實驗儀器和內容的創新、實驗過程的創新及實驗層次的規劃創新等，都屬于對學生的創新能力的培養，具體表現在學生如何進行物理實驗和學生對于物理實驗的自主性。當今時代，隨著科技的快速發展，適應知識經濟和市場經濟的需要，創新在任何時候都不會過時。各類高校更需要培養具有創新意識、創新性思維和創新精神的人才，且懂得理論聯系實際，才能更好地應對當代的工作需求[2]。然而，針對大學物理實驗教學的調查研究顯示，高校教育在培養學生的創新意識及能力方面不盡如人意?，F對大學物理實驗教學進行闡述，并對如何提高學生在大學物理實驗上的創新能力進行分析。

一、大學物理實驗教學分析

（一）大學物理實驗簡介

大學物理是理工科類學生進入大學的基礎學科，大學物理實驗課程是一門考驗學生動手能力和創新思維的基礎課程。這門課程的目的是加強學生對課堂所學知識的理解和對一些理論的驗證能力，另外，還可以提高學生的實際動手能力，培養學生的思維能力。做好一個物理實驗，首先要搞清楚實驗的目的，以及物理實驗的基本概念，之后要懂得具體的實驗方法、實驗儀器與實驗的預期結果。大學期間的所有物理實驗培養了學生熟練地操作儀器、精準地測量任何物理量、準確地計算和分析實驗數據并得到結論的能力。同時，學習如何設計實驗。這些是其他學習方式無法替代的。

（二）大學物理實驗教學的現狀

義務教育階段和高中物理課中的實驗教學處于落后地位。由于應試教育的影響，在中考和高考的大環境下，實驗成績占分數的百分比極小或為零，以至于大部分學校注重理論學習，忽視實驗教學。導致大學期間，學生仍然有類似的行為：放棄或不重視實驗學習[3]。另一方面，各類學校對于實驗經費的投入相對較少，實驗所需儀器不健全，磨滅了學生的學習熱情和教師的教學熱情。在實驗內容和設備方面，大學物理實驗所教的實驗項目內容過于簡單、陳舊，實驗儀器得不到改進，實驗方法得不到更新，不能緊跟科技發展步伐來學習。更重要的是，實驗與科技發展嚴重脫節。學校不能根據細致專業的劃分來安排物理實驗的學習，沒有針對性，無法體現專業的優勢與學習。在實驗教學方式方面，教師的教學手段較落后，教學方法單一，導致學生對于物理實驗無法產生興趣，不能重視實驗的學習。從另一面來說，當前的教學方式抑制了學生的創新思維和能力，更加不利于學生創新能力的培養，學生只能作為聆聽者被動地學習。結果只會與培養學生的創新能力的目標背道而馳。

二、大學物理實驗教學與創新能力培養的關系

（一）物理實驗增進學生的創新思維與精神

物理實驗以理論為基礎，在教師的指導下，通過對實驗現象的觀察，來判斷實驗的進程，分析實驗數據，得到科學的結論。在環境不同的情況下，實驗條件也會隨之變化。因此，懂得如何根據條件的不同去改變實驗方法，也是學生應該具備的能力之一。所以，在此過程中，教師需要與學生默契配合，以學生為主體，教師輔助。在此模式下，讓學生開闊思路，勇于創新，不局限于課本的實驗內容與方法。即是實驗，就不可避免地會失敗，但重要的是學生能在反復改進實驗方法、反復進行實驗的過程中不斷地提升自己的實驗能力和創新能力。

（二）物理實驗使學生能學會理論聯系實際

當今社會需要的是全面發展的人才，國家注重人才的培養。1995年開始實施科教興國戰略，確立科技與教育是興國的手段與方針。所謂“教”，就是上行下效，學生在學習教師所教授的內容；“育，養子使作善也”，就是培養學生多做好事。當然，教育不只是停留在理論知識上。物理實驗的教學旨在增強學生理論聯系實際的能力，是培養學生擁有較強的實踐能力的重要環節之一。實驗的教學目的在于使學生鞏固所學的理論知識，提高學生在實踐中的觀察能力、動手能力和分析與解決問題的能力[4]。在對實驗目的、方法的落實，以及實驗數據的處理過程中，學生可以不斷拓寬思維，結合理論知識，聯系實際問題，不斷創新。而實驗作為一種科學活動，是學生親身實踐書本內容、更深入地學習一門學科的必經之路。其過程繁瑣艱辛，可以增加學生的嚴謹性和不斷創新的探索精神。

三、大學物理實驗對學生創新能力的培養方式

（一）采用Bruner發現法進行教學

現如今的大學物理的教學，教師仍然采用單一的方式教授學生課本知識，注重經典概念和理論的講授。這僅僅是告訴了學生理論存在，學生知其然卻不知其所以然，更缺少質疑精神?？茖W的發展很大程度源于質疑和猜想，例如，“日心說”這一舉世公認的真理在產生之前，“地心說”在天文界長期占據統治地位。然而，面對“權威”，哥白尼并沒有退縮。他通過不斷收集資料和觀察，提出了“日心說”的假說。最后，伽利略的天文望遠鏡的發明，真正證實了哥白尼的“日心說”是正確的。從“地心說”到“日心說”，經歷了一千多年的等待。如果沒有創新精神的驅使，“地心說”的理論或許仍被世人認同。發現法的教學是以在掌握好基本理論、假設和概念之后，準備好驗證理論的正確性所需要的實驗資料與儀器，在教師的指導下，學生自主進行物理實驗的設計，探索物理實驗定律的由來與原因、物理定律的推導過程，以拓寬思路，進行創新思維的培養[5]。例如，關于電學實驗中的串聯并聯的原理、磁生電和電生磁的實驗現象及其在生活中的應用，在對其理解透徹之后，學生可以自制簡易發電機，通過不斷思考和教師的適當指導完成實驗，在理論聯系實際的同時，提升自身的創新能力。

（二）實驗儀器和實驗內容的更新變化

實驗儀器是實驗教學過程中必不可少的教學工具。實驗儀器的種類可以決定實驗方法的選擇，如果滿足于會使用傳統實驗儀器，則只能進行簡單的教學實驗，不能體現實驗課程的優勢、達到實驗教學的目的。隨著經濟的發展與科技的進步，實驗儀器也需要不斷更新換代，才能讓學生不會與創新科技漸行漸遠。同時，有助于學校的畢業生不與社會脫節，可以適應工作的需要。此外，大學物理實驗儀器應比中學的實驗儀器有所進步，科技感更強，這樣才能提高學生的興趣和學習的熱情。

（三）期末考核方式的改革

傳統的僅以學生期末考試成績為指標的考核方式抑制了學生學習的積極性，很難保證教學質量。因此，教師應適當改革期末考核方式。學生的期末成績除試卷考試成績外，還應包括平時作業的完成程度、實驗報告的完成情況、實驗中創新項目的情況等。其中，實驗報告的完成情況、實驗中創新項目的情況是對學生創新精神培養的有力督導，能促使學生主動提出自己對于實驗的看法和解決實驗問題的新方法[6]。教師還可通過一題多解來促進學生發散思維的提升，有效提高學生的創新能力。同時，教師應對學生的實驗報告和創新項目的完成情況給予客觀評價，根據不同價值水平給予不同的分數。因為無論結果如何，只要學生已開始思考并進行發散性思維活動，就是教學的成功。另外，教師可適當引入激勵機制，激發學生參與的熱情。

（四）實驗的自主性

自學能力是大學生必須具備的基本素質。在大學物理實驗課堂中，教師僅靠一人之力調動學生的積極性的做法是不現實，還需要學生自身擁有創新意識和創新能力，教師僅僅作為學生學習的指導者。在實驗過程中，教師可采用開放性實驗題目，且不再直接提供實驗目的、方法和步驟，所有實驗過程都需要學生自主創新，學生提前查閱相關資料后，自己定制實驗方案和所需的實驗儀器，完成開放性實驗題目所提出的要求。教師還可進行設計性實驗，給定固定的實驗儀器，要求學生以不同的方法測量出一個物理量。設計性實驗更加注重學生的自主創新能力，更能培養學生的創新思維。且學校實驗室應不只在實驗課中開放，而要保證即使是課外時間，學生也能進入實驗室學習：或在實驗室鞏固當天所學知識，或進行開放性實驗課題?？傊瑢嶒灲虒W不僅能使學生的理論知識得到強化，還促進其自主創新能力的提高[7]。

四、結語

科技的不斷進步所需要的人才越來越全面，培養學生的創新能力的重要性不言而喻。而大學物理實驗可以培養學生的動手能力、理論與實際相結合的能力和自主創新能力，是其他學科不能代替的[8]。當前的大學物理實驗教學方式還存在不足，以上提出的對大學物理實驗的教學方式做出相應的調整的策略，可適當提高學生的創新能力。

作者:熊智慧 單位:成都師范學院

參考文獻：

[1]夏桂珍,王繼東.大學物理實驗中學員創新能力的培養[J].武警工程學院學報,2002,18(6):9-10.

[2]崔杰軍,于洛生,符建華.大學物理實驗教學改革嘗試與探索[J].河南教育學院學報(自然科學版),2005,14(4):23-24.

[3]楊慶華,胡銀泉.提高學生提出問題能力的教學策略[J].中國職業技術教育,2007(7):63.

[4]樊雅平,黃生學.大學物理教學中培養學生創新能力的研究與實踐[J].中國成人教育,2012(5):144.

[5]李永濤,毛巍威,劉猛洪.提高大學物理實驗教學質量的思考[J].大學物理實驗,2013,26(1):117-119.

[6]孫臘珍.大學物理實驗的研究式教學:培養大學生創新能力的有效途徑[J].物理通報,2007(4):10-12.

[7]彭榮榮,秦梅寶,王帥.以應用為導向的大學物理實驗教學改革探索與實踐[J].教師,2016(10):68-69.

[8]李青.培養學生創新能力深化大學物理實驗教學改革[J].高等財經教育研究