基于大学物理实验教学培养学生创新能力的策略

吴小林

（遵义师范学院物理与机电工程学院，贵州遵义563002）

基于大学物理实验教学培养学生创新能力的策略

吴小林

（遵义师范学院物理与机电工程学院，贵州遵义563002）

创新能力反映了一个国家的核心竞争力。一个国家只有拥有更多的创新型人才才能为发展提供强大的动力，才能在世界经济领域内取得骄人的成绩。高校作为创新型人才培养的重要场所，理应发挥重要的作用。作者分析了大学物理实验教学过程中存在的问题，阐述了利用大学物理实验教学培养学生创新能力的策略，旨在通过大学物理实验教学更好地培养学生的创新能力。

大学物理；实验教学；创新能力；培养策略

随着我国高校教育体制改革的不断深入，实验教学越来越受到高校教师的重视。物理学是建立在实验基础上的一门学科，学生通过大学物理实验，不仅能够巩固所学的物理理论知识，还能够增强动手能力和创新思维能力，从而提升自身的创新能力。近年来，国内外的很多专家学者对如何利用大学物理实验培养学生的创新能力进行了有益的探索。

一、利用大学物理实验培养学生创新能力

实验教学本身就是一种思想的尝试与探索，其主要目的是了解事物的本质和规律，并在此基础上，进行不断的创新。由此可见，大学物理实验对提升学生的创新意识和能力具有重要意义。

（一）学生发散思维的培养

发散思维是创新思维的核心部分，解决问题的过程是发散——集合——发散的循环过程。大学物理实验教学是一种基于创新思维框架下的由发散到集合，再由集合到发散的循环过程，通过培养学生的发散思维，从而达到培养学生创新能力的目的。例如：学生在进行固体密度的测量实验时，就要考虑到该固体是否规则，在液体中的悬浮状况，是否溶于液体等，因此，在多种可能的情况下，学生就要探索不同的实验方法，调动发散思维，从而实现掌握知识，提升自身的创新思维能力。

(二)实验过程是学生发散思维的训练过程

物理实验是围绕一个既定的问题开展的，学生需要调动自身的多种思维能力，运用各种思维方法，例如：综合、分析等，只有这样，才能真正的实现实验目的。在这个过程中，学生的逻辑思维得到了训练。例如：在进行“偏振现象”研究实验时，要求学生设计出各种光路，使之产生不同的偏振光，进而观察不同条件下的实验现象，并进行相互对比。实验前，学生要根据自身掌握的知识，进行科学的假设，做好实验设计；实验过程中，一步步进行验证。类似的实验探究活动能够帮助学生有效的将逻辑思维融入其中，并提升学生的科学探究能力和创新思维能力。

（三）学生在物理实验中提出质疑，进而提升批判思维能力

传统的“一言堂”很大程度上抹杀了学生的批判思维能力，新课改中明确提出，要积极培养学生的创新能力，而批判思维的形成，恰恰是创新能力培养的关键环节。因此，教师在实验教学过程中，理应鼓励学生提出质疑，并带着质疑在实验中加以批判、验证。例如在进行钠光灯波长测量时，有些学生发现测量值与理论值不相符，在深入研究后，发现钠光是由双黄线构成的，即两种波长的混合值，并受到实验环境的影响。学生在物理实验中提出质疑，进而提升了批判思维能力。

（四）学生在物理现象分析过程中形成直觉思维能力

很多物理实验现象需要认真观察才能捕捉到，因此物理实验不仅要求学生掌握好时间，具备逻辑推理能力，还要具备一定的分析预见能力。例如伽利略首先直觉地判断“重物先落地”是错误的，然后通过一次次的实验，得出物体的落地速度不因重量而改变的结论，推翻了亚里士多德“重物先落地”的说法。

二、大学物理实验教学存在的主要问题

(一)教学设备单一，实验仪器高度集成，学生的动手能力受到制约

物理实验仪器的技术含量越来越高，实验仪器高度集成，很多实验步骤都无需学生动手，这样会使学生的动手机会越来越少，动手能力提升缓慢。机械的实验操作，也很难让学生对各种实验原理和设计方法有所了解，更别说创新了。

(二)教学内容陈旧，内容较多

目前物理实验教学内容多是以验证性实验为主，而培养学生创新思维的综合性、设计性实验相对较少，并且在实验教材中，对实验的原理、方法甚至实验数据的处理方案都一一列出，学生做实验的任务就是机械操作，并得出已经知道的实验结果。这样的实验，对于学生巩固所学知识有很大帮助，但对分析能力、设计能力、创新能力的培养却是意义不大，甚至会使学生养成懒惰、不善于动脑的习惯。

(三)教学模式落后

一直以来，物理实验的教学模式多是沿袭传统教学模式。学生被动接受教师“无微不至”的讲解，然后按部就班地顺利完成实验。看似一片“和谐景象”，但是真正的教学目的却没有达到。随着教学改革的不断推进，这种教学模式已经显得落后。

(四)实验教学过程限制颇多

由于实验教科书的指导相当详细，教师只要监督学生一步步完成实验即可，因此在实验教学过程中，教师仅起到了“监工”的作用，而教师的引导作用却无从体现，学生也无法发挥创新能力，甚至还受到教师的诸多束缚，例如：当提出异议时，教师会认为学生不听话(书中已经写得清清楚楚，偏要提出不同意见)，并认为是故意找茬。另外，由于实验课时较少，教师力争在有限的时间内完成大量的实验教学工作，也有意压缩学生探究、验证质疑的时间，从而导致学生的实验效果看似显著，实则问题颇多。

（五）实验室缺乏创新环境

高校的实验室往往定时开放，并且很多实验内容也未能面向全体学生(主要指本科生)。学生的很多创新思想不是因缺少实验仪器，就是因仪器使用受限而被扼杀在摇篮里。另外，实验室在师资力量上，也存在严重不足，很多教师多年都未获得过继续深造的机会，自身的专业知识和教学理念仍停留在多年前。这样培养学生的创新能力便很难达到良好的效果。

三、大学物理实验教学改革

(一)改革实验课程体系，培养学生创新思维能力

根据物理实验自身的研究方法和规律，建立从易到难、由单一到综合，循序渐进、逐步提高的大学物理实验课程教学体系。在大学物理实验课程教学体系中，重视实验选修课的设置，满足人才培养的需要，给学生创设创新活动的空间。增加设计性、综合性实验的比例。鼓励学生灵活运用分析、归纳、判断等思维方法，在头脑中形成直觉和想象，构思实验方案,培养学生创新思维能力。

(二)开放物理教学实验室，提高实验经费投入

实验室要面向全体学生开放，时间也不局限于上课期间。从设备的安全及使用效率考虑，可指定专门教师指导和管理，但不能扼杀学生实验的积极性。学生如需动用贵重仪器，可征得管理教师同意后进行。随着物理实验要求的提高，高校应加大物理实验经费的投入，并做到专款专用，同时还要预留出更新设备的资金。另外，高校还应该注意仪器设备的科学使用，提高设备的使用效率，尤其是一些大型仪器设备。

(三)更新理念，增强创新意识

创新不是一时的凭空捏造，而是要具备创新意识和相关的知识储备。由于教师在培养学生的创新意识方面起着引领作用，因此作为教师，首先应具备创新教育的理念，并应用到教学中去，才能正确引导学生创新学习；其次应加强创新知识的学习，具备精深的专业知识和宽泛的综合知识，掌握社会文化、科技发展的新动向，注重对新理论、新技术和新信息的了解，并将这些知识融入到大学物理实验教学中去，才能引导学生把知识学活，有效地培养学生的创新能力。

(四)注重培养学生实验方法，促进学生创新潜力的发挥

要将科学发展史贯穿于大学物理实验教学中，注重科学思想发展史的教育。例如：在电磁感应实验中，介绍法拉第在仔细分析电流的磁效应基础上，认为电流既然能产生磁场，反过来磁场也应该能产生电流，因此提出了磁能生电的假说。尽管在实验中经历了无数次的失败，但他信念坚定，最终发现了电磁感应现象，让学生感受科学探索的艰辛历程，把学生融入到科学家的思维情境和发明创造的氛围中，促使学生将自身的学习和人类社会的发展有机结合起来，更加积极主动地吸收人类社会的先进思想。同时科学家的创新思维方法又可以从方法论上指导学生的学习，使学生主动地从不同视角创造性地思考问题，从而有利于培养学生的创新意识，挖掘学生的创新潜力，提高学生的创新能力。

(五)利用信息技术，开拓创新思维空间

当今的社会是一个信息化的社会，信息技术对各行各业的发展都起到了极大的促进作用，在教育行业也是如此。信息技术改变了教师传统的教学模式，多媒体教学在大学课堂上已经得到普及，并大幅度提升了教学质量。多媒体教学能够在不延长教学时间的前提下，传递给学生大量的信息，是提高教师教学效率的有效途径。根据大学物理实验教学的具体情况，恰当地利用多媒体技术开展实验教学，可以给学生带来直观的实验视觉效果，帮助学生观察实验现象，理解实验内容，提高学生形象思维能力。另外，利用信息技术建立大学物理实验教学网络平台，实现有效的“人机互动”，可大幅度地提高学生的学习积极性，增强学生的创新思维能力。

[1]张树霞.大学物理实验教学中培养学生创新思维的研究[D].济南：山东师范大学,2011.

[2]王小涛,徐波.关于大学生创新能力培养方法的思考[J].中国科教创新导刊,2009,(32):25-26.

[3]汪静,胡玉才,迟建卫.物理实验教学示范中心建设的研究与实践[J].实验技术与管理,2013,30(2):131-133.

[4]刘培姣.大学物理教学创新的探索与实践[J].孝感学院学报, 2006,26(6):114-116.

[5]张洪宪.试析大学物理教学创新[J].科教文汇,2008,(3):89.

[6]宫瑞婷,聂传辉,王俊平.工科物理教学中创新思维的培养策略[J].三峡大学学报(人文社会科学版),2008,(专辑):373-374.

（责任编辑：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

贵州省重点学科——物理学基金资助项目（黔学位办[2013]18号）

吴小林，男，贵州遵义人，遵义师范学院物理与机电工程学院高级实验师，主要从事物理实验教学与研究。