在大学物理演示实验中培养学生的创新思维

郭晓娇

摘 要： 大学物理演示实验是培养学生创新思维的有效手段。本文阐述了大学物理演示实验培养创新思维的可能性，探索了利用大学物理演示实验培养学生创新思维的新型教学方式和教学模式。

关键词： 大学物理演示实验 创新思维 教学方式 教学模式

一、引言

新时代的大学物理演示实验应是联系书本理论知识与学生科研创新的纽带，是与理论教学和大学物理分组实验平行的第三级[1]，是培养学生创新思维的主要途径之一。

二、大学物理演示实验介绍

大学物理演示实验是大学物理教学中的一个重要组成部分，目前国内外大学对物理演示实验教学非常重视，都已将其引入基础教学中。演示实验内容涵盖了力、热、光、电等70多个实验项目，充分演示了物理现象、物理概念、物理规律。这些实验项目与人类日常生活相贴近，能将抽象的概念具体化，复杂的物理规律浅显化，更容易被学生感知和接受。演示实验设计简单精巧，易操作，稳定性好，集知识性和趣味性于一身，有利于激发学生的好奇心与求知欲，培养其创新思维能力[2]。

三、大学物理演示实验培养创新思维的可能性

创新思维是使认识或实践取得突破性进展的思维活动，其本质特征是突破和创新，突破陈旧观念理论的局限，开辟新概念、新思路、新方法、新领域[3]。大学物理演示实验就其本身课程特征、教学目的、实验内容来讲，对培养学生创新思维能力极其有利。

1.物理演示实验课程本身具有创造性。物理学本身就是富于创新精神的学科。实验作为科学理论检验标准和重要组成部分更具有创新精神。在漫长的物理学发展过程中，一代代科学家不拘泥于根深蒂固的观念，而是运用创新思维挣脱旧框架的束缚完成一次次人类的飞跃[4]。爱因斯坦正是敢于对前人观点提出质疑，推翻了牛顿的经典力学时空观，建立了相对论时空观。

2.物理演示实验教学目的之一就是培养学生科学逻辑思维方法和解决问题的能力。“授人以鱼，不如授人以渔”。科学逻辑思维方法和解决问题的能力远比物理具体知识内容重要。例如：德国KPK大学物理课程所蕴含的类比法等，能有效地提高学习效率，培养学生的发散和创新思维。除此之外，在实验中会遇到一系列问题，开放思维、拓展思路在短时间内找出问题，对症下药，及时将问题解决，从而培养学生解决问题的能力。

3.物理演示实验能激发学生的创新意识。大学物理演示实验开设于大学一、二年级，这一时期的大学生正处于思维活跃、充满想象力、富于创造性的时期。我们可以充分利用学生的这一特征，为其提供良好的探索创新平台，激发学生的创新意识，培养学生的动手能力。例如普氏摆演示实验仪，该仪器利用人眼的视觉差异，使得实际在平面摆动的小球看起来像是在做立体的逆时针的圆锥形摆动。课后有学生发散思维、开动脑筋，制作了创新实验。如何能让小球做顺时针立体形式的摆动呢？学生把光衰减眼镜片反转了180度，结果神奇的现象出现了，小球果然听话地做顺时针立体形式的摆动。虽然这不是多么伟大的创新，但这绝对是创新的萌芽，是创新思维的开端。

四、如何在大学物理演示实验中培养学生的创新思维

目前，国内大部分高校都已开设大学物理演示实验课程，但是往往处于一种大学物理附属品的尴尬地位。由于演示实验课时少，学生多，投入经费少，实验仪器数量有限，因此演示实验教学多以集中演示为主，学生动手实践机会少，根本没有时间讨论、发散思维，更何谈创新。因此，我们要利用现有资源，探究新型演示实验教学方式和教学模式，达到培养学生创新思维的最终目的。

1.教学方式探索

（1）演示实验课上每演示完成一个实验项目应留出充足时间引导学生思考并讨论。如果课上时间不够，则可以课后分组进行讨论，真理越辩越明，多讨论有利于发现问题，提出创新解决方案。

（2）引导学生捕捉关键实验现象，提出问题，培养学生动手能力。在实验过程中引导学生捕捉关键实验现象，提出和实验相关的问题让学生思考并给出解决方案，鼓励学生亲自动手操作，充分发挥创造性改进实验装置或重新设计制作实验装置，认识到获得相似现象的方法并非唯一，切身感受到实验方案的多样性。

（3）建立自由创新的实验环境，营造容忍失败的创新文化氛围。以美国贝尔实验室为例，贝尔实验室研发环境是自由、开放的，它尊重每个人的兴趣、特长和研究方向，给研究人员自由空间，发挥想象，自由的表述学术观点，鼓励大家相互交流，开拓思路，为深入研究注入灵感和活力[4]。最重要的是贝尔实验室能够容忍研究人员的失败，并鼓励他们积极进取继续研究，正是有了这样的研究环境，使得贝尔实验室多年来在通信领域处于领先地位。因此，应吸取经验一改传统填鸭式的演示实验教学方式，为学生营造自由的创新实验环境。

2.教学模式探索

（1）建设物理演示长廊实验，建设物理探索演示厅，创建课外学习探索的良好环境。当然这需要相应的资金作为支持，对所在学校的财力有一定的要求[5]。

（2）开放式教学。充分利用课外时间，将演示实验室定时开放，让有兴趣的学生有充分时间来研究在课堂演示中没有时间操作的实验。建设演示实验网络空间，可在教务处网络平台上实现预约，也可下载手机客户端预约软件APP，或建立演示实验室微信公众号完成演示实验室的预约，这样一来既能节约时间又能强化教学效果，培养学生的创新思维。

（3）开展科技创新活动。例如校大学生物理实验竞赛，全国“挑战杯”大学生课外学术科技创新大赛等，吸引大批优秀的学生参与进来，既培养学生的科学创新能力，又培养他们的团队协作精神。

（4）下放设置一些科研题目。在演示实验室中设置一些具有研究意义的科研题目，为学生提供基本的研究仪器和材料，养成查阅中英文科研文献的好习惯，增加学生的知识储备量，培养学生收集处理实验数据、准确表达实验结论的语言驾驭能力，同时能提高其科研能力和科研水平。

五、结语

创新精神是科学的生命、科学活动的灵魂。大学物理演示实验能有效培养学生的创新思维能力，应积极探索大学物理演示实验的新型教学方式和教学模式，深入挖掘学生的创新潜能，培养出具有创新思想、创新能力和创新精神的高素质创新型人才，以适应科学技术发展的需要，满足现代社会对创新人才的需求[4]。

参考文献：

[1]金桂，黄小益.姚敏，等.在大学物理演示实验教学中培养学生的创新思维能力[J].物理通报，2014（5）：22-25.

[2]鲍志刚，杨慧琴.工科大学物理演示实验教学探索[J].中国电力教育，2012（12）：99-100.

[3]李彬.通过大学物理实验培养学生创新思维[J].科技教育.

[4]张丰强，余仲秋.漫谈物理学中的科学精神[M].河南人民出版社，2010.

[5]王刚，徐义爽.大学物理演示实验教学模式分析[J].中国科教创新导刊，2014（13）：107-110.