近代物理课创新教育教学方法研究

吴旌贺

(河南教育学院 物理与电子工程学院，河南 郑州 450046)



近代物理课创新教育教学方法研究

吴旌贺

(河南教育学院 物理与电子工程学院，河南 郑州 450046)

摘要：近代物理学是众多杰出科学工作者的创新思维和创新能力的荟萃,其中的诸多案例是引导与培养学生的创新思维、创新能力不可多得的典范.就近代物理学的实际教学过程中, 如何更好地将典型人物和典型事例融入近代物理知识的传授,从而有目的有意识地对学生进行创新思维和创新能力的培养做出一些尝试性的理论与实践探索.

关键词：近代物理；创新教育；物理研究方法

0引言

去年“两会”后，“大众创业，万众创新”成了最时髦的词语.“大众创业，万众创新”首先是人的问题.没有创新的人才，不可能有创业的成功，没有创新的教育，不可能有创新的人才[1].创新是一个民族兴旺发达的不竭动力，在以科技创新为主导的当今世界, 能否在创新机制的引导下，不断培养出一批批创新型人才, 已成为检验高等教育成功与否的重要标志[2].本文就近代物理学的实际教学过程中，如何更好地将典型人物和典型事例融入近代物理知识的传授，从而有目的有意识地对学生进行创新思维和创新能力的培养做出一些尝试性的理论与实践探索.

1束缚大学生创新能力培养的因素

1.1只重视结构稳定，忽视内容更新

就教材而言，其内部的知识结构多为普通物理的范畴, 对近代物理知识点的介绍甚少，离近代物理学的教学目标甚远.所使用的物理教材普遍存在着部分内容陈旧、繁琐的问题, 比如：在物理系开设的专业必修课中有关力、热、光、电、声等内容的介绍，多为学生中学阶段曾经接触学习过的问题, 大学阶段无非采用了多媒体课件的形式，变换了一下教学手段而已,这远远满足不了求知欲旺盛的大学生的需求[3-4].

1.2只重视知识传授，忽略能力培养

在具体的备课、授课过程中，一些教师的课程设计思路较狭窄，课程内容设置较传统，教学方法较保守，不少教师仍以传统知识的教授为主，忽略书本之外多方面知识的融入，缺乏以提升学生综合能力为目标的多元化教学手段的运用.在这种创造性不强的教学过程中，僵化的教学模式势必会束缚学生的学习积极性，被动的学习很大程度上影响了学生创新能力的发展.从而带来了学业成绩好，动手能力弱、实践活动能力欠缺的不良后果[4].

2近代物理教育融入学生创新能力培养的方法

2.1改革教学内容，补充最新科研成果

近代物理学的发展日新月异，各领域不断涌现出了大量的高新技术和激动人心的新发现，这使得近代物理学这门课的教学内容需要与时俱进，进行授课内容的调整、更新、拓展和补充.为了更好地探索新的研究领域，这就需要从事近代物理一线教学的老师，怀着“站在巨人的肩膀上，而这个巨人不断在行走”的教学理念，在前人已有成果的基础上，及时地将传统知识与前沿科学相对接, 以启迪思维, 加深理解.在具体方法上, 对于学生普遍感兴趣的内容，通过专题讲座的方式,展现物理学的魅力，激发学生对物理学的热爱[5-6].

例如， 在讲到纳米材料的内容时，专门邀请我院研究纳米材料的博士给大家作了一场(纳米材料在前沿领域的应用研究)报告，这不仅打开了学生们的科技之窗，丰富的图片和视频也给大家展示了许多课本上没有的科技成果，进一步加深了大家深度学习纳米科技的兴趣.另外, 介绍近代物理学中与现代科技发展密切相关的新兴学科或新技术.例如：当讲到粒子物理的部分，正好2015年诺贝尔物理学奖颁发给日本和加拿大的物理学家，以表彰他们发现了中微子振荡的现象，从而证实了中微子具有质量这一事实.笔者以此为出发点，介绍了从几十年前最初提出想法，经过大气中微子实验、太阳中微子实验、反应堆中微子实验等曲折而艰难的研究过程，使得学生接纳更多的现代科学技术知识.

2.2改革教学方法

2.2.1采用现代教育技术手段, 提高课堂教学效果

近代物理学课程涉及的领域超出一般人所能接触到的范围，传统的教学方法已不能满足现代教学的需要.要想改变这种单一的教学模式, 就要从学生现有的知识、能力水平出发,采用讲授、讲座、讨论、写小论文等多种教学形式和方法.充分利用现代教育技术的发展所带来的诸多便利条件，采用多媒体辅助教学, 把从各种媒体收集到的图片、视频等相关内容较为直观地展示给学生;充分利用网络带来的教学信息传递条件,鼓励学生上网查询资料，接纳新信息[6].比如：在讲到暗物质相关内容时，笔者把暗物质探测作为一个小课题布置给学生，让他们查询目前的研究方法和进展.学生们通过查询得知：2015年12月16日，中国首颗空间科学卫星“悟空”进入太空探寻暗物质粒子.除此之外，中国首个也是目前世界岩石覆盖最深的实验室 “中国锦屏地下实验室”也已于2010年12月12日投入使用.国际上,大型强子对撞机(LHC)也为暗物质的产生和研究提供了实验基础和验证场所.学生们通过自己调研不仅了解了相关科技的最新发展，获取课堂上得不到的知识，而且认识到今后几年将是加速器实验和宇宙学暗物质实验进一步加速发展的关键时刻，激发了物理学习的兴趣.

2.2.2引进探究性学习，培养自主分析能力

区别于“填鸭式”教学，“探究式”学习,注重学生独立思考能力和创新能力的培养.作为一种精心设计的教学活动, 探究性教学要求学生在学习基本知识的同时,通过自主探究来分析问题、解决问题,以获得更多的知识.探究性学习注重探究的过程, 又注重探究的结果,同时还提倡学生之间的合作交流.在近代物理教学中引进探究性学习的目的在于： 一方面是让学生通过探究性学习有效地掌握科学知识和科学方法,获得自己感兴趣的知识, 看到了客观物质世界的丰富多彩, 领略到了物理学的博大精深.另一方面是让学生成为真正的学习主体，在提出问题、分析问题、解决问题中,发现自己的学习潜能, 体验到自主探究、合作探究的乐趣, 感受到探究性学习的魅力[6].

2.3加强近代物理实验，提高动手能力

实验教学有益于培养学生的洞察能力、动手能力和实验创新能力.循规蹈矩难以有新的发现，无数次的实验促成了科学发展史中的诸多伟大创新，物理实验教学是创新人才培养中的一个重要环节.但是，与发达国家相比，实验教学仍是我国高校物理教学过程较为薄弱的环节.究其原因，主要因为：1.实验经费和设备紧张，近代物理实验课时开设不足或者只开一些设备相对简易的实验课；2.实验思想较为保守，尤其是怕损坏仪器，这严重束缚了学生的创新思维，影响了学生创新能力的培养.为此我们应学习科技发达国家一流大学的实验经验，建立开放性实验室.从实验时间、实验空间、实验内容等多个方面，全方位、多层次、宽口径地保障物理实验课的顺利开展，鼓励学生进行实验思想的创新，多进行一些小发明和小创造，从而改变学生在实验过程中的被动地位，真正提高物理实验教学的质量[7].

2.4加强教师进修，科研教学互相促进

现代教学对物理教师提出了更高的要求，专业知识的掌握、教学理念的选择、教学方法的运用等，这些都是教师是否能够胜任近代物理教学的重要因素.为此，教师必须从提高自身的多方面综合素质着手，通过进修学习,不断更新自己的知识储备,优化自身的知识结构.关注学科发展中的一些热点、难点、前沿问题,只有这样, 才能使自己的教学真正做到与时俱进.另外，对于教师和实验技术人员还应努力提高自己的科研水平，增进科研与教学的结合，使物理实验教学既出成果,又出人才，这一点在高校物理实验教学中的表现尤为突出.科研中教师对学生的鼓励，不仅有利于学生更好地理解物理概念和规律,开阔视野, 拓宽知识面,了解学科前沿；同时也有助于培养学生的科研能力，激发教师的科研活力[7-8].

2.5加强实践环节，培养探索精神

实践环节是学生将梦想变为现实的实验平台，是书本理论知识的输入转化为现实成果输出的一个必备环节.为此，在近代物理教学中，应通过近代物理实验、毕业设计、课题参与等措施,使学生明白完整的学习过程.对研究课题的选择、实验构思的设计、理论创想的提出、科学技术的发明等一系列问题有一个清晰的认识.鼓励学生全员参与，并给予必要的实验条件和物质保障, 使学生亲身感受发明创造中的曲折与乐趣, 从而达到提高学生创新能力的目的.此外，在实践过程中加强科研论文的写作训练, 是培养学生探索精神的一种有效途径.为了训练学生理论结合实践的能力，教师可在专题性的实践操作结束后，指导学生分阶段地将一些实验报告用小论文的形式来完成,等到学期课程结束时，学生可在若干小论文的基础上进行分析整理，待编辑好科技论文后, 鼓励学生向外投稿[7].

3近代物理学实施创新教育培养的收获和成果

3.1开阔了学生的眼界、激发了物理学习的兴趣

通过诸多近代物理、近代技术的深入讲解，学生不仅开阔了眼界，认识到了物理学发展的日新月异，了解到近代物理学是一门充满生机的科学；同时还激发了学习物理的兴趣, 提高了他们的求知欲望，使他们认识到了物理学在现代科学技术中的基础地位、领先地位，了解到物理课的学习，绝不能仅停留在书面知识的机械化掌握，而应紧密地联系与应用到我们日常生活中的方方面面[3,6].

3.2培养创新的自信心、服务于社会对创新人才的需求

鼓励学生加入到老师的物理课题团队，以培养学生的自学能力、探索精神、创造精神和科学素质为立足点,在实践中启发学生的创新思维和物理兴趣,同时由于学生参加的课题，都是学生自由自愿选择的方向，这对于真正找到自己的物理兴趣所在，考上理想的研究生，甚至今后的就业方向都至关重要.近年来，我校物理专业的毕业生正是由于有创新能力而受到用人单位的信赖.

由此可见，近代物理课在培养创新思维和创新能力、推进素质教育方面具有不可替代的作用.因此我们要积极投身到创新教育的大潮中，不仅要把近代物理课上好，更要为我国创新教育的发展贡献自己的力量.

参考文献

[1]于爽.“大众创业,万众创新”背景下对大学人才培养的思考[J].学生管理，2015，33(11)：263.

[2]李淑清. 近代物理教学与创新思维[J].运城学院学报，2005，23(2)：52-53.

[3]尹世忠，赵喜梅.开好近代物理课大力推进素质教育[J]. 邢台师专学报，2000，15(4)：55-57.

[4]刘勇. 近代物理教学培养学生创新能力的探索[J]. 廊坊师范学院学报，2009，9(4)：123-124.

[5]杨青勇. 师专近代物理学课程的教学改革实践[J].经济与社会发展，2003，1(9)：176-179.

[6]高波. 适应高新科技，改革近代物理课程[J].现代物理知识，2000，15(4)：44-46.

[7]方华基，叶高翔. 近代物理学发展初期创新物理实验研究的启示[J].实验技术与管理，2003，20(2)：13-17.

[8]刘扭参，李俊青.物理设计性实验教学问题研究[J].河南教育学院学报(自然科学版) ，2015,24(2)：67-70.

Study on Methodologies of Innovation Education in Modern Physics

WU Jinghe

(Colledge of Physics and Electronics Engineering, Henan Institute of Education, Zhengzhou 450046, China)

Abstract:Modern physics is an excellent discipline holds accumulative essences of ideas and abilities of innovation and contributed by numerous extraordinary scientists for generations, in which lots of cases are the perfect examples that give proper guidance and cultivation of students’ creative thinking and abilities. Focus on how to appropriately associate typical figures and cases with corresponding knowledge impartation during the process of practical teaching, and therefore purposely develop students’ innovative thoughts and capabilities, making some tentative explorations both theoretically and practically.

Key words:modern physics; creative education; physical research methods

收稿日期：2016-01-08

基金项目：国家自然科学基金项目(11502071)；河南省科技厅重点科技攻关项目(152102210307)

作者简介：吴旌贺(1977—)，男，河南商丘人，河南教育学院物理系副教授，理学博士，主要研究方向:理论物理.

doi：10.3969/j.issn.1007-0834.2016.02.017

中图分类号：G642.0

文献标志码：A

文章编号：1007-0834(2016)02-0070-03