大学物理实验教学培养创新能力的探讨

王国友+陈光伟+文景

摘要：针对大学物理实验教学的现状，本文从教学方法、实验内容和教学团队建设等方面探讨了如何提高学生创新能力的举措。

关键词：大学物理实验；创新意识；创新能力

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）34-0021-02

大学物理实验是大学生必修的一门重要的基础课程，它不但具有丰富的实验思想、方法和手段，而且还提供了综合性的基本实验技能训练，这是培养学生进行科学实验能力，提高学生科学素质和创新能力的重要基础。同时，它在培养学生严谨的科学思维、创新意识和适应现代科技发展的综合能力等方面也具有其他实践类课程不可替代的作用。然而，长期以来传统的物理实验教学是一种应试教育，根本不利于培养学生的创新能力，严重制约着教学质量的提高和创新型人才的培养。因此，改革现有的实验教学模式，探索培养大学生的创新精神和创新能力的新方法和新举措已经势在必行。

目前大学物理实验教学存在诸多问题：（1）教学方法过于单一。在物理实验教学中，教师对实验目的、原理、步骤和注意事项等详细讲解并做演示实验，然后学生不假思索地测量数据和完成实验报告。这种应付式实验教学枯燥无味，学生没有学习兴趣，抑制了学生的主动性和创造性。（2）学校对实验不重视，投入经费较少，实验耗材和维修费用得不到满足，很难为创新实验购买其他设备。学校还压缩实验课时和物理实验的学分。这些做法降低了学生对物理实验的重要性的认识，使学生轻视动手能力和创新能力的培养。（3）教师的教学水平不高、创新能力不强。物理实验教师的师资力量相对薄弱，高职称、高学历教师较少，在研课题项目也少。教师的教学科研水平的高低往往决定了学生创造能力培养的水平，因此，必须提高教师团队的整体教学科研水平。

本文针对大学物理实验教学的现状，采取的新举措主要体现在以下几个方面。

一、采用多种教学方法，培养学生兴趣

目前的物理实验教学采取灌输式的教学方法激发不了学生的学习兴趣，不利于创新能力的培养，影响了教学效果的提高。为了使学生掌握物理實验的基本知识和技能，培养学生的创新意识和创新能力，必须采取灵活多样的教学方法。（1）采用启发式、讨论式和自主式教学模式。从学生制定实验方案到整个操作过程，要求学生自主学习物理实验，教师进行启发式引导，引导学生体会物理实验的设计思想，培育创新意识。开展积极有效的讨论，讨论实验中出现的一些问题，如讨论实验方案是否正确、实验结果是否合理、怎样减小误差，以及如何改进实验等。在讨论过程中，教师要激发学生主动参与、积极思考，学会发现问题、分析问题和解决问题的能力，促进学生创造性思维的发展。（2）采用计算机、多媒体技术进行教学。重视利用微课来进行课前预习，利用计算机技术来采集和处理数据和演示实验，利用多媒体计算机进行仿真实验，采用多媒体和板书相结合的课堂教学，提高学生的学习兴趣。

二、开设设计性实验，培养创新意识

目前的物理实验教学是教师把实验目的、原理、步骤、方法等详细讲解，学生可以不加思考就可以完成实验，结果许多学生做完实验了对实验的理解仍然模糊不清，更不用说提高其动手能力和创新能力了，而增加设计性实验则是提高其创新能力的一种有效方法。设计性实验是一种介于基础教学实验和实际的科学实验之间，具有对科学实验的全过程进行模拟性实验的综合教学实验。设计性实验的基本过程是由教师根据实验室所拥有的仪器提出设计性实验题目和要求，学生在教师的指导下自拟题目，查阅相关文献资料，设计合理的设计方案，选择实验仪器进行实验。教师对学生选择的设计性实验提出具体的要求并进行指导，而对一些实验技术参数、涉及的实验原理和方法由学生自己通过查阅文献资料自行解决。学生在查阅文献资料、按照教师要求设计合理的实验方案的过程中调动了学生的积极性，巩固了物理实验的基础理论，提高了其知识的综合运用能力，还有效地提高了学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。通过这种综合性的设计性实验的学习，激发了学生的兴趣，培养了学生的综合素质和创新能力。

三、丰富实验内容，培养创新思维

传统的实验教学由教师确定具体的实验项目，学生根据具体的时间安排来实验室做完实验即可，不管你喜欢不喜欢，合适不合适，根本没有选择的权利。要改变这种状况，必须对实验的内容采取新的举措。（1）精简基础性实验。在保证培养学生的基本技能质量的前提下对实验项目进行精简，删除一些内容较旧、操作简单的实验，相应增加一些实验手段技术先进的综合性、设计性实验，提高学生的综合分析和解决问题的能力，培养学生的创新意识和创新能力。（2）少采用集成化、智能化高的仪器。目前市场上出售的仪器都向着高度智能化的方向发展，这些高度智能化的仪器不乏节约操作时间和提高实验精度等优点，但对物理实验原理、物理现象和理论的理解和运用，以及对实际操作技能的培养恐怕难有效果。因此，鼓励使用相对陈旧的仪器设备进行教学，不要一味追求仪器之新，操作之简，而要给予学生更多的动手机会，以便其更好地理解实验原理和内容。如示波器的原理和使用的实验中，以前是整个装置放在一个开放的玻璃盒子中，学生通过自己连接线路，调节信号，观察现象，了解示波器的原理，而现在却都是数字示波器，原理只能靠想象，根本看不到直观的东西，其效果可想而知了。再如在电桥测量电阻的实验中，鼓励学生采用线式电阻箱组装电桥进行实验，这种老式方法比箱式电阻电桥看起来直观，使学生更容易理解其中的原理和方法。在美国的一些大学中，大学物理实验所使用的仪器中只有一些如信号发生器、示波器等通用仪器进行购买外，为了少使用集成化仪器，专用仪器多半自制。这一点很值得我们借鉴。（3）拓展新的实验内容。启发学生改变常规的实验内容，培养学生的创造性思维。如杨氏模量测量实验，采用动态法测完以后，启发和指导学生自主推导静态法公式，设计测量方案，拟定测量方法等。此外，还可以启发学生积极思考现有仪器还可不可以测量其他的物理量等问题，如光的干涉的应用实验中，启发学生利用读数显微镜和牛顿环来测量液体的折射率等。

四、加强团队建设，科研促进创新

要提高大学物理实验的教学质量，关键在于教师。建设一支教学水平高、实践创新能力强的师资队伍，是培养学生的创新能力、提高教学质量的重要保证。目前采用的师资队伍建设的措施主要有以下几种：（1）要求每个实验教师必须申请实验创新项目课题，参与物理实验教学质量的工程建设及指导学生参加挑战杯等竞赛。（2）以老带新，选择教学经验丰富、教学水平高、实践能力强的教师对青年教师进行帮扶和指导，要创新能力强的教师指导大家进行创新实验、撰写课题和论文、申请专利等。（3）加强技能培训的同时鼓励继续深造。选派教师参加教育部门提供的实验技能培训和物理实验研讨会，鼓励教师考研读博，进修学习，提高教师的学识学历水平。（4）加强交流。除了加强实验室内部教师之间的教学体会、技巧等方面的交流外，还要进一步加强与外校在教学和管理方面的交流，选派教师通过参观、听课等活动，学习别人的长处，提高教学团队的整体水平。

总之，通过对教学团队的建设，培养出一支高水平的创新能力强的实验教师队伍，以便提高学生的创新意识和创新能力，达到提高物理实验教学质量的目的。

五、结论

通过对大学物理实验教学采用灵活多样的教学方法、开设综合性设计性实验、丰富实验内容和加强教学团队建设的实践，使大学物理实验的教与学都得到了整体提升。在教师指导下，促使学生主动探索的实验教学模式有效地激发了学生的学习兴趣，锻炼了学生的独立思考和创新意识，提高了学生的创新能力，从而提高了大学物理实验的教学质量。

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