大学物理教学中创新思维培养探析

齐春桥 刘杰 栾玲

摘  要：大学物理是高等教育教学中重要的一门基础学科课程，其具有独特的学科优势及特点，可以在教学过程中帮助学生树立科学的世界观，也能够提高学生分析解决问题的能力，因此在实际的教学过程中，要求教师充分发挥物理学研究方法及创新思维的作用，不断提高学生创新思维、能力、意识以及精神。为此文章针对创新思维特点、形成过程进行讨论，结合实际提出有利于提高大学生创新思维及能力的大学物理教学策略。

关键词：大学物理;创新思维;创新教学;培养策略

中图分类号：G642 文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2022）14-0025-04

Abstract： College Physics is a very important basic course in higher education. It has unique discipline advantages and characteristics. It can not only help students establish a scientific world outlook in the teaching process， but also improve students' ability to discover， analyze and solve problems. Therefore， in the process of college physics teaching， teachers are required to give full play to the role of physics research methods and their innovative thinking， so as to continuously improve students' innovative thinking ability， consciousness and spirit. For this reason， this article discusses the characteristics and formation process of innovative thinking， hoping to propose college physics teaching strategies that will help improve college students' innovative thinking and ability.

Keywords： College Physics; innovative thinking; innovative teaching; training strategy

任何一個民族和国家想要进步和高速发展一定离不开创新，可以说如果一个国家一个民族不具备创新能力，其就不可能跻身发达国家行列。随着全球经济的发展，世界已然步入到一个知识经济发展阶段，社会和经济的发展，不仅需要依赖高尖人才，更需要大量具有较高创新思维、创新能力以及创新精神的人才[1]。我国未来发展的主力军主要是受高等教育的大学生，大学所培养出的学生是否具有创新思维能力，决定了我国未来发展是否会处于一个较高的水平，而对大学生科学精神和创新意识的培养，物理学科就显得尤为重要。物理学主要是研究客观物质相互作用和运动形式的科学，其基本理论不仅渗透在自然学科各领域，而且应用于生产技术诸多部门，是其他学科的基础。学生学习大学物理，不仅能培养科学世界观，还能提高科学素质，掌握科学研究方法，提高创新意识和创新能力，为学习后续的课程奠定坚实的基础。为此，我们教学团队不断地学习和探索，立足地方学校服务地方、学生学习本领报效社会，将学校的人才培养理念融入大学物理课程建设中，围绕培养大学生须有创新意识与创新能力的目标，明确细化学校“以学生为本”的人才培养宗旨，从实际出发，探索分析大学物理教学中创新意识培养策略，构建创新意识培养模式。

一、创新思维特点及其培养基本过程

（一）创新思维特点

创新思维是指一个人的思维活动及结果具有新奇性、目的性、独创性以及价值性[2]。人类在开拓一切未知领域时都会运用到创新思维，包括了创立新理论、新规律，发现新事物、新方法和新技术，设计新作品和新产品，以及解决新问题等思维过程。总而言之，创新思维要求提出新的解决方法，是创新能力的核心组成部分[3]。创新思维除了具备一般思维所共有的间接性以及概括性之外，还具有其独立的特征，分别为新颖独特性、灵活通变性以及综合性。

新颖独特性就是不随波逐流，在形成和运用的过程中也不受他人所影响而追求独创，具有创新思维的主体其想法往往比他人更别出心裁，而这种思维的新颖和独特之处在于其思维之广、之深，标新立异和别具一格是目前形容创新思维最具代表的形容词，也是创新思维的灵魂所在。在物理学发展历史上，任何一个新理论和新方法的提出都离不开创新思维。灵活变通性指的是创新思维的举一反三和触类旁通，一个人的思维是否灵活变通取决于其是否具有丰富的联想以及将问题充分转化的能力，一个人的思维灵活变通主要体现在其可以根据实际问题情景调整思路，并可以正确及时地做出对应反应，从而准确高效地解决问题，因此创新思维在一方面是建立在一个人是否具备丰富的知识和经验上的。综合性是指其并不是一个思维所组成的，是由形象思维、抽象思维以及直觉思维多种思维形式所组成的思维形式。

（二）创新思维培养基本过程

培养大学生形成创新思维主要可分为五个阶段。第一个阶段就是要向学生提出其所要从事的工作以及需要解决的问题，如果学生对该工作具有较高的兴趣，他就会自然地提出自己的问题并且主动从事该项工作，当然这些问题也可以由第三人来提出，但第三人所提出的问题远不如学生自己发现的问题能够被创新性地解决。第二个阶段则是准备阶段，其主要分为两个活动，第一个活动就是建立问题，第二个活动则是研究问题所用的知识和技能，解决问题所需相关领域的技能在此阶段会产生重要影响。如果缺乏相关领域的技能和知识，就需要重新建立，花费很长时间去培训一个人的相关知识和技能。第三阶段是产生反应，这一阶段决定着产品或反应的新颖程度，在这个阶段中关于创新技能和工作动机都具有重要影响，简单来说就是学生的创新技能越多其所创造的内部动机就会越强烈，对创新的探索积极性也会越高[3]。第四个阶段和第五个阶段分别为验证和结果，验证就是利用相关技能和知识检查反应是否正确是否具有新颖性，验证是结果的基础，而结果是验证的决定阶段，如果最初创新思维培养目标完全达成，或失败且产生了其他谬误反应，那么该过程终止，如果部分成功那么就重新返回第一阶段再次开始[4]。452F8187-7752-45FF-A17F-EB9E6F421547

二、引领创新思维的师资队伍建设

大学物理教师是影响大学生创新意识培养的重要因素和关键纽带。建设一支师德高尚、政治过硬，理论与实践相统一，学科交叉相溶，教学内容与科学研究、企业生产创新和社会应用相融，年龄结构合理的大学物理师资队伍，是培养学生创新思维的首要条件[5]。

（一）溶入课程思政，引领创新意识方向

习近平总书记在2016年全国高校思想政治工作会议上强调：“教师是人类灵魂的工程师，承担着神圣使命。传道者自己首先要明道、信道。高校教师要坚持教育者先受教育，努力成为先进思想文化的传播者、党执政的坚定支持者，更好担起学生健康成长指导者和引路人的责任。要加强师德师风建设，坚持教书和育人相统一，坚持言传和身教相统一，坚持潜心问道和关注社会相统一，坚持学术自由和学术规范相统一，引导广大教师以德立身、以德立学、以德施教[6]。”

通过培训和思想政治理论学习，提高教师政治理论素养，加深其对教书育人的理解和认识，自觉开展课程思政，把科学的思维方法、做人做事的基本道理、社会主义核心价值观、服务国家的理想和责任充分溶入到大学物理课程教学中，充分发挥课堂教学的主渠道作用，将正确的价值观润物无声地传导给学生，引导学生培养创新意识、涵养品行、锤炼心志。比如用神舟飞船作为示例讲解相对论的时间效应和长度效应，激发学生科技自信的爱国情怀。

（二）提高业务能力，自觉培养大学生创新意识

大学物理教师要始终围绕价值引领、能力培养、知识传授三位一体的教学目标，从规范教育教学全过程入手，坚持“基于学生学习效果”的教育理念，不断学习业务知识，积极了解学生，有的放矢地培养学生创新意识。学院实行大学物理课程负责人制度，实行教研室指定高级教师培养指导年轻教师“一带一”帮扶制度，实行入职教师须听完整一轮老教师课程听评课制度，实行新教师开课试讲准入制度。定期开展青年教师大奖赛，加强教师校内外培训和境外学习，推进教学改革，鼓励教师学习现代教育新方法和新技术，鼓励教师参加微课比赛和设计制作慕课，激励教师指导学生创新创业训练和各种竞赛[7]。近几年，大学物理教学团队先后获得省级课堂教学大奖赛一等奖等6人次。

三、培养创新思维的大学物理教学策略

大学物理课程一般在理工类专业大学本科一、二年级开设，这段时期正是学生脱离高中状态进入大学人生的开始，是形成人生观、价值观、世界观，掌握科学理论知识，提高分析解决问题能力，增强创新意识的关键时期。我校学生来自多个省市自治区，各省高考对物理要求有差别，知识点的传授也不尽相同，所以学生中学物理基础水平参差不齊，学生在大学一年级已经学完先修课程高等数学，但一些学生基础不牢，容易淡忘，还有一些学生没有熟练掌握，这些都给大学物理学习带来了一定的难度，更给创新意识培养增加了困难。

（一）掌握知识技能是创新思维培养的基础

大学生要形成创新思维必须要先具备相关专业知识和技能，不能因为要侧重培养发展创新思维和能力就忽视掉了基础知识和技能的学习。因此教师在为学生介绍物理学内容和组织学生进行物理学实验前，需要让学生对物理学及其学科思维和研究方法进行充分的了解与掌握，这样不仅可以帮助学生学习物理学和其他学科，也可以让学生逐渐掌握高级人才理应具备的相关素质。在向学生介绍大学物理的时候，需要涵盖守恒、对称、互补、基元性等物理学原理，亦需要涵盖分析与综合法、归纳与演绎法、类比法、模型法等物理学方法。在现代自然科学知识体系中物理学具有科学思维的风格，而令学生掌握物理学研究方法也是帮助学生开发智力以及提高自身能力的有效途径[8]。通过修订程教学大纲，开展多层面分成次教学，解决学生物理基础参差不齐的问题;通过微课视频等网络资源，开展线上线下混合式教学，解决有限学时问题，通过选拔优秀高年级本科生担任助教岗位，搭建师生交流、朋辈帮扶平台，开展 “领学计划”，解决部分学生学习困难问题。多措并举，切实提高学生学习效率和学习质量，使大学生对物理学基本概念、理论以及方法进行全面认知和理解，不仅可以帮助学生在后续的发展中打下基础，还能让学生逐渐形成自主学习分析解决问题的能力，促进其全面发展。

（二）树立信心是创新思维培养的前提

要创新，只具有扎实知识和熟练技能是不够的，还必须有创新意识，要培养学生创新意识，就必须让学生了解创新思维内涵，就必须让学生发自内心地坚信自己能够创新。长时间受中学应试教育影响的刚入校大学生，往往会把创新看得过于神秘，甚至认为这是发明家和科学家的事情，与自己没有关系。其实不然，创新是一种人人皆可具备的心理潜能，教师要让学生明白即使是物理发展历史上那些杰出的发明家和科学家其创新思维和能力也不是与生俱来的，是通过不断学习、训练以及实践而获得的，而创新意识就是要求学生在学习过程中实事求是凡事求佳，而这种意识在大学生身上是非常易见的。比如上课在面对教师提出问题时，学生不满足课本（或习题册）、教师或同学给出的解答答案，而是想方设法换个角度给出自己的说法，或者是在做习题的时候不愿意使用与其他人相同的方法而总是想着另辟蹊径，又或者是对一些小发明充满热情，事事喜欢问为什么，这些都是学生创新意识的显露。教师还要让学生明白获得创新能力就必须先发展其创新思维，而要发展创新思维就必须要养成勤思多问和探索习惯，创新思维的积极表现在于勤思多问和探索不止，这也是那些具有较高创新能力者所共有的特点[9]。因此教师在大学物理教学过程中一定要时时刻刻鼓励学生勤思考多提问，尤其要注意帮助学生克服要面子的思想。比如有一些教师在课堂教学中不愿意让学生提问题，其主要原因可能是害怕回答不了学生提出的问题失去尊严和面子，这就需要教师摆正心态勇于承认自己不是无所不能，积极鼓励学生质疑和提问，从而促进师生做到不唯师，不唯书，而唯真的学习氛围。

（三）强化训练是创新思维培养的有效手段452F8187-7752-45FF-A17F-EB9E6F421547

创新思维主要包括两种思维，发散思维和集中思维，而学生在形成创新思维的过程中，必须要由这两种思维作为条件进行协调活动，因此缺一不可。无论是发散还是集中思维其目的都是为了创优，而我们在大学学习过程中求同求异的终极目的是为了求真。所以在培养本科大学生创新思维过程中，我们不可因为偏重培养其中一种思维而忽视了另一种思维，一定要将两种思维训练有机地相结合，要先让学生进行发散思维然后收敛，从发散到收敛再到收敛到发散，如此反复循环，直到学生解决问题[10]。对于物理学的创新主要又可分为两种，一种是将现有的物理学理论和知识进行重组，以此创造出一种新的知识，而另外一种则是突破现有知识，提出一个全新的思路、见解、假设以及观点等等，比如针对一个物理习题提出一套新的解题思路或方法，对物理实验和仪器进行创新改进，或者是针对某一物理现象以论文形式提出新的观点。总的来说，想要培养大学生形成创新思维，首先要培养其形成发散思维，而教师需要意识到，课堂教学只是教育的一种形式，要真正实现这个培养目标一定在于教师个人具备这个意识。

目前国外有很多锻炼学生发散思维的方法，现在应用最广泛的有延迟评价、集体讨论以及思路提示，因此教师可以将其融入到教学之中[11]。所谓延迟顾名思义就是在学生进行各种设想活动的时候，教师先不要对学生的设想进行点评，让学生进行自由讨论，这可以促进学生之间在自由讨论和设想活动中互相启发。集体讨论是一种锻炼学生集体思维的方法，就是鼓励学生自由组成群体然后进行一个反复设想和反复评价的过程，其目的是提升学生的思维活动。最后是思路提示，在学生学习大学物理知识时，教师可以事先告知学生科学家总结理论时的思路和方法给学生提供示范，这有助于学生进行发散思维从多个角度去分析问题，当学生真正掌握这种多角度分析问题的方法时，也就代表学生具备一定发散技巧和创新方法了。

（四）搭建创新平台是创新思维培养的有力保障

学生创新思维的培养，离不开日积月累的强化训练，而强化训练必须有适宜的教学实践平台作为保障。建设大学生以学习大学物理知识和创新方法、提高实践能力为主的第一课堂和以提高創新能力为主的第二课堂，第一课堂是基础，是创新意识培养的主渠道，第二课堂是创新实践舞台，更为灵活多样，不仅在实践中能培养学生创新兴趣、训练学生创新意识，还能培养学生团队精神、规则意识和社会责任感，二者相辅相成相互融合[5]。在两个课堂基础上，重点搭建以提高大学生科学研究能力、创新意识和创新能力为主的两个实践创新平台，为学生提供创新实践条件。其中物理国家级实验教学示范中心的开放式网络化实验教学体系信息管理平台，提供了资源丰富的远程网络化、仿真实验室，学生可以自主选择实验时间和内容，不受时间、场地和仪器设备限制，该平台锻炼了学生独立思考能力，增强了学生从事实验研究、参与科研的兴趣。另一个创新实践平台，是以教师科研成果物化为主线、以实验（学术）竞赛为驱动、以大学生创新创业训练项目为引领的教师工作室平台。近几年，学生在发表文章（软件著作权）、发表专利（主要是实用新型）、大学生创新创业训练项目和各种竞赛上都取得了较好的成绩。

四、评价创新思维的考核机制设计

适宜的考核机制可以让教师更清楚了解学生在接受创新思维教学后的学习效果，也会激发学生的创新意愿。不同于传统课程教学评价，创新思维需要有一个特殊的考核方式来让教师把握学生的发展情况，以此不断优化改进创新思维教学行为。首先对于学生的创新思维考核需要侧重于考核目标和方法，需要将创新思维考核与物理学知识技能考核一样作为学生期末学习成绩考核的重要标准。其次是考核方式，要积极建立一个形式丰富且内容覆盖广泛的评价机制，对于学生创新思维的考核不能够仅仅停留在试卷考核上，这就需要教师在考核方式上去寻求改革创新，比以往更注重形成性评价。我们利用智慧教学工具和网络教学资源，通过随堂测验、课堂讨论、作业完成、辅导答疑等多层次、多渠道评价方式实现过程评价。而在设计期末试卷的时候，教师可以将一些常规的物理题替换为生活趣味性习题或者是教师科研内容物化为探究式习题，将实际生活与物理考试紧密结合，以此不仅可以提高学生的兴趣，还可以发展其创新思维。另外除了设计试卷之外，教师还可以让学生自选课题进行研究和论文写作，或者是让学生制作物理小发明，像平时在教师指导下的课堂组间讨论活动都可以作为学生创新思维的考核模式，并且这种约束条件少的考核机制更有利于学生在学习过程中产生创新思维和能力，不仅符合考核的基本要求，还能够从一定程度上促进学生创新思维和能力的发展。

五、结束语

要实现中华民族伟大复兴就需要大量的创新型人才，而大学物理课程不仅能够培养学生的动手能力，还能促进学生形成创新思维的能力。因此大学物理教师需要重新审视自身的教育观念，设计出新的教学方法和评价机制，构建适合创新人才培养的教学模式，以此全面推动大学物理教学改革的可持续发展。

参考文献：

[1]闫鹏飞.大学物理教学中创新思维能力培养研究——评《大学物理学教学设计（第2版）》[J].科技管理研究，2021，41（5）：240.

[2]马国利，张鑫，郭洪岩，等.试论高校物理教学的创新性[J].石家庄职业技术学院学报，2019，31（4）：62-64.

[3]陈义万，杜海霞，张群芝，等.挖掘传统教学内容中的创新思维元素——大学物理教学改革中的几点做法[J].现代职业教育，2018（19）：77-79.

[4]刘玉丽.大学物理教学中创新思维的培养[J].新校园（上旬），2018（2）：118.

[5]齐春桥，季长清，部德才.物理类专业实践教学中学生创新能力的培养与实践[J].高教学刊，2020（1）：30-32.

[6]习近平在全国高校思想政治工作会议上强调：把思想政治工作贯穿教育教学全过程 开创我国高等教育事业发展新局面[N].人民日报，2016-12-9（1）.

[7]齐春桥，季长清，部德才.地方大学二级学院教学质量保障体系的构建[J].高教学刊，2021，7（20）：81-84+88.

[8]熊红彦，门高夫，王光建.物理教学中科研思维能力培养的研究[J].河北工程大学学报（社会科学版），2015，32（3）：119-120.

[9]李效峰.大学物理教学中创新思维与科学素质的培养[J].亚太教育，2016（14）：42.

[10]刘鸿.大学物理教学中创新思维培养的探索实践[J].教育教学论坛，2014（30）：205-206.

[11]金桂，黄小益，姚敏，等.基于创新思维培育的大学物理实验教学平台建设与实践[J].大学物理实验，2014，27（1）：108-110.

基金项目：教育部产学合作协同育人项目“基于互联网+的高校创新创意创业实训方法探索与研究”（201702029010）;辽宁省一流课程《大学物理B》（202152270）;辽宁省教学改革项目“大学物理‘混合式教学设计与实践”（20180671）;大连大学教学团队“公共物理课程教学团队”（20214612）;大连大学教学改革项目“《大学物理C》课程思政建设”（2018071）

作者简介：齐春桥（1970-），男，汉族，辽宁海城人，硕士，副教授，副院长，研究方向为物理学及高等教育教学管理。452F8187-7752-45FF-A17F-EB9E6F421547