大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

李仁文

(合肥師范學(xué)院物理與電子工程系,安徽合肥 230061)

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

李仁文

(合肥師范學(xué)院物理與電子工程系,安徽合肥 230061)

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程在培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力方面起著重要作用,本文就當(dāng)前高校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的現(xiàn)狀和問題進(jìn)行深入分析,并結(jié)合自身實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐中的經(jīng)驗(yàn)和體會(huì),為提高學(xué)生創(chuàng)新能力,提出在我院對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程實(shí)行分級(jí)實(shí)驗(yàn)的建議。

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn);創(chuàng)新能力;培養(yǎng)

物理學(xué)家錢臨照[1]先生曾經(jīng)說過,物理實(shí)驗(yàn)必須動(dòng)手,但只動(dòng)手而不思考不能算在做實(shí)驗(yàn),不能算真正地在做實(shí)驗(yàn)。做實(shí)驗(yàn)必須動(dòng)腦又動(dòng)手,手腦并用,懂得為什么要這樣做,為什么不能那樣做。因此實(shí)驗(yàn)既鍛煉人的動(dòng)手能力,更重要的是訓(xùn)練人如何去思考解決問題的方法。我們贊揚(yáng)一位物理學(xué)家絕不是以為他只是動(dòng)手能力的高明,只是個(gè)能工巧匠而已。做好一個(gè)物理實(shí)驗(yàn)首先要透徹理解這個(gè)實(shí)驗(yàn)的物理概念,然后明白需要什么手段,借助什么儀器和技巧去實(shí)現(xiàn)它。

物理學(xué)是研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一門科學(xué),歸根結(jié)底其本質(zhì)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)。歷史上幾乎所有的重大發(fā)現(xiàn)和技術(shù)革新都直接或間接地來自于物理學(xué)的發(fā)展,而這種發(fā)展,就是建立在無數(shù)的創(chuàng)新基礎(chǔ)上的。什么是創(chuàng)新?所謂創(chuàng)新,就是指創(chuàng)新者所具有的創(chuàng)新行為、創(chuàng)新能力、創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新方法之類的智力心理品質(zhì)與興趣、情感、性格之類的非智力心理品質(zhì)的有機(jī)結(jié)合和升華,以及由此產(chǎn)生的創(chuàng)造性活動(dòng)[2]。沒有這種有機(jī)結(jié)合就沒有創(chuàng)新。這些創(chuàng)造性活動(dòng)表現(xiàn)在物理實(shí)驗(yàn)中,包括發(fā)現(xiàn)和提出新的物理問題,建立新的物理模型,革新新的物理技術(shù),應(yīng)用新的物理方法,作出新的物理解釋等,具體表現(xiàn)為實(shí)驗(yàn)者的設(shè)計(jì)思想、方法、手段、操作、測(cè)量等方面的創(chuàng)新。

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程是理工科學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后接受系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練的一門基礎(chǔ)課程。它培養(yǎng)學(xué)生周密設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、熟練操作儀器、精確測(cè)量、準(zhǔn)確計(jì)算和分析處理數(shù)據(jù)的能力。這種在實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生的分析、解決問題的能力,理論聯(lián)系實(shí)際以及實(shí)事求是的作風(fēng)為學(xué)生進(jìn)行其它實(shí)驗(yàn)和將來走向工作崗位都打下良好的基礎(chǔ)。

目前大多數(shù)高校的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)主要有驗(yàn)證某些物理定理、定律的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)、探索和創(chuàng)新能力的創(chuàng)新性綜合實(shí)驗(yàn)兩大類,但以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主。在教學(xué)中我們發(fā)現(xiàn),許多學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課不重視,對(duì)實(shí)驗(yàn)課不感興趣,純粹把做實(shí)驗(yàn)當(dāng)作一項(xiàng)任務(wù),上課時(shí)只是按照老師的要求和示范做實(shí)驗(yàn),回去抄襲一份報(bào)告敷衍了事,實(shí)際能力根本得不到鍛煉和提高。在實(shí)際實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)了問題不積極地去分析、解決,干坐著等待老師指導(dǎo),獲得的一丁點(diǎn)知識(shí)出了實(shí)驗(yàn)室后很快就被忘記了,更別提受益一輩子了,這樣就得不到分析問題和解決問題能力的鍛煉,也違背了實(shí)驗(yàn)課的培養(yǎng)目標(biāo)。預(yù)習(xí)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)報(bào)告照抄指導(dǎo)書和實(shí)驗(yàn)講義,做實(shí)驗(yàn)只是機(jī)械地重復(fù)實(shí)驗(yàn)儀器操作,被動(dòng)地接受知識(shí),沒有發(fā)揮學(xué)生自主學(xué)習(xí)、探索自然和發(fā)揮潛能的積極性和創(chuàng)新性。中國高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)室理事長王義遒先生[3]說:“實(shí)驗(yàn)大體上包括這樣幾個(gè)步驟:觀察——測(cè)量——整理數(shù)據(jù)——總結(jié)規(guī)律——提出新問題——設(shè)計(jì)新實(shí)驗(yàn),然后周而復(fù)始到新一輪實(shí)驗(yàn)。我們就要分析這些環(huán)節(jié),注意在每一個(gè)環(huán)節(jié)中去啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造精神和能力。”因此,我們認(rèn)為好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該是教師引導(dǎo)學(xué)生把實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)放在“提出問題——設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)——總結(jié)規(guī)律”上,讓學(xué)生自覺動(dòng)手、動(dòng)腦,培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造性。

我們學(xué)院是師范學(xué)院,理工科學(xué)生主要以師范專業(yè)和應(yīng)用專業(yè)為主,這些學(xué)生都要學(xué)習(xí)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程。師范專業(yè)的學(xué)生面臨著將來教書育人,有的人可能就要指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。而應(yīng)用專業(yè)的學(xué)生將來在崗位上發(fā)現(xiàn)問題革新技術(shù)在所難免。足見大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的重要性。

鑒于以上存在的實(shí)際問題和我們多年實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教學(xué)中的切身體會(huì),我們建議對(duì)我院大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程從實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的內(nèi)容和開設(shè)時(shí)間順序上進(jìn)行改革,改變以往按照力、熱、電、光內(nèi)容順序設(shè)課的形式,打破原來按照基礎(chǔ)、驗(yàn)證、設(shè)計(jì)、綜合性實(shí)驗(yàn)的簡(jiǎn)單劃分,本著循序漸進(jìn),由淺入深,由易到難的原則,考慮實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的基礎(chǔ)性,學(xué)生能力的不同以及各專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的差異重新組合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和改革實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程采用分級(jí)制度:一級(jí)物理實(shí)驗(yàn)是面向全校理工科各專業(yè)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課,它主要包括基本量具的使用,基本測(cè)量方法的訓(xùn)練,常用儀器儀表的物理原理和使用,掌握測(cè)量誤差的基本知識(shí),具有正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、分析誤差不確定度的能力,使學(xué)生掌握物理實(shí)驗(yàn)中最基本的方法,掌握常用實(shí)驗(yàn)儀器的使用,并能夠進(jìn)行常用物理量的測(cè)量,例如長度、質(zhì)量、時(shí)間、溫度、濕度、壓強(qiáng)、力、電流、電壓、電阻、光的折射率等的測(cè)量,為以后的實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ);二級(jí)物理實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),主要開設(shè)經(jīng)典的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,重溫科學(xué)家發(fā)現(xiàn)規(guī)律的探索過程,講述當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)情況,激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣,做這些實(shí)驗(yàn)可以培養(yǎng)學(xué)生探索精神和創(chuàng)新精神,而那些太過陳舊的項(xiàng)目要大膽舍棄。三級(jí)物理實(shí)驗(yàn)是綜合性實(shí)驗(yàn),綜合性實(shí)驗(yàn)是指在同一個(gè)實(shí)驗(yàn)中涉及到力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)、近代物理等多個(gè)知識(shí)領(lǐng)域,綜合應(yīng)用多種方法和技術(shù)的實(shí)驗(yàn);四級(jí)物理實(shí)驗(yàn)是設(shè)計(jì)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn),有了前三級(jí)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ),學(xué)生在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和思路方面有了一定的基礎(chǔ),讓學(xué)生自己查資料自己動(dòng)手去設(shè)計(jì)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,它主要培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、分析問題解決問題的能力,并進(jìn)行大膽設(shè)計(jì)與創(chuàng)新的能力。而指導(dǎo)教師和實(shí)驗(yàn)室只負(fù)責(zé)提供儀器和檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的可行性以及評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)完成后的結(jié)果。對(duì)于課時(shí)安排上可以按照一級(jí)實(shí)驗(yàn)2學(xué)時(shí),二級(jí)實(shí)驗(yàn)3學(xué)時(shí),三級(jí)實(shí)驗(yàn)4學(xué)時(shí),四級(jí)實(shí)驗(yàn)根據(jù)難易程度6-8學(xué)時(shí)。對(duì)上述四類實(shí)驗(yàn)級(jí)別的教學(xué)課時(shí)安排比例,我們建議分別為:30%,30%,30%和10%。

長期以來,由于受國情制約,我國教育過程中重理論輕實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象較為嚴(yán)重,實(shí)驗(yàn)一直處于從屬地位。時(shí)代在發(fā)展,科技在進(jìn)步,人民的生活水平在日益提高,國家在教育上的投資也在逐年增加,社會(huì)對(duì)人才的要求越來越全面。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程作為一門以培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力,創(chuàng)新能力為目標(biāo)的基礎(chǔ)課程理應(yīng)與時(shí)俱進(jìn),大膽革新,順應(yīng)時(shí)代發(fā)展要求,不能簡(jiǎn)單地定位于對(duì)物理定理定律的驗(yàn)證上,要發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)功能,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力,為社會(huì)培養(yǎng)創(chuàng)新人才。

[1] 錢臨照.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)雜談[J].物理實(shí)驗(yàn),1984,4(4): 147-150.

[2] 夏桂珍,王繼東.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中學(xué)員創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J].武警工程學(xué)院學(xué)報(bào),2002,18(6):9-10.

[3] 謝開,高曉亮.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的幾點(diǎn)思路[J].科技信息,2006(8):295.

Cultivation of Innovation Ability in College Physics Experiment

LI Ren-wen
(Department of Physics and Electronic Engineering,Hefei Normal University,Hefei230061,China)

College physics experiment course plays an important role in training students’hands-on capability and cultivating innovation ability.The current situation and characters of college physics experiment course are analyzed in depth.Considering our teaching experience,we give some advice on the level-based college physics experiment course in ordere to cultivate students’innovation ability.

college physics experiment;innovation ability;cultivation

G642.0

A

1674-2273(2010)06-0050-02

2010-04-13

合肥師范學(xué)院教研項(xiàng)目(2008jyy020)。

李仁文(1979-),男,合肥師范學(xué)院物理與電子工程系教師。