大學(xué)物理教學(xué)中學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)

李昱材

摘 要：培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力是建設(shè)創(chuàng)新型國家的基石，大學(xué)物理教學(xué)必須適應(yīng)時代發(fā)展的需要，把創(chuàng)新人才的培養(yǎng)擺在重要的戰(zhàn)略位置上。現(xiàn)階段大學(xué)物理教學(xué)過程中存在一些問題，必須在教學(xué)模式和教學(xué)內(nèi)容兩個方面，加以改進，以培養(yǎng)和提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：物理教學(xué)；創(chuàng)新能力；培養(yǎng)

中圖分類號：G42 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1002-2589（2013）26-0226-03

創(chuàng)新能力是運用知識和理論，在各種實踐活動領(lǐng)域中不斷提供具有經(jīng)濟價值、社會價值、生態(tài)價值的新思想、新理論、新方法和新發(fā)明的能力，它是民族進步的靈魂、經(jīng)濟競爭的核心?，F(xiàn)階段高等教育承擔(dān)著培養(yǎng)高級專門人才、發(fā)展科學(xué)技術(shù)文化、促進社會主義現(xiàn)代化建設(shè)的重大任務(wù)；提高質(zhì)量是高等教育發(fā)展的核心任務(wù)，是建設(shè)高等教育強國的基本要求[1]。哈佛大學(xué)前校長陸登庭在北京大學(xué)演講時也指出：“在邁向新世紀(jì)的過程中，一種最好的教育就是有利于人們具有創(chuàng)新性，使人們變得更善于思考，更有追求的理想和洞察力，成為更完善，更成功的人?！盵2]提高人才培養(yǎng)質(zhì)量則是高等教育的側(cè)重點之一，所以培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的人才是很重要的。

科學(xué)教育不僅是傳輸一些實際發(fā)生的信息，它必須給學(xué)生提供一個知識基礎(chǔ)，使他們能夠自學(xué)，以便解決他們工作時遇到的科學(xué)和技術(shù)問題；必須讓他們對科學(xué)本質(zhì)、科學(xué)在社會中的地位有所了解；必須了解科學(xué)探索和研究的方法和過程[3]。物理學(xué)是整個自然科學(xué)和現(xiàn)代工程技術(shù)的基礎(chǔ)，人類的工業(yè)技術(shù)革命也是以物理學(xué)的發(fā)展為基礎(chǔ)的。《大學(xué)物理》是高校工科各專業(yè)必修的一門重要的基礎(chǔ)必修課，在物理教學(xué)內(nèi)容中，除經(jīng)典物理學(xué)知識外，還包括近代物理及物理學(xué)在科學(xué)技術(shù)上的應(yīng)用。在教學(xué)過程中，除了需要把一些必要的概念、規(guī)律等知識性內(nèi)容傳授給學(xué)生，更重要的就是在教學(xué)中要把其知識背后所蘊含的創(chuàng)造性思維、實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)和廣泛的工程應(yīng)用展示出來，以啟示學(xué)生；同時使學(xué)生養(yǎng)成正確的學(xué)習(xí)方法和較強的自學(xué)能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和健全的人格。所以，《大學(xué)物理》課程是培養(yǎng)和提高大學(xué)生創(chuàng)新能力和推進創(chuàng)新教育的一個很好的平臺，在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和探索能力方面起著十分重要的作用。

一、現(xiàn)階段大學(xué)物理教學(xué)存在的問題

目前，一般的工科院校的《大學(xué)物理》教學(xué)過程大多數(shù)采用的是傳統(tǒng)的模式，是教師以“教”為中心，學(xué)生以“學(xué)”為主的、較低層次的學(xué)習(xí)行為相適應(yīng)的模式。這種模式的特點是以傳授知識為目標(biāo)、以課堂教學(xué)為主要教學(xué)手段、以教材為主要教學(xué)內(nèi)容來源、以教師為教學(xué)主體，存在著重結(jié)論、輕過程的特點。在整個教學(xué)過程中是以教師的教授為主導(dǎo)的，教師主宰著課堂。在這種情況下，由于學(xué)生學(xué)習(xí)自覺性較差，沒有養(yǎng)成好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和掌握好的學(xué)習(xí)方法，不能主動獲取知識，他們只能處于“填鴨式”的狀態(tài)，被動地接受一章又一章的內(nèi)容，并采用著“背定理、背公式”的方法進行大學(xué)物理的學(xué)習(xí)。這樣的學(xué)習(xí)僅僅停留在表面的記憶上，學(xué)得很不扎實，過了不到半年基本忘記的差不多了；同時學(xué)生的分析、解決問題的能力，以及創(chuàng)新能力都不能得到鍛煉和提高。與此同時，教師在課上或課下設(shè)置的習(xí)題和作業(yè)，其解決過程和內(nèi)容都是很明確的，基本上是可以通過簡單的運用公式而解決的問題，學(xué)生在此過程中靈活解決問題的鍛煉是不夠充分的，沒有發(fā)揮該有的創(chuàng)造性思維。在這種教育的過程中，學(xué)生不斷被知識的經(jīng)驗性和規(guī)律性所束縛，喪失了獨立思考和想象的能力，這樣教育出的學(xué)生都是標(biāo)準(zhǔn)化的“產(chǎn)品”，毫無個性可言[4]。

因此，為了發(fā)揮大學(xué)物理教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的功能，需要對大學(xué)物理課堂教學(xué)模式、內(nèi)容等方面進行研究和探索，這對提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、提高學(xué)生的綜合素質(zhì)、提高課堂教學(xué)實效性具有重要的理論和實踐意義。

二、大學(xué)物理教學(xué)模式的改變

大學(xué)生欲突破思維標(biāo)準(zhǔn)化和知識無活力化的禁錮，首先需要在創(chuàng)新思維和創(chuàng)新人格上有所突破，擺脫原來那種“惟師、惟書、惟上”的心理定勢，發(fā)揮創(chuàng)新精神[5] 。愛因斯坦說過，興趣是最好的老師。興趣源于對事物的好奇心，是個體從事創(chuàng)造思維的內(nèi)驅(qū)力。興趣和動機可以驅(qū)使個體集中注意于所從事的創(chuàng)造性活動[6]。學(xué)生如果對所學(xué)某些知識產(chǎn)生了濃厚的興趣，他們就會產(chǎn)生強烈的求知欲，就會竭盡所能地去學(xué)習(xí)和研究。許多學(xué)生認為，《大學(xué)物理》課程中牽涉及概念、公式和原理太多，特別是加入了高等數(shù)學(xué)的解題思維，在學(xué)習(xí)過程中感覺很難理解并且枯燥乏味。因此，如何改變教學(xué)模式來調(diào)動和激發(fā)學(xué)生對學(xué)習(xí)的興趣，發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性思維，是教師在課堂教學(xué)中首先要解決的問題，這也就需要教師須從以下幾點做起。

1.課堂設(shè)問

課堂教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生的主戰(zhàn)場，而課堂設(shè)問是課堂教學(xué)的重要組成部分。教師要善于根據(jù)不同的授課內(nèi)容進行設(shè)問，鼓勵學(xué)生大膽發(fā)言，不但能激發(fā)學(xué)生的求知欲和創(chuàng)造欲，鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生的各種思維能力，還能使學(xué)生主動投身于物理教學(xué)活動中去，從而增加其對物理學(xué)習(xí)的內(nèi)在動力。教師同時也可以對學(xué)生的反應(yīng)與回答做以判斷，觀察學(xué)生對物理知識的理解與掌握程度，進而調(diào)節(jié)教學(xué)速度或方式。通常我們會在教學(xué)過程中提出一些問題，這些問題有的需要對接下來的教學(xué)有所啟示，在哪個結(jié)合點提出最合適的問題，能夠達到啟發(fā)學(xué)生思考的目的，這就需要教師的靈活把握；對于設(shè)問的問題，最好具有一定的代表性和趣味性，這樣會吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的思考興趣和探知欲望，直至問題得到最后的解決；在設(shè)問的過程中需要注意，有的問題可以由單人來作答，有的問題最好有全體同學(xué)一起來思考和討論，但最后教師一定要對學(xué)生的回答做出點評，給大家一個正確的答案；同樣，對于不同層次的問題，可以找不同學(xué)習(xí)水平的學(xué)生來作答。特別是學(xué)生經(jīng)常犯錯的地方，教師可采用故布“陷阱”的辦法，讓學(xué)生暴露錯誤，然后再對其錯誤進行指正，這樣學(xué)生記憶就會比一般的講授深刻很多。

2.多媒體教學(xué)

傳統(tǒng)的教學(xué)手段是“粉筆”加“黑板”，這種教學(xué)手段對于學(xué)生的感知信息得到大量的滿足，但對所學(xué)知識的感性認識沒有得到滿足。對于這種情況，教師需要改變教學(xué)方法，將多媒體教學(xué)引入到課堂教學(xué)中。多媒體教學(xué)中形象生動的動畫和豐富多彩的圖片，學(xué)生是在傳統(tǒng)教學(xué)中無法看到的，這樣可以吸引學(xué)生的注意力，增加學(xué)習(xí)和思考的興趣；大量的圖、文、聲、像被學(xué)生所接受，可以加深學(xué)生對抽象的物理概念的理解；多媒體課件可以把復(fù)雜的、難以描述的物理現(xiàn)象，在屏幕上生動形象地展示出來，極大的增強了教學(xué)效果；同時多媒體教學(xué)能大大豐富課堂教學(xué)的信息容量，提高教學(xué)效率，適應(yīng)當(dāng)前教學(xué)課時普遍偏少的實際情況。但我們需要注意，不能用多媒體教學(xué)完全取代傳統(tǒng)的黑板式教學(xué)，電子教案只是教學(xué)過程中的輔助手段，它不能代替?zhèn)鹘y(tǒng)教學(xué)中教師循序漸進的講解。如：公式中各部分推導(dǎo)的過程、教學(xué)中很多例題的處理過程，這些需要教師一步一步的講解、推導(dǎo)，最好采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式。那么只有將二者有機結(jié)合起來，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，才能更好的激發(fā)學(xué)生求知欲望，加強學(xué)生的創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

3.演示實驗

物理學(xué)是一門觀察、實驗和物理思維相結(jié)合的科學(xué)。在大學(xué)物理教學(xué)過程中，應(yīng)使得理論教學(xué)與實驗教學(xué)進行有機結(jié)合，要通過一些物理實驗的演示，來幫助學(xué)生加深對相關(guān)物理知識、物理問題的理解和掌握。所以，教師可以在教學(xué)過程中應(yīng)盡量多地借助各種演示實驗儀器，將一些操作簡單、原理蘊含深刻的演示實驗?zāi)玫酱髮W(xué)物理課上進行演示與討論，讓學(xué)生們可以把理論聯(lián)系實際，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。如學(xué)習(xí)邁克爾遜干涉時，可以把干涉儀搬到教室中，觀看調(diào)節(jié)的過程與成像的結(jié)果，讓學(xué)生們清楚地看到真實的像，明白整個光路的走向，從而加深印象。

對于沒有條件的或不太方便儀器，或者是可以進行仿真實驗的教學(xué)內(nèi)容，我們可以通過多媒體視頻或動畫予以播放實驗的整個過程，或進行仿真實驗，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生在學(xué)習(xí)原理和看到實驗或畫面之后，會強烈地把兩者結(jié)合在一起，使得學(xué)習(xí)的內(nèi)容印象深刻。如在講到熱機和制冷機時，教師可以在講完原理之后，把二者的實驗動畫播放給學(xué)生，看完之后會加深學(xué)對兩個過程的認識。另外，在教學(xué)過程中，教師應(yīng)該留心身邊所處可見的物理實驗，這些所處可見的物理實驗都可以搬進我們的物理課堂。比如在講授剛體轉(zhuǎn)動定律這一節(jié)的時候，教師可以把教室的門打開，把門當(dāng)做實驗儀器，以相同的或不同的力推動門的不同位置，通過簡單的實驗演示，讓學(xué)生清楚明白轉(zhuǎn)動定律的意義與應(yīng)用。

三、大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容的改變

物理教學(xué)內(nèi)容包括經(jīng)典物理、近現(xiàn)代物理以及物理學(xué)在科學(xué)技術(shù)上的應(yīng)用。由于大學(xué)物理課時的減少，很多院校都把授課的重點放在了經(jīng)典物理的講授上。但是，為了提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，除了傳統(tǒng)物理上知識的講授外，還需要在以下幾個方面做些調(diào)整。

1. 在物理教學(xué)內(nèi)容中適當(dāng)增加相關(guān)物理學(xué)史的知識

1952年，美國哈佛大學(xué)的科學(xué)史教授霍爾頓編寫了一部物理學(xué)教材——《物理科學(xué)的概念和理論導(dǎo)論》，這部教材被稱作是科學(xué)教育中的一塊里程碑。該書的獨創(chuàng)之處，就是充分而有效地利用了科學(xué)史和科學(xué)哲學(xué)，來向?qū)W生闡釋物理科學(xué)的本質(zhì)。該書的出版引發(fā)了美國教育界的震動，推動了美國教育的發(fā)展。

物理學(xué)史是研究人類對自然界各種物理現(xiàn)象的認識史[7] 。物理學(xué)史側(cè)重于說明物理概念、定律、理論的形成與社會、歷史背景和生產(chǎn)條件之間的關(guān)系，以及物理學(xué)家個人的作用，并說明物理思想的發(fā)展過程和物理方法的運用，包含著豐富的創(chuàng)新素質(zhì)教育素材，它集中地體現(xiàn)了人類探索和逐步認識物質(zhì)世界的現(xiàn)象、特性、規(guī)律和本質(zhì)的歷程，最適合用于加強創(chuàng)新能力培養(yǎng)和教育。教師可以在授課過程中，結(jié)合授課內(nèi)容和相應(yīng)的物理學(xué)史，向?qū)W生介紹物理學(xué)家如何發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的方法與過程，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)感受物理學(xué)史的內(nèi)在精神，很好地促進學(xué)生理解科學(xué)的本質(zhì)。同時會刺激學(xué)生的求知欲，產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，并主動學(xué)習(xí)相關(guān)物理內(nèi)容。不但能提高教學(xué)效果，還能提高和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

2.在物理教學(xué)過程中適當(dāng)介紹現(xiàn)代科學(xué)知識

物理學(xué)科在探討自然物質(zhì)結(jié)構(gòu)和宇宙運動基本規(guī)律的過程中，每一次發(fā)展所經(jīng)歷的理論上的突破，都伴隨著實驗技術(shù)的前進，引領(lǐng)著科技的發(fā)展，甚至于產(chǎn)生了新的學(xué)科，并且其原理、實驗方法和測量技術(shù)已廣泛地滲透和運用到各個生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。為了更加適應(yīng)當(dāng)前科技的發(fā)展和時代的進步，教師在授課的過程中，除了保證所舉例子的及時更新，更要把所講原理、概念等內(nèi)容與當(dāng)今世界的最新發(fā)展相聯(lián)系，介紹給學(xué)生。學(xué)生在聽到這些介紹之后，不但課上會對學(xué)習(xí)內(nèi)容產(chǎn)生興趣、開拓了視野，課后還能在興趣的驅(qū)使下，自己查閱資料了解相關(guān)領(lǐng)域的更多內(nèi)容，提高學(xué)習(xí)積極性。另外還可以在課時允許的情況下，拿出2～4學(xué)時為學(xué)生做一個專門的現(xiàn)代物理學(xué)應(yīng)用講座，介紹當(dāng)前物理及相關(guān)學(xué)科的最新發(fā)展、一些物理原理在的生產(chǎn)和生活中的最新應(yīng)用、對人類社會發(fā)展有極大推動作用的前沿內(nèi)容。不但增強了學(xué)生的認知欲，對培養(yǎng)他們創(chuàng)新思維也有幫助。

四、結(jié)束語

總之，學(xué)生的創(chuàng)新能力不是一朝一夕就能培養(yǎng)出來的，這需要教師的辛勤努力，需要教師不斷的探索和總結(jié)，需要學(xué)生的不斷努力學(xué)習(xí)和實踐。教師可以遵循“以老師為主導(dǎo)，以學(xué)生為主體”的教學(xué)原則，完善教學(xué)體系與內(nèi)容，緊隨時代和科技發(fā)展的步伐，從實際情況出發(fā)，為學(xué)生創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)環(huán)境和氛圍，通過各種手段來提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，引導(dǎo)學(xué)生的思維，不斷激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性和創(chuàng)造性， 以培養(yǎng)出更多具有創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才。

參考文獻：

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[6]Robert J. Sternberg. Successful intelligence： how practical and creative intelligence determine success in life [M].NY： Simon & Schuster.1996.

[7]郭奕玲，沈慧君.物理學(xué)史[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005.