大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程如何有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力①

摘 要：結(jié)合多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，提出新的教學(xué)模式來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。通過(guò)三年的教學(xué)實(shí)踐，表明該模式與傳統(tǒng)教學(xué)模式相比在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力方面具有一定優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn) 創(chuàng)新能力 創(chuàng)新意識(shí) 教學(xué)模式

中圖分類(lèi)號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-9795（2013）09（b）-0013-02

大學(xué)教育的目的是培養(yǎng)人才，而且應(yīng)該是培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的人才[1～2]。在大學(xué)教育中實(shí)驗(yàn)課程是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的不二選擇[3～6]。

通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察和分析，總結(jié)出其內(nèi)在的變化規(guī)律，如果這個(gè)規(guī)律對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)是新的，那么這個(gè)過(guò)程就是對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的訓(xùn)練。在實(shí)驗(yàn)的操作過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題，通過(guò)學(xué)生個(gè)人的思考或者與同學(xué)或老師之間的討論來(lái)解決這些問(wèn)題，這個(gè)過(guò)程也是對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的訓(xùn)練。

在前一種創(chuàng)新能力訓(xùn)練中，一般不要求學(xué)生在上實(shí)驗(yàn)課時(shí)就總結(jié)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象所對(duì)應(yīng)的變化規(guī)律，而是在課后的實(shí)驗(yàn)報(bào)告里完成。但是這些變化規(guī)律往往都是可以通過(guò)查找資料直接得到的，一旦學(xué)生通過(guò)查找資料或直接參考其他同學(xué)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告得到這個(gè)變化規(guī)律，就達(dá)不到訓(xùn)練創(chuàng)新能力的目的。而且學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課后的行為是教師無(wú)法控制的，所以此種創(chuàng)新能力訓(xùn)練不一定能達(dá)到預(yù)期效果。而在后一種創(chuàng)新能力訓(xùn)練中，實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題需要馬上解決，否則會(huì)影響后續(xù)的實(shí)驗(yàn)操作。由于此時(shí)是在實(shí)驗(yàn)課上，所以學(xué)生的行為是教師可以控制的。只要教師認(rèn)真控制課堂，就可以保證每位同學(xué)都能進(jìn)行此種創(chuàng)新能力訓(xùn)練。

下面我們以大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程為例來(lái)探討如何有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

1 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

現(xiàn)行大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)環(huán)節(jié)主要分為三部分：課前預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)考核。

1.1 課前預(yù)習(xí)

預(yù)習(xí)，一般要求學(xué)生寫(xiě)出書(shū)面報(bào)告，旨在督促學(xué)生課前認(rèn)真閱讀教材，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)。而大多數(shù)學(xué)生，在預(yù)習(xí)時(shí)，往往只是盲目的抄寫(xiě)教材，并沒(méi)有認(rèn)真閱讀、記憶、思考。以至于在課堂提問(wèn)時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)老師提出問(wèn)題，學(xué)生一臉茫然、不知所措的情景。這樣就會(huì)使得預(yù)習(xí)效果大打折扣，實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識(shí)儲(chǔ)備不足，對(duì)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)產(chǎn)生不利影響。

1.2 實(shí)驗(yàn)操作

實(shí)驗(yàn)課主要分為三類(lèi)：基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)?；A(chǔ)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，往往給出詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)步驟或課前教師進(jìn)行相應(yīng)的演示。學(xué)生只要熟讀教材、認(rèn)真聽(tīng)講，不需要太多思考，就可以完成實(shí)驗(yàn)，但是這樣做培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的效果較差。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力上，具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。但考慮到學(xué)生實(shí)驗(yàn)水平的參差不齊、教學(xué)時(shí)數(shù)的限制、實(shí)驗(yàn)儀器的損耗等因素，開(kāi)設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)具有一定的困難，大多數(shù)高校的實(shí)驗(yàn)課程中設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)所占的比例都比較低。

1.3 實(shí)驗(yàn)考核

實(shí)驗(yàn)的考核形式主要為：筆試、操作、口試等。這幾種形式各有利弊。筆試考察范圍全面，但側(cè)重理論，只要記住實(shí)驗(yàn)相關(guān)內(nèi)容就能通過(guò)考試，無(wú)法體現(xiàn)學(xué)生的動(dòng)手能力；操作考試可以直觀的體現(xiàn)學(xué)生的動(dòng)手能力，但考慮到學(xué)生的整體水平，一般抽簽考查做過(guò)的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生只要把做過(guò)的實(shí)驗(yàn)再重復(fù)一遍就可以通過(guò)考試，這樣就無(wú)法考察學(xué)生的創(chuàng)新能力；口試比較靈活，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題可以通過(guò)追問(wèn)來(lái)進(jìn)一步了解學(xué)生的真實(shí)水平，但耗時(shí)費(fèi)力，實(shí)施起來(lái)比較困難。所以用何種考核方式，能更科學(xué)的體現(xiàn)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)水平和創(chuàng)新能力訓(xùn)練的效果有待于進(jìn)一步考慮。

2 培養(yǎng)創(chuàng)新能力必須先調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性、培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)

在中學(xué)的教學(xué)過(guò)程中，為應(yīng)付各種考試，學(xué)生習(xí)慣了多背誦，少創(chuàng)新的學(xué)習(xí)模式，這種學(xué)習(xí)模式在很大程度上限制了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。在這種背景下，各高校要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力必須先培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

大部分學(xué)校實(shí)驗(yàn)課成績(jī)由平時(shí)成績(jī)和考試成績(jī)構(gòu)成，平時(shí)成績(jī)比例高，考試成績(jī)比例低，平時(shí)成績(jī)主要為實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)、考勤和課堂表現(xiàn)成績(jī)。而現(xiàn)在的在校生以90后為主，這些學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)更加現(xiàn)實(shí)，如考研、找工作、獎(jiǎng)學(xué)金等。所以大部分學(xué)生上實(shí)驗(yàn)課的目標(biāo)很明確，就是拿到分?jǐn)?shù)，對(duì)實(shí)驗(yàn)課并沒(méi)有太大的興趣，上課缺乏學(xué)習(xí)積極性。學(xué)生平時(shí)只要按照實(shí)驗(yàn)步驟完成實(shí)驗(yàn)、上交實(shí)驗(yàn)報(bào)告、考前適當(dāng)復(fù)習(xí)，基本不需要有任何創(chuàng)新，就可以及格甚至拿到不錯(cuò)的成績(jī)。所以現(xiàn)行的實(shí)驗(yàn)課程如果按以往的教學(xué)模式授課顯然無(wú)法有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，不利于學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)。故而要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，則必然先要調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

3 培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的具體做法

由于各高校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課中設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)所占的比例都比較低，所以筆者著重于研究如何在基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)中有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。具體做法如下。

3.1 課前預(yù)習(xí)

為了杜絕學(xué)生在寫(xiě)預(yù)習(xí)報(bào)告時(shí)只抄不記的現(xiàn)象，筆者建議在預(yù)習(xí)報(bào)告的基礎(chǔ)上增加預(yù)習(xí)考試。考試內(nèi)容為實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求掌握的內(nèi)容，包括實(shí)驗(yàn)原理、儀器操作規(guī)程等。題量不能過(guò)大，以學(xué)生5～10分鐘能答完為宜。通過(guò)預(yù)習(xí)考試，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解會(huì)更加透徹，有利于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。預(yù)習(xí)考試的形式為網(wǎng)絡(luò)測(cè)試，學(xué)生可以通過(guò)校園網(wǎng)隨時(shí)進(jìn)行，測(cè)試通過(guò)后才能上課。

3.2 實(shí)驗(yàn)操作

由于學(xué)生通過(guò)了預(yù)習(xí)考試，在授課過(guò)程中，教師不再需要講解實(shí)驗(yàn)原理等理論知識(shí)。節(jié)省下來(lái)的時(shí)間，可以組織學(xué)生對(duì)預(yù)習(xí)時(shí)的問(wèn)題進(jìn)行討論，也可以講解實(shí)驗(yàn)的背景知識(shí)以提高學(xué)生對(duì)本次實(shí)驗(yàn)的興趣。根據(jù)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)也可以適當(dāng)增加演示實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，如全息照相實(shí)驗(yàn)可組織學(xué)生觀察白光全息照片和往屆學(xué)生的優(yōu)秀作品，并進(jìn)行相應(yīng)的討論。通過(guò)以上工作盡可能的調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中，教師只給出簡(jiǎn)略的實(shí)驗(yàn)步驟。學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，可以通過(guò)自己思考、小組討論的方式來(lái)解決；如果解決不了，教師可以進(jìn)行適當(dāng)引導(dǎo)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，鼓勵(lì)學(xué)生在不損壞儀器的基礎(chǔ)上大膽創(chuàng)新，即使學(xué)生的想法有誤，也要通過(guò)引導(dǎo)使學(xué)生找到正確的方向，不能打擊學(xué)生的積極性。教師記錄學(xué)生的表現(xiàn)，如果上課過(guò)程中學(xué)生提出問(wèn)題，并想出比較好的解決方案，教師可根據(jù)具體情況給出15分的創(chuàng)新加分，計(jì)入總成績(jī)。例如，在邁克爾遜干涉儀實(shí)驗(yàn)中，在觀測(cè)屏上看到的條紋比較密，數(shù)條紋的時(shí)候眼睛比較累，為了解決這個(gè)問(wèn)題，有的同學(xué)就把觀測(cè)屏取下來(lái)，直接讓條紋打在身后的白墻上，這樣條紋就變得比較大，數(shù)起來(lái)不累眼了。

通過(guò)課前講解，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，再以分?jǐn)?shù)激勵(lì)，加上教師的鼓勵(lì)，學(xué)生會(huì)得到足夠的動(dòng)力和自信。在這種氛圍下，學(xué)生會(huì)不斷的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、思考問(wèn)題、解決問(wèn)題，不但培養(yǎng)了創(chuàng)新意識(shí)，也使得自己的創(chuàng)新能力逐漸得到提高。

3.3 實(shí)驗(yàn)考核

實(shí)驗(yàn)的考核形式為操作考試或創(chuàng)新報(bào)告。操作考試，通過(guò)抽簽決定學(xué)生操作內(nèi)容，在選題上盡可能選擇開(kāi)放內(nèi)容或?qū)ζ綍r(shí)內(nèi)容適當(dāng)修改，以考察學(xué)生的操作能力和創(chuàng)新能力。創(chuàng)新報(bào)告要求學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改進(jìn)、開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)儀器的新用途或設(shè)計(jì)一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，著重考察學(xué)生的創(chuàng)新能力。由于平時(shí)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)生已經(jīng)養(yǎng)成了創(chuàng)新意識(shí)，為創(chuàng)新報(bào)告的完成打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)，創(chuàng)新報(bào)告要求從改進(jìn)到設(shè)計(jì)難易分布合理，便于學(xué)生根據(jù)自己的水平選題。具體選用哪種考核方式還需要充分考慮到學(xué)生的實(shí)際情況。

3.4 成績(jī)

實(shí)驗(yàn)課總成績(jī)分值組成為：實(shí)驗(yàn)操作40%、實(shí)驗(yàn)報(bào)告20%、考核40%，創(chuàng)新加分5分。實(shí)驗(yàn)操作成績(jī)主要為實(shí)驗(yàn)的完成情況及學(xué)生的課堂表現(xiàn)；實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)著重考察學(xué)生的數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)分析等基本實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ豢己宿k法視學(xué)校的具體情況而定。

通過(guò)以上做法，杜絕了學(xué)生僅靠照抄、死記硬背獲得好成績(jī)的可能性。這樣的成績(jī)分布，促使學(xué)生更注重平時(shí)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生的表現(xiàn)直接與成績(jī)掛鉤，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力更強(qiáng)，有利于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

4 總結(jié)

通過(guò)近三年的教學(xué)實(shí)踐，具體教學(xué)效果如下：

（1）在寫(xiě)預(yù)習(xí)報(bào)告時(shí)，只抄不記、不思考的學(xué)生基本沒(méi)有了。

（2）通過(guò)實(shí)驗(yàn)背景知識(shí)的講解和演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣有了普遍的提高。

（3）由于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題不通過(guò)思考就無(wú)法解決，就完不成實(shí)驗(yàn)，無(wú)法得到理想的成績(jī)，所以學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中必須不斷的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、思考問(wèn)題、解決問(wèn)題，產(chǎn)生的效果就是學(xué)生的創(chuàng)新能力不斷得到了培養(yǎng)。

（4）有老師的鼓勵(lì)和創(chuàng)新加分的激勵(lì)，提高了學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新的積極性。

（5）學(xué)生提出的問(wèn)題，教師不一定能夠圓滿解決。學(xué)生在解決問(wèn)題時(shí)所采用的方法，教師也不一定全部掌握。通過(guò)這樣的教學(xué)模式，教師的教學(xué)水平也在不斷的提高。實(shí)現(xiàn)了教學(xué)相長(zhǎng)，師生共同提高。

教學(xué)實(shí)踐證明，與傳統(tǒng)教學(xué)模式相比，筆者所采用的教學(xué)模式在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力方面具有一定優(yōu)勢(shì)。這種教學(xué)模式，以課前預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)考核三個(gè)環(huán)節(jié)為根本，利用分?jǐn)?shù)約束學(xué)生認(rèn)真對(duì)待實(shí)驗(yàn)的每個(gè)環(huán)節(jié)，減少了學(xué)生只靠抄寫(xiě)、記憶獲得理想成績(jī)的可能性，利用課堂討論、演示實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新加分等手段激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中必須不斷創(chuàng)新才能完成實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生逐漸形成創(chuàng)新意識(shí)，所以能有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

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