充分利用物理實驗平臺培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力①

摘 要：分析了在物理實驗平臺上培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的教學(xué)原則和途徑。指出培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力是一項系統(tǒng)工程，需要教師自身具備較強的創(chuàng)新能力，在物理實驗教學(xué)中不斷的創(chuàng)新；需要引導(dǎo)學(xué)生積極主動的創(chuàng)新；更需要在教育體制上鼓勵學(xué)生創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞：物理實驗 創(chuàng)新能力培養(yǎng) 教學(xué)創(chuàng)新

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1673-9795（2014）02（a）-0010-02

我國正處于教育改革的轉(zhuǎn)型期，當(dāng)代大學(xué)生大部分還是應(yīng)試教育模式中成長起來，他們經(jīng)歷和見證了中國的教學(xué)改革。許多學(xué)生雖然已經(jīng)在初高中階段積累了非常豐富的書本知識，卻沒有學(xué)會如何應(yīng)用到現(xiàn)實生活中去，理論學(xué)習(xí)脫離了實踐操作。多數(shù)學(xué)生習(xí)慣了去接受現(xiàn)成的灌輸?shù)闹R，而不會獨立思考，不會去探索去發(fā)現(xiàn)新的知識，沒有形成自己特有的創(chuàng)新思維方式。還有部分學(xué)生過于依賴?yán)蠋?，?dāng)遇到復(fù)雜問題和困難不能立刻解決的時候，不是自己獨立思考尋找解決問題的辦法，而是直接問老師尋求答案。要對這樣一批只重理論積累而輕視自身的實踐探究和獨立思維能力培養(yǎng)的學(xué)生實施創(chuàng)新教育，首先需要重點培養(yǎng)的就是學(xué)生的創(chuàng)新意識，鼓勵他們多動手多實踐，在做實驗的過程中逐步提高他們的創(chuàng)新能力[1]。

不可否認(rèn)創(chuàng)新能力的提升需要有一定的理論知識基礎(chǔ)，實踐經(jīng)驗以及必要的思維慣性。這些是創(chuàng)新的基礎(chǔ)，能使學(xué)生在創(chuàng)新過程中少走許多不必要的彎路，提高創(chuàng)新的效率。一個人如果創(chuàng)新基礎(chǔ)不扎實很難想象他會有多么重要的科技創(chuàng)新。但是研究表明初高中形成的知識體系、經(jīng)驗和思維慣性對于科技創(chuàng)新會產(chǎn)生極大的負(fù)作用。一些不正確的思維習(xí)慣會使學(xué)生墨守成規(guī)而無法拓展思路，難以做出新的嘗試和敏銳洞察新的發(fā)現(xiàn)[2～3]。一位獲得諾貝爾獎的科學(xué)家曾經(jīng)說過，知識經(jīng)驗豐富有一個好處，就是可以為發(fā)現(xiàn)新事物打下基礎(chǔ)；但是如果太過了就會僵化，使得他對發(fā)生的事情不在敏銳，從而失去了創(chuàng)新發(fā)明的機會。

1 在教學(xué)中溶入創(chuàng)新

在我國大部分學(xué)校普遍采用的實驗課程教學(xué)模式是先由老師講授理論知識和演示實驗操作然后學(xué)生動手操作實驗。這種傳統(tǒng)教學(xué)模式已經(jīng)被驗證為傳授知識最有效的教學(xué)模式[4]。但是這并不是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的合理方式，這就要求教師在實驗教學(xué)中對實驗教學(xué)各大構(gòu)件包括實驗內(nèi)容、實驗過程以及實驗方法不斷改進(jìn)，讓整個實驗教學(xué)更能激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維，而這就需要教師本身具有較強的創(chuàng)新能力。很難想象一位毫無創(chuàng)造性的教師能夠教出多么有創(chuàng)造能力的學(xué)生。只有教學(xué)中積極創(chuàng)新的教師才能引導(dǎo)學(xué)生走進(jìn)創(chuàng)新殿堂，使學(xué)生的創(chuàng)新能力得以大幅提升。要提升學(xué)生的創(chuàng)新能力，教師自身的創(chuàng)新能力是至關(guān)重要的。

在實驗教學(xué)過程，教師應(yīng)該充分發(fā)揮自身創(chuàng)新能力和優(yōu)勢來激發(fā)學(xué)生的思維。具有這種能力的教師能夠在課堂上提出新穎的問題，這些問題在書本里是沒有直接給出答案的，需要學(xué)生能夠?qū)σ延薪?jīng)驗、知識重新思考、加工改造，獲得具有新生性的知識內(nèi)容，然后通過實驗驗證和解決一些新問題[5]。這樣的實驗教學(xué)過程就不單單是讓學(xué)生重復(fù)教師的演示過程，而是能讓學(xué)生感受到創(chuàng)新的無窮魅力，在無形中促進(jìn)和發(fā)展了學(xué)生的創(chuàng)新能力、創(chuàng)新品格，因而是富于創(chuàng)造性的教學(xué)。富于創(chuàng)造性的教學(xué)更易于激發(fā)學(xué)生積極性，是最受學(xué)生的歡迎的。

創(chuàng)新性的實驗教學(xué)還需要教師對實驗課程進(jìn)行創(chuàng)新性的設(shè)計。如果只是教師將自己將陳舊的方法到新方法的創(chuàng)新過程說出來，讓學(xué)生順著教師的思路思考，按照教師演示的實驗過程進(jìn)行實驗，雖然不能說對于提高學(xué)生能力沒有任何益處的，但這樣的實驗課程設(shè)計從本質(zhì)上還不屬于創(chuàng)新性教學(xué)。因為學(xué)生創(chuàng)造性的激發(fā)才是創(chuàng)造性教學(xué)的根本出發(fā)點。因此，教師不能只是單純的將新舊知識的聯(lián)系一覽無余的講授給學(xué)生聽，這種教授方法是沒有創(chuàng)造性的。只有那種把學(xué)生引入創(chuàng)新的創(chuàng)新才是教師最重要的創(chuàng)新，才是真正能提高學(xué)生創(chuàng)新能力的創(chuàng)新[6]。

2 積極引導(dǎo)鼓勵學(xué)生創(chuàng)新

為充分調(diào)動學(xué)生創(chuàng)新的積極性，學(xué)校應(yīng)該設(shè)立開放性實驗室，對有創(chuàng)新想法的學(xué)生自由開放。學(xué)生在學(xué)習(xí)和生活中遇到實際問題，可以自己先通過學(xué)校圖書館或者網(wǎng)上數(shù)字圖書館查找相關(guān)內(nèi)容材料，然后可以自由的確定解決問題的實驗方案，所需儀器設(shè)備。學(xué)生在開放性實驗室完成實驗過程中遇到的所有問題也都需要自己再去查閱資料后分析解決。在學(xué)生獨立的實驗過程中，教師只能起到啟發(fā)和引導(dǎo)作用，而不是主導(dǎo)作用或者直接替學(xué)生解決問題。在從設(shè)計到完成實驗的全過程中，學(xué)生的主觀能動性將會得以極大地發(fā)揮，學(xué)生的獨立操作能力、獨立解決問題能力也能快速提升。開放性實驗教學(xué)與現(xiàn)在仍然是主導(dǎo)教學(xué)方式的注入式、灌輸式實驗教學(xué)相比較，會對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識能力、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力起到令人驚喜的效果[7]。

實驗室的開放性是全開放式的：不僅實驗設(shè)計和教學(xué)方式是開放的，實驗時間也是開放的。學(xué)生可以自己確定時間到開放性實驗室進(jìn)行相關(guān)活動。這種實驗室可以成為傳統(tǒng)實驗課程模式的有益補充。因為傳統(tǒng)實驗課程一般都是規(guī)定了統(tǒng)一的實驗時間，多數(shù)學(xué)生只是匆匆忙忙的完成了實驗內(nèi)容，根本來不及對實驗過程中遇到的問題進(jìn)行創(chuàng)新思考。這樣的教學(xué)很不利于學(xué)生創(chuàng)新思維向縱深擴展，而開放性實驗室巧妙的解決了這個問題[8]。著名的華裔科學(xué)家楊振寧在回憶他讀初高中的時候就提到他們那時候的學(xué)校就已經(jīng)把實驗室向?qū)W生自由開放了。

現(xiàn)在國內(nèi)部分高校已經(jīng)開始重視開放性實驗室的建設(shè)和實踐，許多高校已建設(shè)了硬件設(shè)施齊全的開放性實驗室，開設(shè)了開放性實驗課程[9]。在實踐過程中，也遇到了很多問題。比如，很多學(xué)生還沒有轉(zhuǎn)變觀念，在做開放性實驗時根本都不知道開放性實驗是干什么的，應(yīng)該從哪里著手。這主要是因為大部分學(xué)生已經(jīng)習(xí)慣了老師講然后自己依葫蘆畫瓢，習(xí)慣了不需要自己探索的獲取知識，一旦真正讓學(xué)生自主的實驗，他們會覺得無所適從。在這個教學(xué)形式轉(zhuǎn)變的過程中，就需要教師對學(xué)生多加鼓勵和引導(dǎo)，實現(xiàn)學(xué)生從臨摹實驗到自主創(chuàng)新實驗的轉(zhuǎn)變。

教師應(yīng)積極地引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，并以問題為基礎(chǔ)，獨立設(shè)計實驗解決問題、驗證結(jié)果并得出實驗結(jié)論。在學(xué)習(xí)理論知識的過程中遇到問題，也應(yīng)鼓勵學(xué)生到開放性實驗室去驗證理論結(jié)果是否與實驗結(jié)果相符[10]。為了讓學(xué)生實現(xiàn)從被動接受到主動探索的轉(zhuǎn)變，教師可以讓他們在實驗前學(xué)習(xí)一些創(chuàng)新思維方法，如移植法、組合法以及綜合法等等來活躍思維。當(dāng)開放性實驗室里的現(xiàn)有實驗儀器不能實驗需求時，可以嘗試對實驗設(shè)備進(jìn)行全新的設(shè)計或改進(jìn)，并檢驗成果，如未成功，則再繼續(xù)改進(jìn)。

這種創(chuàng)新實驗過程用圖1可這樣描繪（見圖1）。

在現(xiàn)有教學(xué)模式的大環(huán)境下，在大學(xué)物理教學(xué)中如何有效地發(fā)揮好開放性實驗的作用，如何引導(dǎo)學(xué)生樂意到開放性實驗室實踐和學(xué)習(xí)，還需要廣大教育工作者不斷地探索和研究。

3 教育體制促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新

現(xiàn)有的教育體制也需要去掉很多扼制學(xué)生創(chuàng)新的枷鎖，改變體制促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新。高校可以開設(shè)一些拓展和研究類的課程為周邊的初高中學(xué)生提供科學(xué)素養(yǎng)拓展訓(xùn)練。高?？膳c有條件的高中合作，共享實驗設(shè)施，創(chuàng)新實驗課程。鼓勵學(xué)生從中學(xué)甚至小學(xué)就開始培養(yǎng)創(chuàng)新能力。多舉行各種課外創(chuàng)新活動，增加大學(xué)生參與創(chuàng)新的機會，設(shè)立專項學(xué)生科研經(jīng)費，建立形式多樣的開放性實驗室，學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新活動可以獲得相應(yīng)的學(xué)分。

學(xué)校應(yīng)該積極組織學(xué)生參加挑戰(zhàn)杯創(chuàng)新科技大賽，并建立創(chuàng)新項目孵化基地為創(chuàng)新項目提供啟動資金。鼓勵教學(xué)型教師利用各種機會去相關(guān)企業(yè)科研單位歷練，增長教師實踐經(jīng)歷來帶動學(xué)生創(chuàng)新。

4 結(jié)語

學(xué)生的創(chuàng)新能力的培養(yǎng)直接關(guān)系到國家強盛和民族興衰，因此，需要物理實驗教育工作者高度的重視。物理實驗教學(xué)應(yīng)該更好地發(fā)揮其課程優(yōu)勢，致力于培養(yǎng)高素質(zhì)的創(chuàng)新人才。物理實驗教學(xué)不光需要教師利用創(chuàng)新智慧來引導(dǎo)學(xué)生在探究過程中學(xué)會思考創(chuàng)造，也需要在教育制度上激勵學(xué)生去創(chuàng)新。培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力是一項系統(tǒng)工程，需要教育工作者在物理實驗教育工作過程中不斷總結(jié)經(jīng)驗，不斷創(chuàng)新。

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