物理教學中科研思維能力培養(yǎng)的研究

熊紅彥，門高夫，王光建

（河北工程大學 理學院，河北 邯鄲 056038）

大學物理作為基礎課，它的研究和推理方法對工科各專業(yè)的學生提高自身科學素養(yǎng)具有重要的意義。但是我們發(fā)現(xiàn)近年來的大學物理教材雖然引入了關于物理學研究方法和思維方法的介紹[1]，并且很多教材也增加了物理學方法論方面的內(nèi)容，但是尚未形成完整的體系。如何精選物理教學內(nèi)容，將科研的思維方式引入物理教學，如何將一些前沿的物理知識引進大學物理教學中，使科研引領工科物理的教學，這是一個值得深入研究的課題。

一、 科研促進物理學教學內(nèi)容的實施原則

首先注重教學內(nèi)容的科學性，主要體現(xiàn)在選題和訓練過程的科學性上。在選題方面要以科學研究的基本階段作為主線，結合課程的內(nèi)容來確定選題內(nèi)容。其次是教學內(nèi)容的基礎性，科學素養(yǎng)的培養(yǎng)應該在基礎課的教學中進行。第三，教學還要注重廣博性。物理課蘊涵的科學思想和研究方法對其他學科具有指導性，從而激發(fā)學生學習的興趣，調(diào)動學生學習的積極性和主動性，不斷地發(fā)展和完善學生的綜合能力。

二、科研促進物理學教學的研究內(nèi)容

在教學實施過程中，由于教學任務和學生學習時間等客觀條件的限制,教師要深入挖掘教材，著重體現(xiàn)培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的特點[2][3]。

在大學物理理論課教學中，我們首先從模型的建立、綜合分析、理論聯(lián)系實際等方面做了精心引導，其次在教學過程中根據(jù)教師的科研項目、研究專長拓展教學內(nèi)容，引入或介紹相關最新研究成果，體現(xiàn)與學生專業(yè)相關的前沿內(nèi)容。

在我們的教學中，模型的建立是非常重要的，盡管教師一再強調(diào)研究模型的重要性，然而學生對模型的作用印象仍然模糊不清，我們通過給定一些小問題，比如“簡諧振動”等，將使學生更清楚的認識到建立模型的要點，如何簡化模型，對進行后面的分析有著直接影響。通過對模型的建立的引導訓練可以更快更好地提高學生的主動構型能力。

學生對公式的理解經(jīng)常是比較表面化，有針對性的研究可以幫助學生提高對公式的理解能力，并且增強學生的猜想、論證以及思維、想象的能力。

綜合分析能力說的是學生對已經(jīng)學過的知識的整體掌握程度和分析問題的能力，是大家整體素質(zhì)的一個表現(xiàn)。例如講授保守場的時候，對重力場，引力場，靜電場的共性進行綜合分析，可以提高學生融會貫通的本領。再如振動、波動理論在力學、電學、光學等部分的運用等。

此外，我們還要求任課教師在教學中以自己承擔的科研項目為范例，講解物理知識的實際應用。知識的綜合分析能力一般很難在考試中考核，只能通過一個個項目進行訓練和考察。對學生的科研思維能力的提高是大有益處的。

雖然教材上設立了一些接近實際應用的習題，但大多都是為了使學生理解某個知識點而刻意加工簡化過的，對于為什么要這樣去解決問題不去深究，使好多學生在日后的工作中，對怎樣運用所學知識還是一片茫然。所以應讓學生根據(jù)工作中遇到的問題來設定題目，能夠靈活使用所學知識分析解決問題。這對于全面提高學生分析理解、創(chuàng)造性思維將有很大益處。

在大學物理實驗課教學中，我們根據(jù)各個實驗的內(nèi)在聯(lián)系，將實驗項目分成了一個個小的研究項目[4]，比如說電阻的測量方法研究、示波器的使用研究、微小電壓的測量方法研究、溫度的測量方法研究等，這樣做就把一個個單獨的實驗聯(lián)系起來了，通過研究可以使學生站在一個較高的層面上，全面的掌握提出問題、分析問題和解決問題的方法和手段。教學過程中我們還根據(jù)教師的科研項目、研究專長拓展教學內(nèi)容，引入或介紹先進的測試、測量方法。例如在“電阻的測量方法研究”項目中，我們根據(jù)電阻的阻值范圍以及測量要求，選擇不同的測量方法和儀器，這樣一個項目中就會包含電磁學、近代物理等多個學科內(nèi)容，通過一系列的深入研究就會使學生對科學研究的過程有一定的認識和了解，更好的把握和理解有關物理知識及知識之間的相互聯(lián)系。

整體的教學實施過程中教師是學習過程的組織者，學生變成了積極主動的知識探究者，學生是學習過程的主體，教師起到了點撥和指導的作用。在這樣的學習過程中，更能激發(fā)學生的探究興趣，從而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新素養(yǎng)。

三、科研促進物理學教學的實施過程與效果

為了提高物理教學質(zhì)量，激發(fā)同學們的學習熱情，訓練他們的科研思維能力，我們在理論課講授和實驗課教學兩個方面進行了有益的嘗試。

在大學物理理論教學的過程中我們選擇信電學院13級計算機1、2班以及信息1、2班作為試點班級。除了講授教學大綱規(guī)定的內(nèi)容以外，我們還要求任課教師在教學中穿插自己承擔的科研項目中所涉及到的前沿物理知識。比如，在講授電磁學內(nèi)容的時候，為學生補充磁性材料研究的現(xiàn)狀、磁性材料的前沿知識以及磁性材料在我們生活中的具體應用，要求學生課后自己查閱相關資料并寫出一個調(diào)查小論文，論文作為一次作業(yè)，其成績計入平時成績。這樣學生的學習就有了很大的積極性，對所學內(nèi)容也有了更深的理解，會主動去查閱資料，了解一些相關內(nèi)容的前沿知識。同時，我們會定期為試點班的同學們舉辦一些小型的學術講座，邀請相關專業(yè)的老師為同學們做科普性質(zhì)的學術報告，以提高同學們對物理學的興趣。

在大學物理實驗教學的過程中，我們要求試點班的同學除了完成規(guī)定的實驗內(nèi)容外，在課余積極加入到任課教師的科研項目中來。比如，同學們在老師的指導下做了光信息處理的相關實驗后發(fā)現(xiàn)，物理學與科學前沿是如此接近，他們獲得了大量感性的知識，在做實驗過程中也鞏固了其他專業(yè)課所學知識（如信號與系統(tǒng)），培養(yǎng)了初步的科研實驗能力。

另外，我們還組織培訓同學們參加 “中國大學生學術物理競賽”，以競賽形式促進同學們對物理學習的興趣，增強同學們對大學物理課程的認同感。

我們以13級2個專業(yè)6個班級為試點班，大量的問卷調(diào)查顯示：同學們在培養(yǎng)科學素養(yǎng)方面滿意率達到95%；基于文獻查閱能力提高方面的滿意率達到了92%，然而在調(diào)動積極性方面滿意率為88%，知識面拓展?jié)M意率達到98%，同時，進取精神方面也有比較滿意的效果。

科技論文寫作、獨立思考能力和提高興趣方面大家感覺不理想，這與他們在應用方面的能力、經(jīng)驗積累不足有關系，與教師的引導也有直接的關系，為此我們應該加強這些方面的培養(yǎng)與訓練。

四、結論

我們調(diào)查發(fā)現(xiàn)，80%以上學生對這種教學內(nèi)容和教學方法滿意，達到了預期的目標?？梢娍蒲械乃季S方式引入物理教學在培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)等方面的成效是顯著的。

[1]何振海.重建本科教育:美國研究型大學本科教育改革的經(jīng)驗及啟示[J].高等理科教育,2005(5):15-16.

[2]王倩.校本課程開發(fā)與高校課程改革[J].河南師范大學學報（哲學社科版），2005(3):169-172.

[3]徐桂秋,李華良.高等學校科研與教學的關系的認識與實踐[J].遼寧教育研究,2004(9):42-43.