大學物理實驗教學培養(yǎng)創(chuàng)新能力的探討

王國友+陳光偉+文景

摘要：針對大學物理實驗教學的現(xiàn)狀，本文從教學方法、實驗內容和教學團隊建設等方面探討了如何提高學生創(chuàng)新能力的舉措。

關鍵詞：大學物理實驗；創(chuàng)新意識；創(chuàng)新能力

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）34-0021-02

大學物理實驗是大學生必修的一門重要的基礎課程，它不但具有豐富的實驗思想、方法和手段，而且還提供了綜合性的基本實驗技能訓練，這是培養(yǎng)學生進行科學實驗能力，提高學生科學素質和創(chuàng)新能力的重要基礎。同時，它在培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W思維、創(chuàng)新意識和適應現(xiàn)代科技發(fā)展的綜合能力等方面也具有其他實踐類課程不可替代的作用。然而，長期以來傳統(tǒng)的物理實驗教學是一種應試教育，根本不利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，嚴重制約著教學質量的提高和創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。因此，改革現(xiàn)有的實驗教學模式，探索培養(yǎng)大學生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的新方法和新舉措已經(jīng)勢在必行。

目前大學物理實驗教學存在諸多問題：（1）教學方法過于單一。在物理實驗教學中，教師對實驗目的、原理、步驟和注意事項等詳細講解并做演示實驗，然后學生不假思索地測量數(shù)據(jù)和完成實驗報告。這種應付式實驗教學枯燥無味，學生沒有學習興趣，抑制了學生的主動性和創(chuàng)造性。（2）學校對實驗不重視，投入經(jīng)費較少，實驗耗材和維修費用得不到滿足，很難為創(chuàng)新實驗購買其他設備。學校還壓縮實驗課時和物理實驗的學分。這些做法降低了學生對物理實驗的重要性的認識，使學生輕視動手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。（3）教師的教學水平不高、創(chuàng)新能力不強。物理實驗教師的師資力量相對薄弱，高職稱、高學歷教師較少，在研課題項目也少。教師的教學科研水平的高低往往決定了學生創(chuàng)造能力培養(yǎng)的水平，因此，必須提高教師團隊的整體教學科研水平。

本文針對大學物理實驗教學的現(xiàn)狀，采取的新舉措主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

一、采用多種教學方法，培養(yǎng)學生興趣

目前的物理實驗教學采取灌輸式的教學方法激發(fā)不了學生的學習興趣，不利于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，影響了教學效果的提高。為了使學生掌握物理實驗的基本知識和技能，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，必須采取靈活多樣的教學方法。（1）采用啟發(fā)式、討論式和自主式教學模式。從學生制定實驗方案到整個操作過程，要求學生自主學習物理實驗，教師進行啟發(fā)式引導，引導學生體會物理實驗的設計思想，培育創(chuàng)新意識。開展積極有效的討論，討論實驗中出現(xiàn)的一些問題，如討論實驗方案是否正確、實驗結果是否合理、怎樣減小誤差，以及如何改進實驗等。在討論過程中，教師要激發(fā)學生主動參與、積極思考，學會發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，促進學生創(chuàng)造性思維的發(fā)展。（2）采用計算機、多媒體技術進行教學。重視利用微課來進行課前預習，利用計算機技術來采集和處理數(shù)據(jù)和演示實驗，利用多媒體計算機進行仿真實驗，采用多媒體和板書相結合的課堂教學，提高學生的學習興趣。

二、開設設計性實驗，培養(yǎng)創(chuàng)新意識

目前的物理實驗教學是教師把實驗目的、原理、步驟、方法等詳細講解，學生可以不加思考就可以完成實驗，結果許多學生做完實驗了對實驗的理解仍然模糊不清，更不用說提高其動手能力和創(chuàng)新能力了，而增加設計性實驗則是提高其創(chuàng)新能力的一種有效方法。設計性實驗是一種介于基礎教學實驗和實際的科學實驗之間，具有對科學實驗的全過程進行模擬性實驗的綜合教學實驗。設計性實驗的基本過程是由教師根據(jù)實驗室所擁有的儀器提出設計性實驗題目和要求，學生在教師的指導下自擬題目，查閱相關文獻資料，設計合理的設計方案，選擇實驗儀器進行實驗。教師對學生選擇的設計性實驗提出具體的要求并進行指導，而對一些實驗技術參數(shù)、涉及的實驗原理和方法由學生自己通過查閱文獻資料自行解決。學生在查閱文獻資料、按照教師要求設計合理的實驗方案的過程中調動了學生的積極性，鞏固了物理實驗的基礎理論，提高了其知識的綜合運用能力，還有效地提高了學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。通過這種綜合性的設計性實驗的學習，激發(fā)了學生的興趣，培養(yǎng)了學生的綜合素質和創(chuàng)新能力。

三、豐富實驗內容，培養(yǎng)創(chuàng)新思維

傳統(tǒng)的實驗教學由教師確定具體的實驗項目，學生根據(jù)具體的時間安排來實驗室做完實驗即可，不管你喜歡不喜歡，合適不合適，根本沒有選擇的權利。要改變這種狀況，必須對實驗的內容采取新的舉措。（1）精簡基礎性實驗。在保證培養(yǎng)學生的基本技能質量的前提下對實驗項目進行精簡，刪除一些內容較舊、操作簡單的實驗，相應增加一些實驗手段技術先進的綜合性、設計性實驗，提高學生的綜合分析和解決問題的能力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。（2）少采用集成化、智能化高的儀器。目前市場上出售的儀器都向著高度智能化的方向發(fā)展，這些高度智能化的儀器不乏節(jié)約操作時間和提高實驗精度等優(yōu)點，但對物理實驗原理、物理現(xiàn)象和理論的理解和運用，以及對實際操作技能的培養(yǎng)恐怕難有效果。因此，鼓勵使用相對陳舊的儀器設備進行教學，不要一味追求儀器之新，操作之簡，而要給予學生更多的動手機會，以便其更好地理解實驗原理和內容。如示波器的原理和使用的實驗中，以前是整個裝置放在一個開放的玻璃盒子中，學生通過自己連接線路，調節(jié)信號，觀察現(xiàn)象，了解示波器的原理，而現(xiàn)在卻都是數(shù)字示波器，原理只能靠想象，根本看不到直觀的東西，其效果可想而知了。再如在電橋測量電阻的實驗中，鼓勵學生采用線式電阻箱組裝電橋進行實驗，這種老式方法比箱式電阻電橋看起來直觀，使學生更容易理解其中的原理和方法。在美國的一些大學中，大學物理實驗所使用的儀器中只有一些如信號發(fā)生器、示波器等通用儀器進行購買外，為了少使用集成化儀器，專用儀器多半自制。這一點很值得我們借鑒。（3）拓展新的實驗內容。啟發(fā)學生改變常規(guī)的實驗內容，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維。如楊氏模量測量實驗，采用動態(tài)法測完以后，啟發(fā)和指導學生自主推導靜態(tài)法公式，設計測量方案，擬定測量方法等。此外，還可以啟發(fā)學生積極思考現(xiàn)有儀器還可不可以測量其他的物理量等問題，如光的干涉的應用實驗中，啟發(fā)學生利用讀數(shù)顯微鏡和牛頓環(huán)來測量液體的折射率等。

四、加強團隊建設，科研促進創(chuàng)新

要提高大學物理實驗的教學質量，關鍵在于教師。建設一支教學水平高、實踐創(chuàng)新能力強的師資隊伍，是培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力、提高教學質量的重要保證。目前采用的師資隊伍建設的措施主要有以下幾種：（1）要求每個實驗教師必須申請實驗創(chuàng)新項目課題，參與物理實驗教學質量的工程建設及指導學生參加挑戰(zhàn)杯等競賽。（2）以老帶新，選擇教學經(jīng)驗豐富、教學水平高、實踐能力強的教師對青年教師進行幫扶和指導，要創(chuàng)新能力強的教師指導大家進行創(chuàng)新實驗、撰寫課題和論文、申請專利等。（3）加強技能培訓的同時鼓勵繼續(xù)深造。選派教師參加教育部門提供的實驗技能培訓和物理實驗研討會，鼓勵教師考研讀博，進修學習，提高教師的學識學歷水平。（4）加強交流。除了加強實驗室內部教師之間的教學體會、技巧等方面的交流外，還要進一步加強與外校在教學和管理方面的交流，選派教師通過參觀、聽課等活動，學習別人的長處，提高教學團隊的整體水平。

總之，通過對教學團隊的建設，培養(yǎng)出一支高水平的創(chuàng)新能力強的實驗教師隊伍，以便提高學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，達到提高物理實驗教學質量的目的。

五、結論

通過對大學物理實驗教學采用靈活多樣的教學方法、開設綜合性設計性實驗、豐富實驗內容和加強教學團隊建設的實踐，使大學物理實驗的教與學都得到了整體提升。在教師指導下，促使學生主動探索的實驗教學模式有效地激發(fā)了學生的學習興趣，鍛煉了學生的獨立思考和創(chuàng)新意識，提高了學生的創(chuàng)新能力，從而提高了大學物理實驗的教學質量。

參考文獻：

[1]張占新，王汝政，王鳳鳴.大學物理實驗教學改革措施與實踐[J].大學物理實驗，2013，26（6）：108-110.

[2]張俊.大學物理實驗教學改革的探討[J].電子設計工程，2011，19（24）：38-40.

[3]曹顯瑩，曲陽.“大學物理實驗”課程教學方法改革研究[J].大學物理實驗，2015，28（6）：111-113.

[4]王棟.物理實驗教學中本科生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實踐與探索[J].大學物理實驗，2013，26（6）：121-123.

[5]武銀蘭，張彩霞，楊建新，郝玉英.大學物理實驗教學質量提高的探索與實踐[J].大學物理實驗，2016，29（6）：121-123.

[6]張崇輝，吳俊芳，王安祥.大學物理實驗教學應突出原理性[J].大學物理實驗，2016，29（2）：146-148.