在大學(xué)物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的研究與實踐

韓 晶 姜 偉 白繼元 李 濱

黑龍江工程學(xué)院電氣與信息工程學(xué)院 黑龍江哈爾濱 150050

全球科技迅速發(fā)展，國家間的競爭日益激烈，一個國家在國際上的競爭力由其創(chuàng)新能力決定。我國的戰(zhàn)略目標是逐步建設(shè)成為創(chuàng)新型國家并躋身前列。為此，需要一支數(shù)量和結(jié)構(gòu)合理且具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的人才隊伍。大學(xué)物理課程中的一些思維方法，如模擬與抽象、比較與分類、類比與假說、分析與綜合、演繹與歸納等[1]，在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維能力和創(chuàng)新意識等方面起到重要作用。筆者所在的教學(xué)團隊力求將教學(xué)過程與創(chuàng)新能力培養(yǎng)過程結(jié)合起來，對本校大學(xué)物理教學(xué)的實際情況做了一些研究，并進行了改革實踐。

1 大學(xué)物理課程教學(xué)改革

1.1 課堂教學(xué)的改革

課題組對我校少學(xué)時(64學(xué)時)的大學(xué)物理課程的教學(xué)內(nèi)容、課程體系做了相應(yīng)的調(diào)整?？紤]到大一學(xué)生的知識水平，不太可能在科學(xué)上有所創(chuàng)新，主要是掌握科學(xué)的思維方法，在專業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)上產(chǎn)生創(chuàng)新的意識。所以在保證基本的大學(xué)物理教學(xué)體系的情況下，根據(jù)專業(yè)特點和側(cè)重對教學(xué)內(nèi)容進行必要的取舍與整合，為專業(yè)學(xué)習(xí)做好必要的理論鋪墊。例如，土木類、車輛工程等專業(yè)，側(cè)重講授力學(xué)、振動與波、熱學(xué)等內(nèi)容。電子科學(xué)與技術(shù)、計算機技術(shù)等專業(yè)側(cè)重講解電磁學(xué)和光學(xué)以及近代物理等相關(guān)內(nèi)容。并且每部分都會選取與專業(yè)相關(guān)的實例，比如激光技術(shù)、納米技術(shù)、太陽能應(yīng)用、原子能應(yīng)用、光纖技術(shù)、超導(dǎo)技術(shù)、航空技術(shù)、核能應(yīng)用等，使學(xué)生了解最新的科技成果和前沿動態(tài)[2]。

在教學(xué)方法上，采用啟發(fā)式教學(xué)，同時結(jié)合課堂分組討論。創(chuàng)設(shè)物理情境、啟發(fā)學(xué)生思考，激發(fā)探究欲望。把物理學(xué)的思想方法貫穿于課堂學(xué)習(xí)中。以工程實際問題引入，激發(fā)學(xué)生解決問題的欲望，待課程結(jié)束后，問題迎刃而解，增強學(xué)生學(xué)習(xí)知識的自信心。歸納類似的現(xiàn)象，探尋本質(zhì)，得出規(guī)律，討論哪些問題可以建立共同的模型，使學(xué)生思考新知識與已有知識之間的聯(lián)系，加深對新知識的認識。例如，在講解循環(huán)過程、卡諾循環(huán)時，提前給學(xué)生布置任務(wù)，查找空氣能熱水器的工作原理及與傳統(tǒng)熱水器比較的優(yōu)缺點。在課堂上講解熱機和制冷機的工作原理，讓學(xué)生進行比較分類并得出結(jié)論，空氣能熱水器在工作原理上與制冷機一致。歸納出相同工作原理的還包括冰箱、空調(diào)等?？諝饽軣崴髯畲蟮膬?yōu)點是節(jié)能和環(huán)保。在講解電磁感應(yīng)、渦電流時提出問題：“為什么在高頻電路中可以用空心導(dǎo)線代替實心導(dǎo)線”，當學(xué)生理解趨膚效應(yīng)后，問題迎刃而解。引導(dǎo)學(xué)生利用數(shù)學(xué)知識解決已經(jīng)建立模型的物理問題，感受高等數(shù)學(xué)在物理學(xué)中的重要性，同時還要強調(diào)所包含的物理意義。在教學(xué)中引入物理學(xué)史，使學(xué)生了解物理學(xué)的發(fā)展進程，了解物理學(xué)家科學(xué)探索道路的歷程，激發(fā)學(xué)生探索知識的欲望和沖破舊思想的創(chuàng)新精神[3]。例如，普朗克“離經(jīng)叛道”地提出能量量子化，解釋了黑體輻射的實驗結(jié)果，使得近代物理蓬勃發(fā)展。愛因斯坦突破傳統(tǒng)思想的束縛，放棄了當時公認的牛頓時空觀和伽利略變換，拋棄了以太假說，創(chuàng)立了全新的時空觀。另外，針對我校大班授課并且學(xué)時較少的情況，安排時間進行課外輔導(dǎo)，開設(shè)科學(xué)新技術(shù)類選修課，多渠道、多角度地增加師生交流。鼓勵一些已經(jīng)具有創(chuàng)新意識的學(xué)生提出創(chuàng)新的想法。

改變評價學(xué)生成績的機制。采取平時分項考核與期末綜合考試相結(jié)合的方式。學(xué)生的平時成績包括：課堂討論表現(xiàn)、平時作業(yè)情況、小測驗、小論文撰寫等。通過課堂討論，對學(xué)生進行發(fā)散思維訓(xùn)練，學(xué)生們暢所欲言、互相啟發(fā)，加深對知識的理解，在有限的時間內(nèi)提出數(shù)量眾多的創(chuàng)造性設(shè)想。為了進一步啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新理念，要求學(xué)生對教學(xué)過程中涉及的某一現(xiàn)象或某一理論撰寫小論文提出自己的觀點。學(xué)生通過査找資料，收集相關(guān)信息及素材，與教師研究討論完成小論文，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新地應(yīng)用所學(xué)知識的能力。

1.2 多媒體網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)

大學(xué)生接受新事物、新方法的能力很強，是最容易接受線上教育的群體。利用網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和創(chuàng)新意識。我們建立了大學(xué)物理微信公眾號，為學(xué)生搭建了一個自主學(xué)習(xí)的平臺，平臺上有教學(xué)文件(教學(xué)內(nèi)容、學(xué)習(xí)建議)、教學(xué)資源(習(xí)題及答案、課件、應(yīng)用練習(xí))、知識拓展(物理前沿、天文天體、軍事科技、物理小識、微慕在線)等欄目。課題組老師還錄制了大學(xué)物理在線課程，同時推薦給學(xué)生一些國家級精品共享課程。通過線上學(xué)習(xí)，擴大了學(xué)生的視野，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，對創(chuàng)新能力的培養(yǎng)也很有幫助。

2 相關(guān)實踐教學(xué)

大學(xué)物理實驗是大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容的有力補充。我校采取開放式實驗教學(xué)模式，不僅對實驗室在時間、儀器設(shè)備上開放，而且在實驗設(shè)計和方法上也開放，并且錄制了大學(xué)物理實驗在線課程。將實驗室的資源公布到網(wǎng)上，學(xué)生可以根據(jù)專業(yè)和興趣進行網(wǎng)絡(luò)選課。在實驗項目上除了驗證性實驗以外，還增加了邁克爾遜干涉儀測空氣的折射率、電表改裝、光的色散研究等設(shè)計性、綜合性實驗。通過實驗，學(xué)生不僅能夠深化對理論知識的理解和掌握，還可以增強他們的實驗?zāi)芰蛣?chuàng)新能力，培養(yǎng)創(chuàng)造意識和創(chuàng)新精神。

3 結(jié)語

國家需要創(chuàng)新型人才，大學(xué)物理在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)與創(chuàng)新能力中起到重要作用。課題組通過改革教學(xué)體系、教學(xué)方法、考核機制、實驗教學(xué)、增加多媒體線上教學(xué)等激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，培養(yǎng)其創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。課題組將持續(xù)跟蹤改革的效果，在教學(xué)實踐中不斷完善和修正，以促進學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的提高。