依托工程訓(xùn)練中心提升中學(xué)物理教師創(chuàng)新能力的研究與實踐

李瑞華 葛新鋒

摘要：在發(fā)展新興工業(yè)社會的大環(huán)境下，地方高校的工程訓(xùn)練中心具有實踐教學(xué)、科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)推廣三大職能，科學(xué)技術(shù)普及推廣便是其中一項重要的任務(wù)，同時也是滿足初中物理新課標的要求。地方高等院校的工程訓(xùn)練中心和中學(xué)相配合，在教學(xué)過程中運用工程訓(xùn)練中心的資源條件和初中物理教師的教學(xué)和實踐經(jīng)驗，將地方高校的工程訓(xùn)練中心打造成為現(xiàn)代工程實踐教學(xué)示范中心、初中物理教師提高教學(xué)能力的基地、學(xué)生開發(fā)科技作品的創(chuàng)新中心。

關(guān)鍵詞：工程訓(xùn)練中心；初中物理教育；教師；創(chuàng)新能力

中學(xué)物理是基礎(chǔ)教育的重要課程，更是本科及研究生工程類課程的基礎(chǔ)，在中學(xué)物理教育過程中孕育著對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。但目前，物理教育模式比較單一，不重視探究學(xué)習(xí)，導(dǎo)致學(xué)生缺乏主動學(xué)習(xí)的意識，更談不上培養(yǎng)創(chuàng)新能力；現(xiàn)階段的授課方式依然是大班授課，教師為主，學(xué)生被動接受，這種傳統(tǒng)的教學(xué)模式嚴重阻礙了學(xué)生的創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)；初中物理授課內(nèi)容大部分是自然現(xiàn)象的科學(xué)解釋和探索，大部分內(nèi)容都配有相關(guān)的實驗，對于驗證性的實驗，都有具體的實驗內(nèi)容、實驗器材和實驗步驟，學(xué)生可以按部就班地照著做，還有一些為了培養(yǎng)學(xué)生探索未知世界的研究性實驗，由于沒有現(xiàn)成的實驗器材，需要老師協(xié)助學(xué)生共同完成對實驗器材的開發(fā)和實驗步驟的探索，教師引導(dǎo)方式與教學(xué)方法就顯得尤為重要。21世紀教育進入大眾化以后，學(xué)生的思維方式也從精英教育的邏輯思維向形象思維轉(zhuǎn)變，教育尤其是初等教育也應(yīng)該主動適應(yīng)這種轉(zhuǎn)變。但是目前的初中物理教師絕大部分教學(xué)過程仍是以邏輯思維為主，學(xué)生很難適應(yīng)這種思維方式。這種實驗教學(xué)的教學(xué)模式很難培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。因此，教育部出臺了《全日制義務(wù)教育物理課程標準》，新課程標準強調(diào)以物理知識和技能為載體，學(xué)習(xí)探究方法，培養(yǎng)探究精神、實踐能力和創(chuàng)新意識。要培養(yǎng)學(xué)生的探究精神、實踐能力和創(chuàng)新意識，作為知識傳承的教師首先要具備探究精神，豐富的實踐能力和良好的創(chuàng)新意識，而中學(xué)教師多為教育或師范專業(yè)畢業(yè)，在實踐能力方面先天不足，高校的工程訓(xùn)練中心恰恰能在這方面為中學(xué)教師提供實踐場所和指導(dǎo)。

1中學(xué)物理新課標的要求和創(chuàng)新教育的途徑

1.1新課標要求

初中生的物理課程是屬于普及自然科學(xué)知識、提升科學(xué)素養(yǎng)的基礎(chǔ)課，在普及自然科學(xué)知識、提升科學(xué)素養(yǎng)的過程中不僅傳授知識，而且要培養(yǎng)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣、嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度、敏感的創(chuàng)新意識、較強的創(chuàng)新能力。

初中階段的物理課是通過實驗來驗證自然規(guī)律的課程，在實驗的過程中應(yīng)該讓學(xué)生親歷實驗過程，通過實驗掌握科學(xué)知識和學(xué)習(xí)方法，從而提高分析問題和解決問題的能力。

初中階段的物理課要與學(xué)生所處的時代相結(jié)合，做到有據(jù)可依，有“機”可談，緊密聯(lián)系生活實際，聯(lián)系現(xiàn)代科技發(fā)展和技術(shù)應(yīng)用，讓學(xué)生將來能夠?qū)W以致用，培養(yǎng)學(xué)生認知世界的興趣和能力，形成正確的世界觀和對社會的責(zé)任感。

1.2 創(chuàng)新教育的途徑

初中物理教育新課標規(guī)定培養(yǎng)學(xué)生的目標是讓學(xué)生了解最新科學(xué)技術(shù)，知道科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，懂得科學(xué)技術(shù)的原理，形成科學(xué)的觀念。當(dāng)然，物理教師在教學(xué)過程中也要注意使用科學(xué)的教學(xué)方法，合理使用現(xiàn)代信息技術(shù)，讓學(xué)生感受到科學(xué)技術(shù)的發(fā)展帶來的社會進步，科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用給我們的生活帶來的便捷，培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成科學(xué)的學(xué)習(xí)方法、探索科學(xué)的精神和科學(xué)實踐的能力。

1.3 教師的需求

目前中學(xué)的物理教師大部分是師范院校畢業(yè)的，教學(xué)過程中，物理教師理論知識豐富，課堂教學(xué)都很好，但是對中學(xué)生來說，邏輯思維還沒有完全形成，對于物理理論的掌握還是有難度，所以中學(xué)物理教師在上課的過程中還希望通過教具演示的方式使學(xué)生更容易理解一些物理理論。但是大部分物理教師沒有制作教具的能力，即使具有能力也沒有相應(yīng)的工具，“巧婦難為無米之炊”。高校的工程訓(xùn)練中心在這方面正好可以提供相應(yīng)的建議和工具，甚至可以幫助中學(xué)物理教師進行教具制作。

2轉(zhuǎn)型發(fā)展高校工程訓(xùn)練中心的角色定位

2.1 工程訓(xùn)練中心是地方高校轉(zhuǎn)型發(fā)展的需要

當(dāng)我國的高等教育由精英化教育發(fā)展到大眾化教育后，高等教育培養(yǎng)學(xué)生的思維方式也由邏輯思維過渡到了形象思維階段，以其數(shù)量多、規(guī)模大為特征的地方高等院校的發(fā)展陷入了困境，在整個高等教育系統(tǒng)中出現(xiàn)了問題和矛盾：長期的學(xué)術(shù)教育體制下的教師很難適應(yīng)“新工科”的教學(xué)要求；長期以來形成的大學(xué)管理體制對學(xué)生的培養(yǎng)不能滿足職業(yè)和崗位的需求；學(xué)校的學(xué)術(shù)評價標準和社會對畢業(yè)生的需求之間的矛盾；以新經(jīng)濟、新業(yè)態(tài)、新技術(shù)的為標志的社會發(fā)展新階段的知識需求和以學(xué)科為基礎(chǔ)的內(nèi)容安排之間的矛盾。

在當(dāng)前的高等教育中，尤其是針對工科類的地方高校大學(xué)生，其培養(yǎng)模式還是如幾十年一貫的培養(yǎng)模式中，老師上面講，學(xué)生下面昏昏欲睡，教案幾十年不變，結(jié)果是企業(yè)“辛辛苦苦等幾年，學(xué)生職業(yè)能力有缺欠”；老師“辛辛苦苦教幾年，教學(xué)質(zhì)量總是踏步不向前”；學(xué)生“辛辛苦苦讀幾年，走上社會不值錢”。企業(yè)、社會、學(xué)生對高等教育不滿意，說明幾十年一貫制的工程類高等教育培養(yǎng)模式出了問題，必須摸索到適合創(chuàng)新教育的新思想、新觀念，適宜創(chuàng)新教育的新環(huán)境和新氛圍。教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段必須適應(yīng)現(xiàn)階段高等教育的發(fā)展；尤其是實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，從重視程度到實施方式再到內(nèi)容上還是大有可為的。為了適應(yīng)教育部對“新工科”的要求和國際高等工程教育的“回歸工程”的要求，強調(diào)轉(zhuǎn)型發(fā)展，高校紛紛順勢而為，在原金工實習(xí)基地的基礎(chǔ)上建立了工程訓(xùn)練中心。許昌學(xué)院的工程技術(shù)中心就是在這樣的背景下成立的。

2.2 工程訓(xùn)練中心的功能定位

工程訓(xùn)練中心的定位要在滿足學(xué)校轉(zhuǎn)型發(fā)展需要基礎(chǔ)上，根據(jù)自身資源狀況和發(fā)展戰(zhàn)略確定。工程訓(xùn)練中心作為校內(nèi)的實踐教學(xué)基地，擁有齊全的實踐教學(xué)裝備，擁有工程和教學(xué)經(jīng)驗都豐富的教師隊伍。

許昌學(xué)院工程技術(shù)中心在建設(shè)之初就確定了實踐教學(xué)、科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)推廣三個主要職能，科學(xué)技術(shù)普及推廣作為提升社會服務(wù)的一項重要任務(wù)。在教學(xué)實踐過程中培養(yǎng)文科學(xué)生的工程認知，工業(yè)素養(yǎng)和工程素質(zhì)；培養(yǎng)理工科學(xué)生的實踐技能、工藝規(guī)劃和工程能力?？蒲泻图夹g(shù)開發(fā)是圍繞實踐教學(xué)進行的，科技創(chuàng)新與科技競賽亦是對實踐教學(xué)的一種拓展，通過項目或競賽的方式，讓學(xué)生直接參與到實際的研發(fā)與制作當(dāng)中，“真槍實彈”進行學(xué)習(xí)和開發(fā)，能夠激發(fā)學(xué)生的參與熱情，同時也能夠為學(xué)校帶來一定的創(chuàng)新性成果。許昌學(xué)院工程訓(xùn)練中心的社會服務(wù)除了滿足校內(nèi)學(xué)生的實踐教學(xué)和科研開發(fā)之外，還積極對外開放，比如對外開展學(xué)生的（包括中小學(xué)生）工程訓(xùn)練、在職人員工程技術(shù)繼續(xù)教育培訓(xùn)和相關(guān)工程技術(shù)咨詢服務(wù)，這也是高校服務(wù)社會的重要途徑。當(dāng)今社會科技飛速發(fā)展，高新技術(shù)日新月異，及時了解、學(xué)習(xí)和應(yīng)用新技術(shù)以進一步提高生產(chǎn)率，開發(fā)有競爭力的新產(chǎn)品成為科技社會的重要訴求。我們也根據(jù)中學(xué)物理教育的需求，開設(shè)靈活多樣的課程，借助工程訓(xùn)練中心教師的工程技術(shù)、工程實踐經(jīng)驗、學(xué)科背景、學(xué)術(shù)信息渠道和科研合作關(guān)系，指導(dǎo)中學(xué)物理教師開發(fā)出適合初中物理教學(xué)的教具，滿足大眾化教育下學(xué)生學(xué)習(xí)的需要。

3案例

在初中物理上有一個重要的內(nèi)容是安培定則，是表示電流方向和磁場方向之間關(guān)系的定則。安培定則（一）（通電直導(dǎo)線）：右手握住通電直導(dǎo)線，大拇指指向電流的方向，則四指的指向就是磁感線的環(huán)繞方向；安培定則（二）（通電螺線管）：右手握住通電螺線管，四指彎曲與電流方向一致，則大拇指所指的那一端是通電螺線管的N極。

對于初中生來說，這一部分內(nèi)容理解起來稍微有點難度，當(dāng)然借助于多媒體信息（如圖1）也可以說清楚，但畢竟圖片是看得見摸不著，還是很難有身臨其境的感覺，物理教師想把平面的內(nèi)容理解生動形象較為困難，本案例開發(fā)的教具即可解決此類問題。

圖2為本案例開發(fā)的安培定則教具，在PVC管插上LED燈，使之與安培定則線圈纏繞方式一致。上下分別代表兩種線圈纏繞方式：一個為外繞，一個為內(nèi)繞。通過控制燈的亮滅順序，可以形象地模擬演示電流的流動方向，小磁針和兩側(cè)線圈均為實體。采用本技術(shù)方案，方便學(xué)生更加簡易直觀地理解安培定則。圖3為本案例的設(shè)計原理圖。

本案例中的安培定則教具由高校工程訓(xùn)練中心根據(jù)地方中學(xué)的教學(xué)需求開發(fā)，由高校教師、中學(xué)教師以及高校學(xué)生全程參與，力爭將高校的創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式與中學(xué)的創(chuàng)新意識培養(yǎng)相銜接。該教具解決了中學(xué)生理解安培定則困難的問題，有助于教師方便簡單的講授，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，邏輯清晰，突破了教學(xué)難點，取得了顯著成果。另外，教具的開發(fā)過程不單單是鍛煉了高校學(xué)生的動手能力，中學(xué)教師的全程參與也提高了教師本身的創(chuàng)新意識和實踐動手能力，也為提升教師的創(chuàng)新指導(dǎo)能力提供了新思路、新方法。

切實加強中學(xué)教師隊伍建設(shè)，是“十三五”時期教育面臨的一項緊迫任務(wù)。為幫助中學(xué)教師提高思想與業(yè)務(wù)素質(zhì)以及教學(xué)能力、教研能力、科研能力，促進中學(xué)教育教學(xué)質(zhì)量的提高，高校工程訓(xùn)練中心結(jié)合自身優(yōu)勢，契合中學(xué)物理教學(xué)的需要，通過實際項目案例對中學(xué)教師進行創(chuàng)新指導(dǎo)能力的培養(yǎng)，將高校的創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式與中學(xué)的創(chuàng)新意識培養(yǎng)相銜接，有效改進了中學(xué)創(chuàng)新教育教學(xué)模式，提升了中學(xué)教師的創(chuàng)新指導(dǎo)能力。

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