大學物理實驗教學中學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

羅小霞 謝國亞

【摘 要】 大學物理實驗教學是提高學生實驗能力和科學素養(yǎng)的重要途徑。傳統(tǒng)的實驗教學模式存在著內容重復、缺乏創(chuàng)新、與理論脫節(jié)等問題，影響了學生的良好發(fā)展。文章針對這些問題，探討了如何在大學物理實驗教學中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，具體包括貫徹高水平教學理念、推行創(chuàng)新教學模式、加強師生互動、活化學生創(chuàng)造性思維等等。

【關鍵詞】 大學；物理實驗教學；創(chuàng)新思維；創(chuàng)新能力

一、創(chuàng)新能力與大學物理實驗

（一）創(chuàng)新能力概述

創(chuàng)新是指創(chuàng)造或發(fā)現(xiàn)新思路、新方法、新產品、新服務、新文化、新市場等，能夠帶來實際的經濟或社會價值的過程。創(chuàng)新能力則是指一個人或組織在面對未知挑戰(zhàn)時，能夠產生新思路、新方法、新產品等創(chuàng)新成果的能力。創(chuàng)新能力涉及多個方面，包括原創(chuàng)性、想象力、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、探索性思維、風險意識、合作能力等。創(chuàng)新能力對于個人和組織而言都非常重要，只有不斷創(chuàng)新才能跟上時代的步伐，時刻保持競爭優(yōu)勢。

（二）創(chuàng)新能力在大學物理實驗中的體現(xiàn)

1. 打破傳統(tǒng)思維模式解決問題

傳統(tǒng)教學模式，學生較少參與到實驗過程中，因而不能真實地體驗科學探索的樂趣和創(chuàng)造過程中的挑戰(zhàn)?，F(xiàn)代物理實驗教學更多的是讓學生參與實踐和實驗，以親身體驗培養(yǎng)學生思辨能力以及創(chuàng)新能力。這就需要打破傳統(tǒng)的思維模式和學習方式，讓學生在實踐中自主探索和思考。

例如在傳統(tǒng)力學實驗的學習中，教師通常給出一個標準答案，學生通常只是默默地對結果進行確認，沒有機會去發(fā)現(xiàn)問題或重新考慮哪些問題可以給出更好的解釋。這時，教師可以引導學生從自己的條件和愿望出發(fā)，在實驗中主動探索和思考，例如探討杠桿平衡的原理，而不是簡單地解決杠桿問題所需的固定答案。在這個過程中，學生可以通過思考和交流，打破傳統(tǒng)思維模式，探討實驗現(xiàn)象背后的物理原理。這種交互式的學習方式能夠激發(fā)學生的興趣，提高學生對物理學的思考和學習，大大提高學生的創(chuàng)新思維能力。

2. 用不同的角度看待問題和解決問題

實驗研究時，教師不應該限制學生的思維方向，而應該采取鼓勵和引導的態(tài)度，讓學生自由地探討和創(chuàng)新。比如在高中物理教學中經常會用實驗來驗證牛頓三定律。這個實驗過程相對固定，學生難以展現(xiàn)創(chuàng)新能力。但是在大學物理實驗中，學生可以嘗試用不同的角度看待物理問題，探索未知的領域。例如讓學生研究大氣層中的聲音傳播，通過實驗加深對聲波傳播性質的理解和認識，推動學生尋找解決方案，幫助他們產生更深刻的思考和創(chuàng)新想法。

在實驗中，學生可以學習和探索不同的實驗方法和工具，不斷嘗試搜尋更好的解決方案。例如通過測量物體的密度使學生了解聲學共振法；在電學實驗中，引導學生使用計算機編程和電子技術來研究信號的特性。

3. 尊重學生的實驗思路和探索意愿

學生自主探索和創(chuàng)新的能力，在大學物理實驗中得到了充分的發(fā)揮。同樣的，教師也應該尊重學生發(fā)現(xiàn)事物的思路和想法，并給予支持和鼓勵。他們應該受到鼓勵，去探索自己感興趣的科學問題，提出自己的創(chuàng)造性解決方案。在實驗進行過程中，讓學生自由發(fā)揮，在實驗前提下可以自己獨立地探討問題，獨自思考和解決問題，讓學生有更多的探索空間和思維獨創(chuàng)性。

二、師生在大學物理實驗教學中培養(yǎng)創(chuàng)新能力的作用

（一）教師的作用

1. 知識的傳授和引導

作為教師，必須熟練掌握物理學的基本知識和實驗技能。在實驗教學過程中，教師必須有清晰精確、流利的語言表述能力，能夠將復雜的物理學原理、分析方法和實驗技能轉化為學生容易理解和接受的概念和方法。

教師在物理實驗教學中，應該以講解、演示為線索，讓學生對實驗儀器有一個直觀的認識，并對實驗原理有大致的了解。教師要理解、掌握所教授物理實驗的內容和步驟，讓學生從學習中獲取知識。教師可以通過視頻演示、實物演示等形式，幫助學生理解所學物理實驗的內容、方法、過程和原理。

2. 培養(yǎng)學生的實驗設計和分析能力

真正的物理實驗教學應該以學生為中心，讓學生在自主、自由、積極的環(huán)境中去探索和發(fā)現(xiàn)問題，以此來培養(yǎng)他們的實驗設計和分析能力。教師在實驗教學中，主要負責把握正確的學習方向，并提供建議和指導。

教師應該鼓勵和引導學生的創(chuàng)造性思維，從實驗數(shù)據(jù)中挖掘出更多的信息，并及時進行匯總、分析，進而在實驗中完成自我探索和實踐。教師需要不斷改進和完善實驗教學方式，不斷吸納學生的反饋和意見，并考慮實驗方案的改進和優(yōu)化。

3. 建立互動與交流的教學環(huán)境

在大學物理實驗教學中，教師與學生之間的溝通和交流是至關重要的。教師可以通過傾聽學生的反饋和建議，了解學生的實踐經驗與體會，多次與學生溝通交流，以便不斷提供更好的教育體驗。

建立良好的互動與交流環(huán)境，有助于教師更好地發(fā)揮教學作用。教師還要不斷了解學生的思想、需求和問題，在實驗過程中指導學生進行思考和挑戰(zhàn)，開闊學生的視野。整個實驗過程中，教師與學生的互動和交流也是實現(xiàn)教學目標的必要環(huán)節(jié)。

（二）學生的作用

1. 學生在大學物理實驗教學中的角色

學習者，學生是學習的主體，通過參與實驗來鞏固和加深理論知識。在實驗中，學生能夠感受物理知識的真實性，一些學生難以理解的現(xiàn)象通過實驗可以被直觀地呈現(xiàn)在學生面前。

參與者，學生是參與實驗的主體，他們需要在實驗中積極參與，負責實驗設備的調試與搭建，在實驗中充分探索實驗現(xiàn)象背后的物理規(guī)律。

創(chuàng)造者，在大學物理實驗教學過程中，學生可以提出自己的實驗設計方案，并通過實驗驗證自己的想法。在這個過程中，學生變成了創(chuàng)造者，增強了創(chuàng)新意識和實踐動手能力。

溝通者，在實驗中，學生需要與同學、教師等人進行溝通交流，相互討論和解決問題。溝通不僅可以促進學生之間的團隊合作，還可以促進學生與教師之間的互相理解。這也是學生在大學物理實驗中的一項重要職責。

2. 大學物理實驗教學對學生的作用

能夠增強學生的實驗能力，學生在大學物理實驗教學中需要自己手動搭建實驗設備、調試實驗儀器，并收集實驗數(shù)據(jù)，通過這個過程來提高學生的實驗能力。

能夠增強學生的深度理解，理論知識學好了，要知道如何應用。學生在實驗中可以更深入地了解實驗現(xiàn)象，對所學知識的理解也更加深入。

能夠培養(yǎng)學生的團隊合作意識，在大學物理實驗教學中，學生需要和同學合作完成實驗，進行溝通和交流。增強學生的團隊合作意識，培養(yǎng)學生的團隊精神，有助于他們今后的工作和生活。

能夠提高學生的思維能力，大學物理實驗不僅是對學生實驗能力的考驗，也是對學生思維能力的考驗。學生通過實驗將理論知識與實際問題相聯(lián)系，并且在實驗操作過程中需要做出一些判斷，這可以訓練學生的認知能力和判斷能力，提高他們的思維能力。

能夠培養(yǎng)學生的創(chuàng)造力，大學物理實驗是學生在實驗室進行的標準實驗，學生可以按照自己的思路進行實驗設計。在這個過程中，學生要思考如何驗證自己的想法，這可以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和實踐動手能力。

三、如何在大學物理實驗教學中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力

（一）培養(yǎng)學生的動手能力

大學物理實驗通常包含多個或一系列相關實驗，學生需要在實驗課上進行動手操作和實驗設計。為了更好地培養(yǎng)學生的動手能力，教師應該設計多差異化的實驗，并注重在每個實驗中培養(yǎng)學生的動手能力。實驗講究張弛有度，要分別在技能、步驟等方面進行設計，以達到更好培養(yǎng)學生動手能力的目的。

教師指導是提高學生動手能力的關鍵環(huán)節(jié)。教師不僅要指導學生進行實驗，還要著重在展示和分析實驗時指導學生，體現(xiàn)學生創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力和動手能力的能力。在實驗中出現(xiàn)問題時，教師需要及時提供答案或幫助學生理解并解決問題。教師還要著力培養(yǎng)學生實驗技能，幫助學生掌握實驗方法和技巧。

大學物理實驗需要采用多種教學法來激發(fā)學生的學習興趣，增強學生的動手能力。例如教師可將學生分成小組，然后設置小組展示或小組辯論環(huán)節(jié)，讓學生設計并實施實驗，培養(yǎng)學生的實驗思維和實驗能力。學生可以在實驗過程中獲得與其他學生的互動，增強動手能力和知識共享能力，使學生在實驗中提升自己的創(chuàng)新能力。

（二）活化學生的創(chuàng)新思維

首先，采取全面訓練方法。全面訓練方法是指將課堂教學、實驗操作和實踐體驗相結合，基于科學實驗的基礎和過程，進行多方位、系統(tǒng)化、全方位的探究、探索和實踐。全面訓練方法可以培養(yǎng)學生的基礎能力、實驗能力和實踐能力，得到了教育學、心理學專家的普遍認可。在大學物理實驗教學中采取全面訓練方法，順應學生發(fā)展規(guī)律和潛能，能最大化地發(fā)揮學生的創(chuàng)新思維和實踐能力，從而推動教育創(chuàng)新和科技進步。

其次，需要多元化的方法和技巧。采用多元化的教學方法和技巧，可以促進學生的主動性，增加學生的參與感，增強學生的學習興趣。比如采用案例教學法，幫助學生深入了解物理原理和實驗過程，建立獨立思考和解決問題的能力。此外，模擬實驗、數(shù)值模擬、仿真實驗等技術手段，也可以在一定程度上提高學生的創(chuàng)新能力。

最后，需要注重創(chuàng)新思維的活化。創(chuàng)新思維的活化是指通過創(chuàng)造性的教學設計和組織活動，引導學生在實驗操作和課堂討論中發(fā)揮自己的創(chuàng)新能力。比如在大學物理實驗過程中，引導學生發(fā)現(xiàn)研究問題、探究解決方式的樂趣和重要性，通過許多人和團隊的努力，促進學生學習解決問題的方法。在教學過程中，教師可以通過開展有挑戰(zhàn)性的學生活動，如競賽、實驗室和課程設計，提高學生的智力競爭力、創(chuàng)新能力，活化學生的創(chuàng)新精神。

（三）創(chuàng)新演示實驗和設計性實驗

創(chuàng)新演示實驗是指采取物理實驗的方式，通過新穎的、有創(chuàng)意的展示形式，幫助學生理解物理現(xiàn)象和原理。創(chuàng)新演示實驗通常偏向于強化實驗過程中的創(chuàng)意和創(chuàng)新性，而不是強制實現(xiàn)早期的實驗教學協(xié)議。在創(chuàng)新演示實驗過程中，教師應該選取一些容易調試、比較獨特的物理實驗與學生共同學習，激發(fā)學生的興趣，從而提高學生的學習積極性和創(chuàng)造性。在演示過程中，教師應注重設計，積極與學生討論實驗方案，豐富教學內容。通過創(chuàng)新實驗的開展，學生不僅能了解物理現(xiàn)象的基本原理，增強物理實驗基礎能力，還能掌握實驗的設計技巧與操作方法，促進學生自主創(chuàng)新和批判性思維的發(fā)展。

設計性實驗是指通過創(chuàng)新性的設計物理實驗，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和動手能力。在設計性實驗中，學生需自主設計實驗，并完成實驗設計報告、實驗過程記錄和實驗結果分析等實驗工作，在此過程中，收集實驗數(shù)據(jù)、分析實驗數(shù)據(jù)、加深對知識理解、培養(yǎng)創(chuàng)新能力、提高動手能力是其重要任務。設計性實驗需要學生根據(jù)教師給定的實驗內容，獨立思考和設計實驗方案，并在實驗中尋找創(chuàng)新的解決方法。為了讓學生更好地完成這項任務，教師需要在實驗教學中給予學生足夠的自主權和靈活度，適當?shù)匾龑Ш徒M織學生的實驗創(chuàng)新。通過開展設計性實驗，可以培養(yǎng)學生的分析能力、判斷能力和綜合能力，提高學生的創(chuàng)造性、獨立思考能力和實踐動手能力，為學生未來解決實際問題提供有力的支撐。

四、總結

大學物理實驗教學是培養(yǎng)學生成為具有實驗能力和探究精神的高素質人才的重要途徑。本研究總結了大學物理實驗教學中存在的問題，并提出了一些培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的方法。這些方法包括貫徹高水平教學理念、推行創(chuàng)新教學模式、加強師生互動和構建創(chuàng)新型學習環(huán)境等。這些舉措可以有效促進學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，為未來科技創(chuàng)新事業(yè)培養(yǎng)更多的人才。

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