大學物理課程教學中培養學生創新能力研究

摘要：大學生創新精神和創新能力的培養是現代高等教育最重要的任務之一。對如何結合大學物理課程實施創新教育，培養大學生的創新能力進行探索研究，總結出融合了發現法教學，物理學史介紹，考核方法改革，小班教學和開放性實驗的大學物理課程創新教學方案。并運用到實踐教學中，取得了良好效果。

關鍵詞：大學物理；創新；能力

作者簡介：尹嵐（1982-），女，湖南衡陽人，南華大學物理教研室，講師，南華大學核技術及應用學院博士研究生。（湖南 衡陽 421001）

基金項目：“南華大學2013年高等教育研究與改革立項課題”（2013ZZ001），“湖南省教育廳規劃課題”（XJK013BGD018）的研究成果。

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）35-0112-02

創新是一個民族進步的靈魂，是國家興旺發達的動力。而高校是創新型人才培養的主要基地，隨著高等教育改革的逐步深入，已有高校開設了創新學課程，[1]通過舉辦各式各樣的科技競賽、科技小組活動來培養學生的創新能力和創新素養。但是，在日常的學科教學中滲透創新教育才是激發學生創新意識、培養創新能力、樹立創新人格最直接最有效的方式。[2]因此，有必要在學科教學過程中探索如何實施創新教育，并付諸實踐。其中大學物理課程因物理學科的自身特點，在創新人才培養上具備獨特優勢。[3]筆者針對如何結合大學物理課程實施創新教育進行探索研究，總結出有利于學生創新能力培養的具體教學方案，并運用到實踐教學中，取得良好效果。方案具體分以下幾個方面：

一、采用布魯納發現法教學，改變灌輸式傳統教學模式

目前，大學物理教學中許多老師只是單一地講授教材中的概念、定律和定理，這樣做僅是積累了學生的知識，不利于他們思維能力的訓練。而發現法教學是以掌握學科的基本結構為內容，把學科的基本概念、原理及特有的研究方法納入教材，并圍繞學習課題準備好假設、驗證用的資料及實驗，老師為指導，學生為主體，探究物理概念的形成過程、物理定律怎樣被發現、物理定理怎樣推導出來、它們的物理意義等問題，并從中學習物理學家們的創新思維，從而拓寬思路，達到培養創新能力的目的。例如在學習帶電粒子在磁場的運動時，首先通過介紹一則關于回旋加速器的新聞報道創設問題情境，激發學生探索帶電粒子在磁場中的運動規律的欲望。然后引導學生把復雜問題簡單化，從帶電粒子速度和磁場正好平行和垂直兩種特殊情況出發，分析速度方向和磁場方向夾任意角的帶電粒子運動就是兩個分運動的合成。學生通過思考和討論就能自行發現在均勻磁場中的一般運動規律。

二、通過介紹物理學史培養學生的創新思維

物理學史其實就是一部創新史，在教學過程中，教師靈活穿插物理學史中一些典型的創新事例，提煉和整理后介紹給學生，通過學習物理學家們發現和提出問題的過程，可以培養學生的質疑精神和提出創新性問題的能力。同時，在分析問題和解決問題的過程中注意體現物理學家們的科學分析方法和思維方法，這有助于提高學生的思維能力和掌握科學方法。例如在學習波動光學時，介紹物理學發展史上關于光究竟是粒子還是波的跨世紀大爭論，科學家們的創新精神和對科學真理的執著追求極大地感染了學生；關于光的本質的思辯過程也對學生科學思維方式形成產生深遠影響。

三、考核方法多元化

對傳統考核方式進行改革。學生成績改為由幾個部分組成：平時作業、創新報告、小論文、課堂討論和期末考試。其中把創新報告、小論文加分加入到學生成績中是對創新教育和教學改革的一個保證。并鼓勵學生在課堂上對教師所授的內容進行質疑、提問，并引導大家展開討論，取得了良好的教學效果。教學過程中同學們經常主動向教師提出對一些問題解決方案的新看法；[4]對同一道題提出不同解法，有些解法常具有創新性（經查文獻，未見該解法的報道）。通過一題多解一題巧解能很好地把學生的發散思維和聚斂思維結合起來，[5]是獲得頓悟和靈感的有效手段，能有效克服學生定向思維的影響，從而發展學生的創新思維能力。在教學實踐中，對學生提交的小論文盡量給予肯定和評價，根據價值和水平給予不同程度的加分。適度引入激勵機制，鼓勵創新，激發學生課堂參與意識和創新欲望，使得課堂教學更加精彩。

四、實行小班教學模式，搭建課程網站，提供培養創新人才的良好平臺

現在大學物理的教學班普遍達到上百人，相比而言小班教學模式更利于每個學生充分主動地參與到教學活動中來。[6]教學活動中教師鼓勵學生提出創新想法，展開課堂討論，并及時給予評價。由于課堂時間有限，通過建立大學物理精品課程網站（http：//61.187.179.69：8081/book-show/flex/book.html？courseNumber=86726068）實現師生交流的課后延續，有教學大綱、授課錄像、互動教學、課件與教案，創新平臺等欄目，為培養創新人才的搭建良好平臺。

五、充分發揮物理實驗對創新能力培養的積極作用

物理學是一門實驗科學，當中的許多原理和結論都來自實驗結果，更為重要的是，實驗充分體現了人類社會的創新發展過程和創新成果，對學生創新能力的培養起著積極重要的作用。但是目前大多數高校物理實驗仍以驗證性實驗為主。2013年已逐步實現了物理實驗設計、教學方式以及時間上的全面開放，學生可以依據在學習中或日常生活中遇到的實際問題結合所學的知識，查閱相關資料，自行設計實驗方案，安排實驗步驟，選擇實驗儀器，分析解決實驗中遇到問題，教師只是從旁適當引導和啟發。這樣的開放性實驗，激發了學生學習的積極性和主動性，培養他們發現問題、解決問題的能力，更重要的是對學生創新能力的培養、創新素養的形成也發揮了積極作用。在設計及實施實驗的過程中，學生要查閱大量的資料，比較若干不同的方案，自己動腦設計出符合實驗邏輯和物理原理的操作步驟等，將真正體會到創新的樂趣。

六、將物理學前沿問題和物理基礎知識相結合

大學物理在啟發學生創新、培養學生創新思維、塑造學生分析和解決問題能力方面有著不可磨滅的作用。但是筆者發現，絕大多數院校的大學物理教材都是沿用傳統物理學教材的知識體系，力熱光電以及原子核物理是主要章節的內容，近代物理和物理前沿相關內容是少之又少，即便出現也是一句話帶過。因此，這些內容會讓學生覺得物理和現實生活脫節，從而喪失學習物理學的興趣，更談不上創新性的培養。但是，往往當教師在課堂或者學術講座上，講述一些類似黑洞、百慕大、航天飛機、納米技術、磁懸浮高速列車等前沿問題的時候，學生是聽得最認真并且反饋是最好的。有許多同學在聽講完畢還會追著筆者表示想深入了解更多相關知識，并有自己的想法與筆者探討。這些也從反饋的角度再次印證了在大學物理教學中，將物理學前沿問題和物理基礎知識相結合的重要性以及它對學生學習過程中產生的深遠影響。因此，在大學物理教學過程中不能一味追求講述完成課本內容就好，應該與時俱進地添加部分當下或者近年來物理學前沿發生和發現的一些重大事件、科研成果和未解之謎，可以從很大程度上激發學生學習和創新的興趣和熱情。

創新教育勢在必行，創新精神和創新素養的培養應該是高校學科教育最重要的任務之一。大學物理作為全國大部分院校都要開設的一門基礎公共課，具有廣泛性和普遍性。本文提出的在大學物理教學中培養學生創新能力的改革思路和方法切實可行，許多兄弟學校同行、本校后續課程老師和廣大學生對筆者進行的教學改革和實踐也給予了充分的肯定，可見這項改革具有較強的現實意義和良好的應用前景。

參考文獻：

[1]李博.大學物理教學中創新教育的研究[D].四川：四川大學，2010.

[2]樊雅平，黃生學.大學物理教學中培養學生創新能力的研究與實踐[J].中國成人教育，2012，（5）：144.

[3]李騰，李漢軍，唐衛紅，等.基于創新能力培養的大學物理教學改革[J].高校理科研究，2012，（7）：42.

[4]楊慶華，胡銀泉.提高學生提出問題能力的教學策略[J].中國職業技術教育，2007，（7）： 63.

[5]樊雅平，黃生學.大學生物理問題意識缺失的原因與對策[J].教育與職業，2009，（24）： 180.

[6]趙凱華.對當前物理教學改革的幾點看法[J].大學物理，2000，（2）.

（責任編輯：王意琴）