大學物理教學中培養學生創新能力的研究

摘要：創新能力的形成和發展是后天培養與實踐的結果。從當前大學物理教學中的主要問題出發，淺析了對大學物理創新能力培養的認識，探討了激發學生學習大學物理興趣、改革課堂教學模式、利用科技成果使物理概念和物理思想具體化、課堂教學中留給學生足夠的思考空間以及引入物理學史等方面對培養創新能力的作用。

關鍵詞：大學物理教學；創新能力；教學模式；空間；物理學史

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）23-0090-02

國家的發展離不開創新人才，全面建設小康社會宏偉目標的實現迫切需要大量的創新人才。中國是一個世界制造大國，如何從世界制造大國提升為世界制造強國，甚至是創新大國、創新強國，如何培養適應國家發展需要的創新人才，是當前高等教育面臨的一個重大課題。目前學生普遍存在創新能力不強的現象，尤其是20世紀90年代末以來，我國的高等教育得到了大規模的發展，并且迅速從精英教育向大眾化教育發展，學生創新意識和創新能力的問題顯得愈加突出。因此，培養學生的創新意識、創新素質和創新能力成為當前我國高校教學改革的關鍵。

創新能力是一種心理潛能，人皆有之，然而它的形成和發展是后天培養和實踐的結果。[1]國內各個高校也采取各項措施著力培養學生的創新意識和創新素質，提高學生的創新能力。就大學物理方面而言，清華大學在原有大學物理教學內容的基礎上增加了不少內容來拓展學生的創新意識，比如：結合自然界中幾種力，簡單介紹弱電統一理論；講動量守恒時，聯系中微子的發現；在講電磁學時，介紹宏觀世界、微觀世界、宇觀世界、生命世界的磁現象等。[2]華中理工大學對大學物理教學改革的做法是：在不增加學時的前提下，適當引入引力與黑洞、守恒定律與空間技術、超導與全息、信息光學等內容，努力培養學生的創新意識和創新思維，促使他們創新能力的提高。[3]

大學物理作為理工科專業的基礎課，在教學過程中優化學生的知識結構、培養他們的創新意識和創新能力顯得尤為重要。

一、當前大學物理教學中的主要問題

第一，由于急功近利的思想以及大學物理無用論在學生中的定性思維，尤其是認為學好大學物理對今后工作起不到任何作用，有些內容和物理思想與中學物理出現重復的現象，從而使得學生感覺回到了中學時代的枯燥題海中。因此，學生對大學物理課程本身以及大學物理所學的內容缺乏興趣甚至厭惡。沒有興趣，創新能力的培養就成了一句空話。

第二，雖然很長一段時間以來經過了各種各樣的改革，但是教學模式長期以來還是以知識灌輸式為主，強調以教師為中心，課堂模式以講師講授、學生聽取枯燥的理論知識為主，從而抹殺了學生的求知欲，導致學生為了解題、考試而聽課，所以很難培養學生的發散思維。

第三，近年來大學物理課程的學時不斷被壓縮，教師要在更少學時內講完力、熱、電磁和光學，以及近代物理內容，從而增加理論知識的枯燥程度和學生的厭惡情緒，扼殺了教師們改變灌輸式的教學方法以及提高學生的學習效率、創新能力、創造性和探索科學知識的積極性。

二、大學物理創新能力培養的認識

現代科學的高度發達離不開物理學科的發展，物理學科的任何理論或知識的突破都將使得人類社會的歷史巨輪不斷向前推進、人類社會的發展向前邁出一大步，為社會創造更多的價值。理論與知識的突破都需要層出不窮的創新人才，哪個國家擁有更多的創新人才，則這個國家將站在科學與科技的最高峰，獨領風騷于世界。為了適應我國建立創新大國、創新強國的社會要求，在大學物理教學過程中必須要注重學生創新能力的培養，創造一切條件培養學生的創新意識和創新素質，訓練學生對事物的質疑能力和發散性思維，努力提高學生的創新能力。

三、大學物理教學培養創新能力的方法與策略

1.激發學生的興趣，讓他們喜歡物理課程

培養學生的創新能力，必須從學生的興趣入手，只有學生對該課程感興趣才能夠促使他們多思考、多觀察，進而深入研究有關問題。物理學的精髓是它的物理思想，在教學過程中要抓住每一個問題的物理思想，使學生從學習枯燥的解題過程中解放出來，利用物理思想對學生進行循循善誘，促使他們掌握每一個問題的物理思想，并且利用物理思想在生活中發現問題和解決問題，盡可能使學生在掌握物理思想、發現和解決問題的過程中找到樂趣。另外，在相關問題的講解過程中可以適當講述物理學家的趣事和傳記，這樣可以讓學生在進入角色之前對物理學有一定了解，為創新意識的形成和創新能力的培養奠定基礎。

物理學與許多學科有關聯。在傳授學生基本的物理原理與物理思想的同時，也應使學生盡可能多地了解物理新技術的應用與發展，通過培養發散思維等方法，培養他們利用物理學知識解決相關問題的能力，讓他們摒棄物理課程無用論的想法。

2.改革課堂教學模式

提高學生的創新能力、培養創新人才，離不開教學。教學是培養創新人才的主要渠道。愛因斯坦說過：教學過程中，擺在首位的不是知識本身，而是培養學生獨立思考和獨立創新的能力。然而，雖然很多高校在教學模式上進行了各種改革，但是長期以來，教學模式依舊不能徹底擺脫灌輸式的知識傳授方式，尤其是在中學時代，學生們已經在腦海里形成了一種思維定勢：教師講課，學生照葫蘆畫瓢。因此，在大學物理課堂教學中要積極改變傳統的教學理念，創造各種機會使學生興致勃勃地參與到課堂活動中來，使學生認識到不是為了通過考試來上大學物理課，而是學習思想、方法和知識，使他們主動學習大學物理，同時鼓勵他們多對各種問題和原理提出質疑并在質疑中提高自己的能力，培養他們的發散思維。

3.Flash動畫、多媒體演示有機結合

物理學的發展促使現代多媒體教學的誕生。物理教學過程中，有些基本原理和物理思想非常抽象，學生們理解起來很有難度。Flash動畫或者其他多媒體應用于大學物理課堂教學的初衷就是它們可以將枯燥、抽象的概念，復雜的定理、定律的證明以及推導過程變得生動有趣，激發學生的學習興趣。因此，在學時有限的課堂教學中，可以利用Flash動畫或者其他多媒體演示增強學生對基本原理、物理思想的認識和理解，同時又能夠培養他們在觀察過程中思考問題，有利于創新思維的形成和創新能力的培養。生動的Flash動畫和多媒體演示能夠清晰地展示物理現象和反映物理規律，對學生掌握物理思想有很大的促進作用，也能夠幫助學生在專業知識中透過現象尋找本質規律，從而激發學生探究基本原理、物理思想乃至專業領域的技術設計，提高國家產品的科技含量。當然，在有條件的情況下，還可以讓學生開展一些需要獨立判斷和設計的探索性活動。

4.課堂教學中給予學生空間

所謂的空間，就是在課堂教學中為學生留有思考的余地。我國著名核物理學家、中科院院士、復旦大學校長、英國諾丁漢校長楊福家教授主張課堂教學中采取“言猶未盡”的方法傳授科學知識，他告誡教育界同仁：“我們主張‘既講清楚，又不講清楚’‘言猶未盡’的講授方法。”所謂“言猶未盡”的講授方法就是給學生留下思考問題的空間。[4，5]在課堂教學講解基本原理、物理思想的過程中，奉行既講清楚又不講清楚的原則，給學生留下足夠的空間去思考和質疑，訓練學生在課堂內外對物理問題和物理思想深入探索與思考、大膽質疑和勇于創新的精神。質疑精神可以鼓勵學生從教科書、學習指導書以及多媒體課件中尋找錯誤，培養學生的質疑思維以及向權威挑戰的意識。

思考與質疑是發現問題、提出問題的過程，而發現和提出問題是形成創新思維的基礎，分析和解決問題是結果，這有助于激發學生的求知欲，是提高創新能力的動力與源泉。留給學生足夠空間思考問題能夠充分發揮學生在大學物理教學過程中的主體作用，同時又能夠訓練他們的發散思維，激發他們的求知欲和學習大學物理的興趣，進而提高他們用物理思想解決各種實際問題的能力以及創新能力。

5.課堂教學中引入物理學史

物理學史是一門自然科學、人文科學和思維科學等多門科學緊密結合、相互滲透的綜合科學，[6]其內容豐富，是創新素質教育的必備內容，對學生素質的培養具有獨特作用，許多科學家成功與失敗的事跡和教訓也能激發學生的創新意識。物理學史是一個動態的知識體系，該體系包括物理學本身以及美學、哲學和方法論等諸多內容，這些是屬于智慧的一方面。有了智慧，人們才能不斷創新，人類社會才能不斷向前推進。引入物理學史就是讓學生理解科學家們在建立知識過程中的智慧，用物理學史啟迪學生的智慧，為培養他們的創新能力奠定基礎。

物理學界的重大發現和理論突破都是由偉大的科學家完成的，或者是在他們成為偉大科學家之前完成的。他們從事的工作所體現的價值值得人類發揚光大，他們在科學史上高尚的道德情操以及完美健全的人格值得人們敬仰，也對人類社會產生著深遠影響。引入物理學史就是讓科學家們追求科學真理的科學理想和獻身精神影響學生的人生觀、價值觀，用物理學史培養學生的創新素質。

四、結束語

一個國家的創新能力決定了其在國際競爭中的地位，這種競爭歸根到底是創新人才的競爭，落后就會挨打，創新人才是一切資源中最重要的資源。我國的目標是在2020年前建設成為創新型國家，如何培養出大批創新人才是各個高校關注的重大問題。大學物理課堂教學首先要扭轉中學時代留下的定性思維，創造各種條件使得他們對物理課程產生興趣，然后不斷改革和完善教師的上課藝術，應用Flash、多媒體技術和物理學史，采取靈活多變的教學模式培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力，從而達到培養學生的創新意識、創新素質和創新能力的目的。

參考文獻：

[1]吳永萍.大學物理教學中培養學生創新能力的研究與實踐[D].揚州：揚州大學，2007.

[2]賈貴儒.大學物理教學改革的幾個問題[J].現代物理知識，2004，

16（2）：50-53.

[3]周經緯，丘名實，陳甫.大學生的素質培養于大學基礎物理課程的改革[J].海南大學學報（自然科學版），1996，14（4）：357-362.

[4]楊福家.原子物理學[M].北京：高等教育出版社，2008.

[5]程民治，朱愛國，朱仁義，等.試論在基礎物理教學中必須給學生“留下空間”[J].物理與工程，2009，19（2）：44-47.

[6]王立.論物理學史在素質教育中的作用[J].漢中師范學院報（自然科學），2002，20（2）：24-28.

（責任編輯：孫晴）