在大學物理演示實驗中培養學生的創新思維

郭曉嬌

摘 要： 大學物理演示實驗是培養學生創新思維的有效手段。本文闡述了大學物理演示實驗培養創新思維的可能性，探索了利用大學物理演示實驗培養學生創新思維的新型教學方式和教學模式。

關鍵詞： 大學物理演示實驗 創新思維 教學方式 教學模式

一、引言

新時代的大學物理演示實驗應是聯系書本理論知識與學生科研創新的紐帶，是與理論教學和大學物理分組實驗平行的第三級[1]，是培養學生創新思維的主要途徑之一。

二、大學物理演示實驗介紹

大學物理演示實驗是大學物理教學中的一個重要組成部分，目前國內外大學對物理演示實驗教學非常重視，都已將其引入基礎教學中。演示實驗內容涵蓋了力、熱、光、電等70多個實驗項目，充分演示了物理現象、物理概念、物理規律。這些實驗項目與人類日常生活相貼近，能將抽象的概念具體化，復雜的物理規律淺顯化，更容易被學生感知和接受。演示實驗設計簡單精巧，易操作，穩定性好，集知識性和趣味性于一身，有利于激發學生的好奇心與求知欲，培養其創新思維能力[2]。

三、大學物理演示實驗培養創新思維的可能性

創新思維是使認識或實踐取得突破性進展的思維活動，其本質特征是突破和創新，突破陳舊觀念理論的局限，開辟新概念、新思路、新方法、新領域[3]。大學物理演示實驗就其本身課程特征、教學目的、實驗內容來講，對培養學生創新思維能力極其有利。

1.物理演示實驗課程本身具有創造性。物理學本身就是富于創新精神的學科。實驗作為科學理論檢驗標準和重要組成部分更具有創新精神。在漫長的物理學發展過程中，一代代科學家不拘泥于根深蒂固的觀念，而是運用創新思維掙脫舊框架的束縛完成一次次人類的飛躍[4]。愛因斯坦正是敢于對前人觀點提出質疑，推翻了牛頓的經典力學時空觀，建立了相對論時空觀。

2.物理演示實驗教學目的之一就是培養學生科學邏輯思維方法和解決問題的能力。“授人以魚，不如授人以漁”。科學邏輯思維方法和解決問題的能力遠比物理具體知識內容重要。例如：德國KPK大學物理課程所蘊含的類比法等，能有效地提高學習效率，培養學生的發散和創新思維。除此之外，在實驗中會遇到一系列問題，開放思維、拓展思路在短時間內找出問題，對癥下藥，及時將問題解決，從而培養學生解決問題的能力。

3.物理演示實驗能激發學生的創新意識。大學物理演示實驗開設于大學一、二年級，這一時期的大學生正處于思維活躍、充滿想象力、富于創造性的時期。我們可以充分利用學生的這一特征，為其提供良好的探索創新平臺，激發學生的創新意識，培養學生的動手能力。例如普氏擺演示實驗儀，該儀器利用人眼的視覺差異，使得實際在平面擺動的小球看起來像是在做立體的逆時針的圓錐形擺動。課后有學生發散思維、開動腦筋，制作了創新實驗。如何能讓小球做順時針立體形式的擺動呢？學生把光衰減眼鏡片反轉了180度，結果神奇的現象出現了，小球果然聽話地做順時針立體形式的擺動。雖然這不是多么偉大的創新，但這絕對是創新的萌芽，是創新思維的開端。

四、如何在大學物理演示實驗中培養學生的創新思維

目前，國內大部分高校都已開設大學物理演示實驗課程，但是往往處于一種大學物理附屬品的尷尬地位。由于演示實驗課時少，學生多，投入經費少，實驗儀器數量有限，因此演示實驗教學多以集中演示為主，學生動手實踐機會少，根本沒有時間討論、發散思維，更何談創新。因此，我們要利用現有資源，探究新型演示實驗教學方式和教學模式，達到培養學生創新思維的最終目的。

1.教學方式探索

（1）演示實驗課上每演示完成一個實驗項目應留出充足時間引導學生思考并討論。如果課上時間不夠，則可以課后分組進行討論，真理越辯越明，多討論有利于發現問題，提出創新解決方案。

（2）引導學生捕捉關鍵實驗現象，提出問題，培養學生動手能力。在實驗過程中引導學生捕捉關鍵實驗現象，提出和實驗相關的問題讓學生思考并給出解決方案，鼓勵學生親自動手操作，充分發揮創造性改進實驗裝置或重新設計制作實驗裝置，認識到獲得相似現象的方法并非唯一，切身感受到實驗方案的多樣性。

（3）建立自由創新的實驗環境，營造容忍失敗的創新文化氛圍。以美國貝爾實驗室為例，貝爾實驗室研發環境是自由、開放的，它尊重每個人的興趣、特長和研究方向，給研究人員自由空間，發揮想象，自由的表述學術觀點，鼓勵大家相互交流，開拓思路，為深入研究注入靈感和活力[4]。最重要的是貝爾實驗室能夠容忍研究人員的失敗，并鼓勵他們積極進取繼續研究，正是有了這樣的研究環境，使得貝爾實驗室多年來在通信領域處于領先地位。因此，應吸取經驗一改傳統填鴨式的演示實驗教學方式，為學生營造自由的創新實驗環境。

2.教學模式探索

（1）建設物理演示長廊實驗，建設物理探索演示廳，創建課外學習探索的良好環境。當然這需要相應的資金作為支持，對所在學校的財力有一定的要求[5]。

（2）開放式教學。充分利用課外時間，將演示實驗室定時開放，讓有興趣的學生有充分時間來研究在課堂演示中沒有時間操作的實驗。建設演示實驗網絡空間，可在教務處網絡平臺上實現預約，也可下載手機客戶端預約軟件APP，或建立演示實驗室微信公眾號完成演示實驗室的預約，這樣一來既能節約時間又能強化教學效果，培養學生的創新思維。

（3）開展科技創新活動。例如校大學生物理實驗競賽，全國“挑戰杯”大學生課外學術科技創新大賽等，吸引大批優秀的學生參與進來，既培養學生的科學創新能力，又培養他們的團隊協作精神。

（4）下放設置一些科研題目。在演示實驗室中設置一些具有研究意義的科研題目，為學生提供基本的研究儀器和材料，養成查閱中英文科研文獻的好習慣，增加學生的知識儲備量，培養學生收集處理實驗數據、準確表達實驗結論的語言駕馭能力，同時能提高其科研能力和科研水平。

五、結語

創新精神是科學的生命、科學活動的靈魂。大學物理演示實驗能有效培養學生的創新思維能力，應積極探索大學物理演示實驗的新型教學方式和教學模式，深入挖掘學生的創新潛能，培養出具有創新思想、創新能力和創新精神的高素質創新型人才，以適應科學技術發展的需要，滿足現代社會對創新人才的需求[4]。

參考文獻：

[1]金桂，黃小益.姚敏，等.在大學物理演示實驗教學中培養學生的創新思維能力[J].物理通報，2014（5）：22-25.

[2]鮑志剛，楊慧琴.工科大學物理演示實驗教學探索[J].中國電力教育，2012（12）：99-100.

[3]李彬.通過大學物理實驗培養學生創新思維[J].科技教育.

[4]張豐強，余仲秋.漫談物理學中的科學精神[M].河南人民出版社，2010.

[5]王剛，徐義爽.大學物理演示實驗教學模式分析[J].中國科教創新導刊，2014（13）：107-110.