大學物理實驗教學培養創新能力的探討

王國友+陳光偉+文景

摘要：針對大學物理實驗教學的現狀，本文從教學方法、實驗內容和教學團隊建設等方面探討了如何提高學生創新能力的舉措。

關鍵詞：大學物理實驗；創新意識；創新能力

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）34-0021-02

大學物理實驗是大學生必修的一門重要的基礎課程，它不但具有豐富的實驗思想、方法和手段，而且還提供了綜合性的基本實驗技能訓練，這是培養學生進行科學實驗能力，提高學生科學素質和創新能力的重要基礎。同時，它在培養學生嚴謹的科學思維、創新意識和適應現代科技發展的綜合能力等方面也具有其他實踐類課程不可替代的作用。然而，長期以來傳統的物理實驗教學是一種應試教育，根本不利于培養學生的創新能力，嚴重制約著教學質量的提高和創新型人才的培養。因此，改革現有的實驗教學模式，探索培養大學生的創新精神和創新能力的新方法和新舉措已經勢在必行。

目前大學物理實驗教學存在諸多問題：（1）教學方法過于單一。在物理實驗教學中，教師對實驗目的、原理、步驟和注意事項等詳細講解并做演示實驗，然后學生不假思索地測量數據和完成實驗報告。這種應付式實驗教學枯燥無味，學生沒有學習興趣，抑制了學生的主動性和創造性。（2）學校對實驗不重視，投入經費較少，實驗耗材和維修費用得不到滿足，很難為創新實驗購買其他設備。學校還壓縮實驗課時和物理實驗的學分。這些做法降低了學生對物理實驗的重要性的認識，使學生輕視動手能力和創新能力的培養。（3）教師的教學水平不高、創新能力不強。物理實驗教師的師資力量相對薄弱，高職稱、高學歷教師較少，在研課題項目也少。教師的教學科研水平的高低往往決定了學生創造能力培養的水平，因此，必須提高教師團隊的整體教學科研水平。

本文針對大學物理實驗教學的現狀，采取的新舉措主要體現在以下幾個方面。

一、采用多種教學方法，培養學生興趣

目前的物理實驗教學采取灌輸式的教學方法激發不了學生的學習興趣，不利于創新能力的培養，影響了教學效果的提高。為了使學生掌握物理實驗的基本知識和技能，培養學生的創新意識和創新能力，必須采取靈活多樣的教學方法。（1）采用啟發式、討論式和自主式教學模式。從學生制定實驗方案到整個操作過程，要求學生自主學習物理實驗，教師進行啟發式引導，引導學生體會物理實驗的設計思想，培育創新意識。開展積極有效的討論，討論實驗中出現的一些問題，如討論實驗方案是否正確、實驗結果是否合理、怎樣減小誤差，以及如何改進實驗等。在討論過程中，教師要激發學生主動參與、積極思考，學會發現問題、分析問題和解決問題的能力，促進學生創造性思維的發展。（2）采用計算機、多媒體技術進行教學。重視利用微課來進行課前預習，利用計算機技術來采集和處理數據和演示實驗，利用多媒體計算機進行仿真實驗，采用多媒體和板書相結合的課堂教學，提高學生的學習興趣。

二、開設設計性實驗，培養創新意識

目前的物理實驗教學是教師把實驗目的、原理、步驟、方法等詳細講解，學生可以不加思考就可以完成實驗，結果許多學生做完實驗了對實驗的理解仍然模糊不清，更不用說提高其動手能力和創新能力了，而增加設計性實驗則是提高其創新能力的一種有效方法。設計性實驗是一種介于基礎教學實驗和實際的科學實驗之間，具有對科學實驗的全過程進行模擬性實驗的綜合教學實驗。設計性實驗的基本過程是由教師根據實驗室所擁有的儀器提出設計性實驗題目和要求，學生在教師的指導下自擬題目，查閱相關文獻資料，設計合理的設計方案，選擇實驗儀器進行實驗。教師對學生選擇的設計性實驗提出具體的要求并進行指導，而對一些實驗技術參數、涉及的實驗原理和方法由學生自己通過查閱文獻資料自行解決。學生在查閱文獻資料、按照教師要求設計合理的實驗方案的過程中調動了學生的積極性，鞏固了物理實驗的基礎理論，提高了其知識的綜合運用能力，還有效地提高了學生發現問題、分析問題和解決問題的能力。通過這種綜合性的設計性實驗的學習，激發了學生的興趣，培養了學生的綜合素質和創新能力。

三、豐富實驗內容，培養創新思維

傳統的實驗教學由教師確定具體的實驗項目，學生根據具體的時間安排來實驗室做完實驗即可，不管你喜歡不喜歡，合適不合適，根本沒有選擇的權利。要改變這種狀況，必須對實驗的內容采取新的舉措。（1）精簡基礎性實驗。在保證培養學生的基本技能質量的前提下對實驗項目進行精簡，刪除一些內容較舊、操作簡單的實驗，相應增加一些實驗手段技術先進的綜合性、設計性實驗，提高學生的綜合分析和解決問題的能力，培養學生的創新意識和創新能力。（2）少采用集成化、智能化高的儀器。目前市場上出售的儀器都向著高度智能化的方向發展，這些高度智能化的儀器不乏節約操作時間和提高實驗精度等優點，但對物理實驗原理、物理現象和理論的理解和運用，以及對實際操作技能的培養恐怕難有效果。因此，鼓勵使用相對陳舊的儀器設備進行教學，不要一味追求儀器之新，操作之簡，而要給予學生更多的動手機會，以便其更好地理解實驗原理和內容。如示波器的原理和使用的實驗中，以前是整個裝置放在一個開放的玻璃盒子中，學生通過自己連接線路，調節信號，觀察現象，了解示波器的原理，而現在卻都是數字示波器，原理只能靠想象，根本看不到直觀的東西，其效果可想而知了。再如在電橋測量電阻的實驗中，鼓勵學生采用線式電阻箱組裝電橋進行實驗，這種老式方法比箱式電阻電橋看起來直觀，使學生更容易理解其中的原理和方法。在美國的一些大學中，大學物理實驗所使用的儀器中只有一些如信號發生器、示波器等通用儀器進行購買外，為了少使用集成化儀器，專用儀器多半自制。這一點很值得我們借鑒。（3）拓展新的實驗內容。啟發學生改變常規的實驗內容，培養學生的創造性思維。如楊氏模量測量實驗，采用動態法測完以后，啟發和指導學生自主推導靜態法公式，設計測量方案，擬定測量方法等。此外，還可以啟發學生積極思考現有儀器還可不可以測量其他的物理量等問題，如光的干涉的應用實驗中，啟發學生利用讀數顯微鏡和牛頓環來測量液體的折射率等。

四、加強團隊建設，科研促進創新

要提高大學物理實驗的教學質量，關鍵在于教師。建設一支教學水平高、實踐創新能力強的師資隊伍，是培養學生的創新能力、提高教學質量的重要保證。目前采用的師資隊伍建設的措施主要有以下幾種：（1）要求每個實驗教師必須申請實驗創新項目課題，參與物理實驗教學質量的工程建設及指導學生參加挑戰杯等競賽。（2）以老帶新，選擇教學經驗豐富、教學水平高、實踐能力強的教師對青年教師進行幫扶和指導，要創新能力強的教師指導大家進行創新實驗、撰寫課題和論文、申請專利等。（3）加強技能培訓的同時鼓勵繼續深造。選派教師參加教育部門提供的實驗技能培訓和物理實驗研討會，鼓勵教師考研讀博，進修學習，提高教師的學識學歷水平。（4）加強交流。除了加強實驗室內部教師之間的教學體會、技巧等方面的交流外，還要進一步加強與外校在教學和管理方面的交流，選派教師通過參觀、聽課等活動，學習別人的長處，提高教學團隊的整體水平。

總之，通過對教學團隊的建設，培養出一支高水平的創新能力強的實驗教師隊伍，以便提高學生的創新意識和創新能力，達到提高物理實驗教學質量的目的。

五、結論

通過對大學物理實驗教學采用靈活多樣的教學方法、開設綜合性設計性實驗、豐富實驗內容和加強教學團隊建設的實踐，使大學物理實驗的教與學都得到了整體提升。在教師指導下，促使學生主動探索的實驗教學模式有效地激發了學生的學習興趣，鍛煉了學生的獨立思考和創新意識，提高了學生的創新能力，從而提高了大學物理實驗的教學質量。

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