大学物理教学中学生创新能力培养

摘 要：培养学生的创新能力是建设创新型国家的基石，大学物理教学必须适应时代发展的需要，把创新人才的培养摆在重要的战略位置上。现阶段大学物理教学过程中存在一些问题，必须在教学模式和教学内容两个方面，加以改进，以培养和提高学生的创新能力。

关键词：物理教学；创新能力；培养

中图分类号：G42 文献标志码：A 文章编号：1002-2589（2013）26-0226-03

创新能力是运用知识和理论，在各种实践活动领域中不断提供具有经济价值、社会价值、生态价值的新思想、新理论、新方法和新发明的能力，它是民族进步的灵魂、经济竞争的核心。现阶段高等教育承担着培养高级专门人才、发展科学技术文化、促进社会主义现代化建设的重大任务；提高质量是高等教育发展的核心任务，是建设高等教育强国的基本要求[1]。哈佛大学前校长陆登庭在北京大学演讲时也指出：“在迈向新世纪的过程中，一种最好的教育就是有利于人们具有创新性，使人们变得更善于思考，更有追求的理想和洞察力，成为更完善，更成功的人。”[2]提高人才培养质量则是高等教育的侧重点之一，所以培养具有创新精神和实践能力的人才是很重要的。

科学教育不仅是传输一些实际发生的信息，它必须给学生提供一个知识基础，使他们能够自学，以便解决他们工作时遇到的科学和技术问题；必须让他们对科学本质、科学在社会中的地位有所了解；必须了解科学探索和研究的方法和过程[3]。物理学是整个自然科学和现代工程技术的基础，人类的工业技术革命也是以物理学的发展为基础的。《大学物理》是高校工科各专业必修的一门重要的基础必修课，在物理教学内容中，除经典物理学知识外，还包括近代物理及物理学在科学技术上的应用。在教学过程中，除了需要把一些必要的概念、规律等知识性内容传授给学生，更重要的就是在教学中要把其知识背后所蕴含的创造性思维、实验能力的培养和广泛的工程应用展示出来，以启示学生；同时使学生养成正确的学习方法和较强的自学能力，培养学生的科学精神和健全的人格。所以，《大学物理》课程是培养和提高大学生创新能力和推进创新教育的一个很好的平台，在培养学生的创新能力和探索能力方面起着十分重要的作用。

一、现阶段大学物理教学存在的问题

目前，一般的工科院校的《大学物理》教学过程大多数采用的是传统的模式，是教师以“教”为中心，学生以“学”为主的、较低层次的学习行为相适应的模式。这种模式的特点是以传授知识为目标、以课堂教学为主要教学手段、以教材为主要教学内容来源、以教师为教学主体，存在着重结论、轻过程的特点。在整个教学过程中是以教师的教授为主导的，教师主宰着课堂。在这种情况下，由于学生学习自觉性较差，没有养成好的学习习惯和掌握好的学习方法，不能主动获取知识，他们只能处于“填鸭式”的状态，被动地接受一章又一章的内容，并采用着“背定理、背公式”的方法进行大学物理的学习。这样的学习仅仅停留在表面的记忆上，学得很不扎实，过了不到半年基本忘记的差不多了；同时学生的分析、解决问题的能力，以及创新能力都不能得到锻炼和提高。与此同时，教师在课上或课下设置的习题和作业，其解决过程和内容都是很明确的，基本上是可以通过简单的运用公式而解决的问题，学生在此过程中灵活解决问题的锻炼是不够充分的，没有发挥该有的创造性思维。在这种教育的过程中，学生不断被知识的经验性和规律性所束缚，丧失了独立思考和想象的能力，这样教育出的学生都是标准化的“产品”，毫无个性可言[4]。

因此，为了发挥大学物理教学在培养学生创新能力的功能，需要对大学物理课堂教学模式、内容等方面进行研究和探索，这对提高学生学习积极性、提高学生的综合素质、提高课堂教学实效性具有重要的理论和实践意义。

二、大学物理教学模式的改变

大学生欲突破思维标准化和知识无活力化的禁锢，首先需要在创新思维和创新人格上有所突破，摆脱原来那种“惟师、惟书、惟上”的心理定势，发挥创新精神[5] 。爱因斯坦说过，兴趣是最好的老师。兴趣源于对事物的好奇心，是个体从事创造思维的内驱力。兴趣和动机可以驱使个体集中注意于所从事的创造性活动[6]。学生如果对所学某些知识产生了浓厚的兴趣，他们就会产生强烈的求知欲，就会竭尽所能地去学习和研究。许多学生认为，《大学物理》课程中牵涉及概念、公式和原理太多，特别是加入了高等数学的解题思维，在学习过程中感觉很难理解并且枯燥乏味。因此，如何改变教学模式来调动和激发学生对学习的兴趣，发挥学生的创造性思维，是教师在课堂教学中首先要解决的问题，这也就需要教师须从以下几点做起。

1.课堂设问

课堂教学是培养学生的主战场，而课堂设问是课堂教学的重要组成部分。教师要善于根据不同的授课内容进行设问，鼓励学生大胆发言，不但能激发学生的求知欲和创造欲，锻炼和培养学生的各种思维能力，还能使学生主动投身于物理教学活动中去，从而增加其对物理学习的内在动力。教师同时也可以对学生的反应与回答做以判断，观察学生对物理知识的理解与掌握程度，进而调节教学速度或方式。通常我们会在教学过程中提出一些问题，这些问题有的需要对接下来的教学有所启示，在哪个结合点提出最合适的问题，能够达到启发学生思考的目的，这就需要教师的灵活把握；对于设问的问题，最好具有一定的代表性和趣味性，这样会吸引学生的注意力，激发学生的思考兴趣和探知欲望，直至问题得到最后的解决；在设问的过程中需要注意，有的问题可以由单人来作答，有的问题最好有全体同学一起来思考和讨论，但最后教师一定要对学生的回答做出点评，给大家一个正确的答案；同样，对于不同层次的问题，可以找不同学习水平的学生来作答。特别是学生经常犯错的地方，教师可采用故布“陷阱”的办法，让学生暴露错误，然后再对其错误进行指正，这样学生记忆就会比一般的讲授深刻很多。

2.多媒体教学

传统的教学手段是“粉笔”加“黑板”，这种教学手段对于学生的感知信息得到大量的满足，但对所学知识的感性认识没有得到满足。对于这种情况，教师需要改变教学方法，将多媒体教学引入到课堂教学中。多媒体教学中形象生动的动画和丰富多彩的图片，学生是在传统教学中无法看到的，这样可以吸引学生的注意力，增加学习和思考的兴趣；大量的图、文、声、像被学生所接受，可以加深学生对抽象的物理概念的理解；多媒体课件可以把复杂的、难以描述的物理现象，在屏幕上生动形象地展示出来，极大的增强了教学效果；同时多媒体教学能大大丰富课堂教学的信息容量，提高教学效率，适应当前教学课时普遍偏少的实际情况。但我们需要注意，不能用多媒体教学完全取代传统的黑板式教学，电子教案只是教学过程中的辅助手段，它不能代替传统教学中教师循序渐进的讲解。如：公式中各部分推导的过程、教学中很多例题的处理过程，这些需要教师一步一步的讲解、推导，最好采用传统的教学模式。那么只有将二者有机结合起来，发挥各自的优势，才能更好的激发学生求知欲望，加强学生的创新能力的培养。

3.演示实验

物理学是一门观察、实验和物理思维相结合的科学。在大学物理教学过程中，应使得理论教学与实验教学进行有机结合，要通过一些物理实验的演示，来帮助学生加深对相关物理知识、物理问题的理解和掌握。所以，教师可以在教学过程中应尽量多地借助各种演示实验仪器，将一些操作简单、原理蕴含深刻的演示实验拿到大学物理课上进行演示与讨论，让学生们可以把理论联系实际，培养创新能力。如学习迈克尔逊干涉时，可以把干涉仪搬到教室中，观看调节的过程与成像的结果，让学生们清楚地看到真实的像，明白整个光路的走向，从而加深印象。

对于没有条件的或不太方便仪器，或者是可以进行仿真实验的教学内容，我们可以通过多媒体视频或动画予以播放实验的整个过程，或进行仿真实验，增加学生的学习兴趣。学生在学习原理和看到实验或画面之后，会强烈地把两者结合在一起，使得学习的内容印象深刻。如在讲到热机和制冷机时，教师可以在讲完原理之后，把二者的实验动画播放给学生，看完之后会加深学对两个过程的认识。另外，在教学过程中，教师应该留心身边所处可见的物理实验，这些所处可见的物理实验都可以搬进我们的物理课堂。比如在讲授刚体转动定律这一节的时候，教师可以把教室的门打开，把门当做实验仪器，以相同的或不同的力推动门的不同位置，通过简单的实验演示，让学生清楚明白转动定律的意义与应用。

三、大学物理教学内容的改变

物理教学内容包括经典物理、近现代物理以及物理学在科学技术上的应用。由于大学物理课时的减少，很多院校都把授课的重点放在了经典物理的讲授上。但是，为了提高学生的创新能力，除了传统物理上知识的讲授外，还需要在以下几个方面做些调整。

1. 在物理教学内容中适当增加相关物理学史的知识

1952年，美国哈佛大学的科学史教授霍尔顿编写了一部物理学教材——《物理科学的概念和理论导论》，这部教材被称作是科学教育中的一块里程碑。该书的独创之处，就是充分而有效地利用了科学史和科学哲学，来向学生阐释物理科学的本质。该书的出版引发了美国教育界的震动，推动了美国教育的发展。

物理学史是研究人类对自然界各种物理现象的认识史[7] 。物理学史侧重于说明物理概念、定律、理论的形成与社会、历史背景和生产条件之间的关系，以及物理学家个人的作用，并说明物理思想的发展过程和物理方法的运用，包含着丰富的创新素质教育素材，它集中地体现了人类探索和逐步认识物质世界的现象、特性、规律和本质的历程，最适合用于加强创新能力培养和教育。教师可以在授课过程中，结合授课内容和相应的物理学史，向学生介绍物理学家如何发现问题、分析问题、解决问题的方法与过程，引导学生学感受物理学史的内在精神，很好地促进学生理解科学的本质。同时会刺激学生的求知欲，产生浓厚的学习兴趣，并主动学习相关物理内容。不但能提高教学效果，还能提高和培养学生的创新能力。

2.在物理教学过程中适当介绍现代科学知识

物理学科在探讨自然物质结构和宇宙运动基本规律的过程中，每一次发展所经历的理论上的突破，都伴随着实验技术的前进，引领着科技的发展，甚至于产生了新的学科，并且其原理、实验方法和测量技术已广泛地渗透和运用到各个生产技术领域。为了更加适应当前科技的发展和时代的进步，教师在授课的过程中，除了保证所举例子的及时更新，更要把所讲原理、概念等内容与当今世界的最新发展相联系，介绍给学生。学生在听到这些介绍之后，不但课上会对学习内容产生兴趣、开拓了视野，课后还能在兴趣的驱使下，自己查阅资料了解相关领域的更多内容，提高学习积极性。另外还可以在课时允许的情况下，拿出2～4学时为学生做一个专门的现代物理学应用讲座，介绍当前物理及相关学科的最新发展、一些物理原理在的生产和生活中的最新应用、对人类社会发展有极大推动作用的前沿内容。不但增强了学生的认知欲，对培养他们创新思维也有帮助。

四、结束语

总之，学生的创新能力不是一朝一夕就能培养出来的，这需要教师的辛勤努力，需要教师不断的探索和总结，需要学生的不断努力学习和实践。教师可以遵循“以老师为主导，以学生为主体”的教学原则，完善教学体系与内容，紧随时代和科技发展的步伐，从实际情况出发，为学生创造良好的学习环境和氛围，通过各种手段来提高学生的创新能力，引导学生的思维，不断激发学生学习的积极性、主动性和创造性， 以培养出更多具有创新能力的高素质人才。

参考文献：

[1]教育部.国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）[N].人民日报，2010-07-30.

[2]朱永新，杨树兵.创新教育纲论[J].教育研究，1999，（8）：8-15.

[3]AAAS. The liberal art of science： agenda for action ： the report of the Project on Liberal Education and the Sciences[M].Washington DC，1990：11-12.

[4]王修志，韩自波.论知识经济时代高校创新性人才的培养[J].淮海工学院学报，2011，9（2）：43-45

[5]岳晓东.大学生创新能力培养之我见[J].高等教育研究，2004，25（1）：84-91

[6]Robert J. Sternberg. Successful intelligence： how practical and creative intelligence determine success in life [M].NY： Simon & Schuster.1996.

[7]郭奕玲，沈慧君.物理学史[M].北京：清华大学出版社，2005.

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