趣味物理實驗開發和大學生創新能力的培養

[摘要]實驗教學是培養學生創新思維，提高學生實踐能力、創新能力的重要途徑之一。文章通過設計開發趣味物理實驗為大學生搭建創新實踐平臺，強化大學生的創新意識，提高學生的實踐創新能力，培養學生的團隊協作精神，增強大學生的自學能力和應用能力等幾方面對大學生創新能力的培養進行了探討。

[關鍵詞]趣味物理實驗；創新思維；創新能力；培養

中圖分類號：G633.7

[基金項目]聊城大學實驗教學與實驗技術研究項目（2010SY16）

一、問題的提出

創新能力的培養是我國教育改革和發展的需要，是我國高校教育改革和發展的方向，也是我國基礎教育課程改革的要求。物理學是一門以實驗為基礎的科學，隨著新課程教學改革的深入開展，物理實驗教學作為教學改革的突破口已成為共識。在新課標下，寓創新教育于物理教學中，將傳授物理知識和培養學生的創新意識、創新思維、創新能力等有機地結合起來是新時期對物理教師提出的更高要求。高等院校師范專業是培養優秀中學教師的搖籃，為學生的未來著想，讓大學生在系統地掌握物理知識、基本技能的同時，培養大學生的實踐創新能力，增強自身的競爭優勢，為畢業后的工作學習打下堅實基礎。設計開發趣味物理實驗是培養學生創新思維和創新能力的有效途徑和手段之一。

二、趣味物理實驗與學生創新能力培養的契合點

趣味物理實驗是以學生現有的知識為基礎，結合學生學習、生活實際，以自然現象和科技知識為素材進行的探索性實驗。自然界和日常生活中的許多奇特、有趣的現象，其中蘊涵著一定的物理知識和原理，讓學生運用所學知識原理對這些現象觀察思考，做出解釋并利用身邊的材料或實驗儀器設計開發成形象、直觀、新穎、巧妙的趣味物理實驗，將物理知識、趣味實驗與科學探究融為一體。趣味物理實驗具有真實直觀、生動形象、現象奇特、方法新穎、集趣味性與知識性于一體的特點，尤其是那些驚險有趣、不可思議的實驗現象，更容易激起學生探究的興趣，深受學生的喜歡。趣味實驗的設計開發能激發出學生創造欲望，實驗現象和實驗過程不僅能使學生自覺得將課堂中學到的知識和生活結合在一起，訓練學生的動手，動腦和觀察、總結的能力，形成良好的科學素養，而且能夠發現問題，探討問題，解決問題，理解、掌握和運用物理知識及規律。學生通過設計趣味實驗學生不僅掌握了物理知識和規律，增強學習物理的興趣，完善和拓展知識結構，還能培養學生的創新思維能力和合作意識，提高學生的觀察能力、動手實踐能力、實驗設計能力、創新能力及科學探究能力，為畢業走上教師工作崗位打下堅實基礎。

三、設計開發趣味物理實驗，培養學生創新能力

1、開發趣味物理實驗，搭建大學生創新平臺

設計開發趣味物理實驗主要是學生根據自己的興趣愛好和特長，自愿報名參加，學生課外時間通過開放實驗室，在現有實驗室設備基礎上，在老師的指導啟發下利用身邊的材料經過整理、設計、挖掘和加工完成的。通過開放實驗室為學生提供了良好的條件，在實驗設計開發過程中充分發揮學生的主體性、主動性，使學生置身于一種富有探索創造性的學習環境，對物理現象自己積極主動地觀察思考，自己做出解釋并對一些實驗儀器提出改進意見或制作建議。實驗的設計開發要求學生體現物理思想，符合科學性原則，不僅僅滿足于獲得一種結論或實驗裝置，重點是讓學生掌握思維過程、思維方法，培養實踐創新能力。學生通過操作大量的實驗，實驗現象和實驗過程不僅能使學生自覺得將所學的知識和生活結合起來，使學生能從中更加熱愛科學，而且能夠發現問題，探討問題，解決問題，理解、掌握和運用物理知識及規律，提高學生的實際操作能力、課堂演示能力以及實驗設計能力，體會科學方法，體驗科學的樂趣，認識物理學的精髓，在工作中敢于創新和善于創新，為走上教師工作崗位奠定了基礎。因此，設計開發的過程是學生認識、探索和完善自身的過程，即培養大學生獨立學習、主動思考、積極探索、勇于創新的過程。

2、開發趣味物理實驗，強化大學生的創新意識

創新意識和創新思維能力是培養創新人才的核心，培養創新意識是創新能力培養的先導。趣味物理實驗的設計開發為學生創設了一種民主、寬松、和諧的氛圍和一個獨立思考的空間，在這個環境中鼓勵學生敢于思考、勤于思考、勇于思考、愉快思考，有效地激發了學生的求知欲和創新意識，一些看似平淡的現象通過學生提出的奇思妙想經優化設計，使實驗效果形象生動、趣味橫生、令人難忘。

設計開發趣味實驗時，對于同一個物理現象，學生觀察、思考的角度、方法不同，可能會得到不同的結果，這些結果可能有簡有繁，可能都是合理的、正確的，甚至都是錯誤的。正是設計開發的多樣性、開放性，促使學生創新思想閃光點的迸發，激勵大學生突破思維定勢進行發散思維，嘗試運用逆向思維等方式、并從中找到觀察、思考問題的角度和思路，使問題簡單化，這有助于大學生創新思維的培養。

創新思維是創新能力的本質要素。培養大學生的創新思維能力光有創新欲望還不夠，還必須結合自己的知識基礎通過科學的思維和想象，才有可能有所突破和創新，因此著力培養大學生的創新思維能力是非常必要的。在大學里通過設計開發趣味物理實驗有意識地培養學生的創造性思維能力，擴展學生的物理思維視角，學生對物理現象的觀察思維能力、物理規律的探究思維能力及物理問題的想象思維能力可逐步得到提高。

3、開發趣味物理實驗，提高學生的實踐創新能力

實踐是創新的集中體現，是實現創新的關鍵。大學生創新能力的培養，實踐能力是重要的環節，實踐能力是創新能力的重要表現。因為無論設計的多么完美，如果沒有實際的動手操作實踐去實現，設想只是空想，無法轉化為創新成果。因此，設計開發趣味物理實驗是一種培養學生創新精神和動手實踐能力的好方法。

設計開發的方法是學生運用所學的物理知識，結合生活實際，根據需要查閱有關文獻，相應地在已有的實驗上進行改革創新，可以借鑒其它場合的一些物理現象，在操作上進行改革，也可以自己設計新實驗裝置和方案，師生共同討論，提出修改建議和需要注意問題，學生獨立完成實驗裝置的制作和方案的完善。設計開發趣味實驗要求學生做到操作安全簡便；器材易得，儀器簡單，容易擺放，可拆卸移動；實驗條件寬松，可人為控制；實驗簡短，現象明顯，可反復驗證。設計開發的趣味物理實驗應做到有利于對物理現象的認識和知識的理解，使實驗更客觀精確地反映客觀規律，排除主觀因素對實驗過程、實驗結論的影響，讓學生親身感受物理知識、規律與日常生活的密切聯系以及物理知識的神奇魅力，感悟自然現象中的物理知識和理論。在整個設計開發過程中，由于教師只進行適當的提示和指導，學生獨立進行思考，查閱相關的文獻資料，綜合各方面的知識和技能，對實驗現象自行分析，對出現的問題，自行解決，并不斷調整、完善，有效地提高了學生的知識運用能力、動手實踐能力和創新能力。

我們還針對不同的學生，選擇不同難度，不同內容的實驗進行設計開發。內容包括中學物理課堂的演示實驗、學生實驗、學生課外實驗，還可以是大學物理實驗，物理競賽、專項知識講座實驗等。

4、開發趣味物理實驗，培養學生的團隊協作精神

開發趣味物理實驗光有物理知識還不夠，有時一個人完成的也不夠完美，因此需要同學間合理分工，發揮每個人的智慧潛能，又要密切配合，集思廣益，使個人智慧與團隊精神有機結合起來，最后取得成功。

在設計開發過程中，有許多環節是需要集體完成的。如有的學生由于思維定式的束縛，實驗的設計得不到滿意的結果，通過集體討論使個人思維轉化為集體思維，思維變得廣闊、靈活和深刻，修改后很快創新設想得到滿意的驗證。

5、開發趣味物理實驗，增強大學生的自學能力和應用能力

開發趣味實驗涉及的知識面很廣，一個看似簡單的實驗往往會牽扯到很復雜、或很高深的科學知識，它需要物理專業知識及學科最新發展的動態，還需要其它學科知識如數字知識、計算機知識等。設計開發趣味物理實驗是一個多學科知識、技能和能力高度融合的過程，廣泛的知識領域和多樣的技能技巧需要學生通過自學和相互交流討論來掌握完成。在開發研制過程中，學生要圍繞實驗和要解決的問題通過網絡查閱文獻資料，還有一些傳統的實驗隨著現代科技的發展與時俱進地進行改革創新，這些需要大量的新技術的應用來完成，這有效地鍛煉和提高了學生獨立思考能力、查閱科技文獻能力、分析問題與解決問題的能力、交流溝通能力、自學能力、利用新知識、新技術及外界資源的能力，這些能力正是學生在以后的學習和工作中所必備的綜合素質，這對于學生以后的發展和提高是大有益處的。

一些物理實驗現象是瞬間完成的或用肉眼觀察非常困難的，還有一些現象效果不明顯，我們可運用現代數字技術、計算機技術對傳統的實驗進行改進創新，借助數字視頻技術清晰地記錄實驗現象進行反復觀察，極大地擴展實驗的可視性和可重復性，計算機的運用使數據的采集與分析更快捷、更準確、更輕松。

趣味物理實驗的設計開發取材簡單，現象有趣，效果顯著。用最低的成本調動了學生的學習熱情，開闊了眼界，拓寬了思路，同時豐富了實驗教學資源，促進了學生自主學習、自主探究，培養了學生的創新思維能力和合作意識，提高了學生動手實踐能力和創新能力。設計開發趣味物理實驗是培養大學生的創新精神和創新能力的途徑之一。培養大學生的創新精神和創新能力是一項系統工程，它需要高校轉變思想和觀念，樹立創新教育的理念，以培養學生的創新意識、創新精神、創新能力為導向，不斷改革人才培養模式，創新教學方法，充分挖掘學生的學習潛能，通過師生共同努力來培養大學生的創新精神和創新能力。

參考文獻

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