大學物理教學中學生創新能力培養

李昱材

摘 要：培養學生的創新能力是建設創新型國家的基石，大學物理教學必須適應時代發展的需要，把創新人才的培養擺在重要的戰略位置上。現階段大學物理教學過程中存在一些問題，必須在教學模式和教學內容兩個方面，加以改進，以培養和提高學生的創新能力。

關鍵詞：物理教學；創新能力；培養

中圖分類號：G42 文獻標志碼：A 文章編號：1002-2589（2013）26-0226-03

創新能力是運用知識和理論，在各種實踐活動領域中不斷提供具有經濟價值、社會價值、生態價值的新思想、新理論、新方法和新發明的能力，它是民族進步的靈魂、經濟競爭的核心。現階段高等教育承擔著培養高級專門人才、發展科學技術文化、促進社會主義現代化建設的重大任務；提高質量是高等教育發展的核心任務，是建設高等教育強國的基本要求[1]。哈佛大學前校長陸登庭在北京大學演講時也指出：“在邁向新世紀的過程中，一種最好的教育就是有利于人們具有創新性，使人們變得更善于思考，更有追求的理想和洞察力，成為更完善，更成功的人。”[2]提高人才培養質量則是高等教育的側重點之一，所以培養具有創新精神和實踐能力的人才是很重要的。

科學教育不僅是傳輸一些實際發生的信息，它必須給學生提供一個知識基礎，使他們能夠自學，以便解決他們工作時遇到的科學和技術問題；必須讓他們對科學本質、科學在社會中的地位有所了解；必須了解科學探索和研究的方法和過程[3]。物理學是整個自然科學和現代工程技術的基礎，人類的工業技術革命也是以物理學的發展為基礎的。《大學物理》是高校工科各專業必修的一門重要的基礎必修課，在物理教學內容中，除經典物理學知識外，還包括近代物理及物理學在科學技術上的應用。在教學過程中，除了需要把一些必要的概念、規律等知識性內容傳授給學生，更重要的就是在教學中要把其知識背后所蘊含的創造性思維、實驗能力的培養和廣泛的工程應用展示出來，以啟示學生；同時使學生養成正確的學習方法和較強的自學能力，培養學生的科學精神和健全的人格。所以，《大學物理》課程是培養和提高大學生創新能力和推進創新教育的一個很好的平臺，在培養學生的創新能力和探索能力方面起著十分重要的作用。

一、現階段大學物理教學存在的問題

目前，一般的工科院校的《大學物理》教學過程大多數采用的是傳統的模式，是教師以“教”為中心，學生以“學”為主的、較低層次的學習行為相適應的模式。這種模式的特點是以傳授知識為目標、以課堂教學為主要教學手段、以教材為主要教學內容來源、以教師為教學主體，存在著重結論、輕過程的特點。在整個教學過程中是以教師的教授為主導的，教師主宰著課堂。在這種情況下，由于學生學習自覺性較差，沒有養成好的學習習慣和掌握好的學習方法，不能主動獲取知識，他們只能處于“填鴨式”的狀態，被動地接受一章又一章的內容，并采用著“背定理、背公式”的方法進行大學物理的學習。這樣的學習僅僅停留在表面的記憶上，學得很不扎實，過了不到半年基本忘記的差不多了；同時學生的分析、解決問題的能力，以及創新能力都不能得到鍛煉和提高。與此同時，教師在課上或課下設置的習題和作業，其解決過程和內容都是很明確的，基本上是可以通過簡單的運用公式而解決的問題，學生在此過程中靈活解決問題的鍛煉是不夠充分的，沒有發揮該有的創造性思維。在這種教育的過程中，學生不斷被知識的經驗性和規律性所束縛，喪失了獨立思考和想象的能力，這樣教育出的學生都是標準化的“產品”，毫無個性可言[4]。

因此，為了發揮大學物理教學在培養學生創新能力的功能，需要對大學物理課堂教學模式、內容等方面進行研究和探索，這對提高學生學習積極性、提高學生的綜合素質、提高課堂教學實效性具有重要的理論和實踐意義。

二、大學物理教學模式的改變

大學生欲突破思維標準化和知識無活力化的禁錮，首先需要在創新思維和創新人格上有所突破，擺脫原來那種“惟師、惟書、惟上”的心理定勢，發揮創新精神[5] 。愛因斯坦說過，興趣是最好的老師。興趣源于對事物的好奇心，是個體從事創造思維的內驅力。興趣和動機可以驅使個體集中注意于所從事的創造性活動[6]。學生如果對所學某些知識產生了濃厚的興趣，他們就會產生強烈的求知欲，就會竭盡所能地去學習和研究。許多學生認為，《大學物理》課程中牽涉及概念、公式和原理太多，特別是加入了高等數學的解題思維，在學習過程中感覺很難理解并且枯燥乏味。因此，如何改變教學模式來調動和激發學生對學習的興趣，發揮學生的創造性思維，是教師在課堂教學中首先要解決的問題，這也就需要教師須從以下幾點做起。

1.課堂設問

課堂教學是培養學生的主戰場，而課堂設問是課堂教學的重要組成部分。教師要善于根據不同的授課內容進行設問，鼓勵學生大膽發言，不但能激發學生的求知欲和創造欲，鍛煉和培養學生的各種思維能力，還能使學生主動投身于物理教學活動中去，從而增加其對物理學習的內在動力。教師同時也可以對學生的反應與回答做以判斷，觀察學生對物理知識的理解與掌握程度，進而調節教學速度或方式。通常我們會在教學過程中提出一些問題，這些問題有的需要對接下來的教學有所啟示，在哪個結合點提出最合適的問題，能夠達到啟發學生思考的目的，這就需要教師的靈活把握；對于設問的問題，最好具有一定的代表性和趣味性，這樣會吸引學生的注意力，激發學生的思考興趣和探知欲望，直至問題得到最后的解決；在設問的過程中需要注意，有的問題可以由單人來作答，有的問題最好有全體同學一起來思考和討論，但最后教師一定要對學生的回答做出點評，給大家一個正確的答案；同樣，對于不同層次的問題，可以找不同學習水平的學生來作答。特別是學生經常犯錯的地方，教師可采用故布“陷阱”的辦法，讓學生暴露錯誤，然后再對其錯誤進行指正，這樣學生記憶就會比一般的講授深刻很多。

2.多媒體教學

傳統的教學手段是“粉筆”加“黑板”，這種教學手段對于學生的感知信息得到大量的滿足，但對所學知識的感性認識沒有得到滿足。對于這種情況，教師需要改變教學方法，將多媒體教學引入到課堂教學中。多媒體教學中形象生動的動畫和豐富多彩的圖片，學生是在傳統教學中無法看到的，這樣可以吸引學生的注意力，增加學習和思考的興趣；大量的圖、文、聲、像被學生所接受，可以加深學生對抽象的物理概念的理解；多媒體課件可以把復雜的、難以描述的物理現象，在屏幕上生動形象地展示出來，極大的增強了教學效果；同時多媒體教學能大大豐富課堂教學的信息容量，提高教學效率，適應當前教學課時普遍偏少的實際情況。但我們需要注意，不能用多媒體教學完全取代傳統的黑板式教學，電子教案只是教學過程中的輔助手段，它不能代替傳統教學中教師循序漸進的講解。如：公式中各部分推導的過程、教學中很多例題的處理過程，這些需要教師一步一步的講解、推導，最好采用傳統的教學模式。那么只有將二者有機結合起來，發揮各自的優勢，才能更好的激發學生求知欲望，加強學生的創新能力的培養。

3.演示實驗

物理學是一門觀察、實驗和物理思維相結合的科學。在大學物理教學過程中，應使得理論教學與實驗教學進行有機結合，要通過一些物理實驗的演示，來幫助學生加深對相關物理知識、物理問題的理解和掌握。所以，教師可以在教學過程中應盡量多地借助各種演示實驗儀器，將一些操作簡單、原理蘊含深刻的演示實驗拿到大學物理課上進行演示與討論，讓學生們可以把理論聯系實際，培養創新能力。如學習邁克爾遜干涉時，可以把干涉儀搬到教室中，觀看調節的過程與成像的結果，讓學生們清楚地看到真實的像，明白整個光路的走向，從而加深印象。

對于沒有條件的或不太方便儀器，或者是可以進行仿真實驗的教學內容，我們可以通過多媒體視頻或動畫予以播放實驗的整個過程，或進行仿真實驗，增加學生的學習興趣。學生在學習原理和看到實驗或畫面之后，會強烈地把兩者結合在一起，使得學習的內容印象深刻。如在講到熱機和制冷機時，教師可以在講完原理之后，把二者的實驗動畫播放給學生，看完之后會加深學對兩個過程的認識。另外，在教學過程中，教師應該留心身邊所處可見的物理實驗，這些所處可見的物理實驗都可以搬進我們的物理課堂。比如在講授剛體轉動定律這一節的時候，教師可以把教室的門打開，把門當做實驗儀器，以相同的或不同的力推動門的不同位置，通過簡單的實驗演示，讓學生清楚明白轉動定律的意義與應用。

三、大學物理教學內容的改變

物理教學內容包括經典物理、近現代物理以及物理學在科學技術上的應用。由于大學物理課時的減少，很多院校都把授課的重點放在了經典物理的講授上。但是，為了提高學生的創新能力，除了傳統物理上知識的講授外，還需要在以下幾個方面做些調整。

1. 在物理教學內容中適當增加相關物理學史的知識

1952年，美國哈佛大學的科學史教授霍爾頓編寫了一部物理學教材——《物理科學的概念和理論導論》，這部教材被稱作是科學教育中的一塊里程碑。該書的獨創之處，就是充分而有效地利用了科學史和科學哲學，來向學生闡釋物理科學的本質。該書的出版引發了美國教育界的震動，推動了美國教育的發展。

物理學史是研究人類對自然界各種物理現象的認識史[7] 。物理學史側重于說明物理概念、定律、理論的形成與社會、歷史背景和生產條件之間的關系，以及物理學家個人的作用，并說明物理思想的發展過程和物理方法的運用，包含著豐富的創新素質教育素材，它集中地體現了人類探索和逐步認識物質世界的現象、特性、規律和本質的歷程，最適合用于加強創新能力培養和教育。教師可以在授課過程中，結合授課內容和相應的物理學史，向學生介紹物理學家如何發現問題、分析問題、解決問題的方法與過程，引導學生學感受物理學史的內在精神，很好地促進學生理解科學的本質。同時會刺激學生的求知欲，產生濃厚的學習興趣，并主動學習相關物理內容。不但能提高教學效果，還能提高和培養學生的創新能力。

2.在物理教學過程中適當介紹現代科學知識

物理學科在探討自然物質結構和宇宙運動基本規律的過程中，每一次發展所經歷的理論上的突破，都伴隨著實驗技術的前進，引領著科技的發展，甚至于產生了新的學科，并且其原理、實驗方法和測量技術已廣泛地滲透和運用到各個生產技術領域。為了更加適應當前科技的發展和時代的進步，教師在授課的過程中，除了保證所舉例子的及時更新，更要把所講原理、概念等內容與當今世界的最新發展相聯系，介紹給學生。學生在聽到這些介紹之后，不但課上會對學習內容產生興趣、開拓了視野，課后還能在興趣的驅使下，自己查閱資料了解相關領域的更多內容，提高學習積極性。另外還可以在課時允許的情況下，拿出2～4學時為學生做一個專門的現代物理學應用講座，介紹當前物理及相關學科的最新發展、一些物理原理在的生產和生活中的最新應用、對人類社會發展有極大推動作用的前沿內容。不但增強了學生的認知欲，對培養他們創新思維也有幫助。

四、結束語

總之，學生的創新能力不是一朝一夕就能培養出來的，這需要教師的辛勤努力，需要教師不斷的探索和總結，需要學生的不斷努力學習和實踐。教師可以遵循“以老師為主導，以學生為主體”的教學原則，完善教學體系與內容，緊隨時代和科技發展的步伐，從實際情況出發，為學生創造良好的學習環境和氛圍，通過各種手段來提高學生的創新能力，引導學生的思維，不斷激發學生學習的積極性、主動性和創造性， 以培養出更多具有創新能力的高素質人才。

參考文獻：

[1]教育部.國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）[N].人民日報，2010-07-30.

[2]朱永新，楊樹兵.創新教育綱論[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，韓自波.論知識經濟時代高校創新性人才的培養[J].淮海工學院學報，2011，9（2）：43-45

[5]岳曉東.大學生創新能力培養之我見[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.物理學史[M].北京：清華大學出版社，2005.