大學物理實驗課程如何有效地培養學生的創新能力①

摘 要：結合多年教學經驗，對大學物理實驗課程的教學現狀進行分析，提出新的教學模式來培養學生的創新能力。通過三年的教學實踐，表明該模式與傳統教學模式相比在培養學生創新能力方面具有一定優勢。

關鍵詞：大學物理實驗 創新能力 創新意識 教學模式

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2013）09（b）-0013-02

大學教育的目的是培養人才，而且應該是培養具有創新能力的人才[1～2]。在大學教育中實驗課程是培養學生創新能力的不二選擇[3～6]。

通過對實驗現象的觀察和分析，總結出其內在的變化規律，如果這個規律對于學生來說是新的，那么這個過程就是對學生創新能力的訓練。在實驗的操作過程中會出現各種各樣的問題，通過學生個人的思考或者與同學或老師之間的討論來解決這些問題，這個過程也是對學生創新能力的訓練。

在前一種創新能力訓練中，一般不要求學生在上實驗課時就總結實驗現象所對應的變化規律，而是在課后的實驗報告里完成。但是這些變化規律往往都是可以通過查找資料直接得到的，一旦學生通過查找資料或直接參考其他同學的實驗報告得到這個變化規律，就達不到訓練創新能力的目的。而且學生在實驗課后的行為是教師無法控制的，所以此種創新能力訓練不一定能達到預期效果。而在后一種創新能力訓練中，實驗操作過程中出現的問題需要馬上解決，否則會影響后續的實驗操作。由于此時是在實驗課上，所以學生的行為是教師可以控制的。只要教師認真控制課堂，就可以保證每位同學都能進行此種創新能力訓練。

下面我們以大學物理實驗課程為例來探討如何有效地培養學生的創新能力。

1 大學物理實驗課程教學現狀分析

現行大學物理實驗課程教學環節主要分為三部分：課前預習、實驗操作、實驗考核。

1.1 課前預習

預習，一般要求學生寫出書面報告，旨在督促學生課前認真閱讀教材，對實驗內容有一個初步的認識。而大多數學生，在預習時，往往只是盲目的抄寫教材，并沒有認真閱讀、記憶、思考。以至于在課堂提問時，經常出現老師提出問題，學生一臉茫然、不知所措的情景。這樣就會使得預習效果大打折扣，實驗相關知識儲備不足，對創新能力的培養產生不利影響。

1.2 實驗操作

實驗課主要分為三類：基礎性實驗、綜合性實驗和設計性實驗。基礎性實驗和綜合性實驗多為驗證性實驗，往往給出詳細的實驗步驟或課前教師進行相應的演示。學生只要熟讀教材、認真聽講，不需要太多思考，就可以完成實驗，但是這樣做培養學生創新能力的效果較差。設計性實驗在培養學生創新能力上，具有很強的優勢。但考慮到學生實驗水平的參差不齊、教學時數的限制、實驗儀器的損耗等因素，開設設計性實驗具有一定的困難，大多數高校的實驗課程中設計性實驗所占的比例都比較低。

1.3 實驗考核

實驗的考核形式主要為：筆試、操作、口試等。這幾種形式各有利弊。筆試考察范圍全面，但側重理論，只要記住實驗相關內容就能通過考試，無法體現學生的動手能力；操作考試可以直觀的體現學生的動手能力，但考慮到學生的整體水平，一般抽簽考查做過的實驗，學生只要把做過的實驗再重復一遍就可以通過考試，這樣就無法考察學生的創新能力；口試比較靈活，發現問題可以通過追問來進一步了解學生的真實水平，但耗時費力，實施起來比較困難。所以用何種考核方式，能更科學的體現學生的實驗水平和創新能力訓練的效果有待于進一步考慮。

2 培養創新能力必須先調動學習積極性、培養創新意識

在中學的教學過程中，為應付各種考試，學生習慣了多背誦，少創新的學習模式，這種學習模式在很大程度上限制了學生的創新意識，不利于學生創新能力的培養。在這種背景下，各高校要培養學生的創新能力必須先培養學生的創新意識。

大部分學校實驗課成績由平時成績和考試成績構成，平時成績比例高，考試成績比例低，平時成績主要為實驗報告成績、考勤和課堂表現成績。而現在的在校生以90后為主，這些學生的學習目標更加現實，如考研、找工作、獎學金等。所以大部分學生上實驗課的目標很明確，就是拿到分數，對實驗課并沒有太大的興趣，上課缺乏學習積極性。學生平時只要按照實驗步驟完成實驗、上交實驗報告、考前適當復習，基本不需要有任何創新，就可以及格甚至拿到不錯的成績。所以現行的實驗課程如果按以往的教學模式授課顯然無法有效地調動學生的學習積極性，不利于學生創新意識的培養。故而要培養學生的創新意識，則必然先要調動學生的學習積極性。

3 培養學生創新能力的具體做法

由于各高校大學物理實驗課中設計性實驗所占的比例都比較低，所以筆者著重于研究如何在基礎性實驗和綜合性實驗中有效地培養學生的創新能力。具體做法如下。

3.1 課前預習

為了杜絕學生在寫預習報告時只抄不記的現象，筆者建議在預習報告的基礎上增加預習考試。考試內容為實驗預習要求掌握的內容，包括實驗原理、儀器操作規程等。題量不能過大，以學生5～10分鐘能答完為宜。通過預習考試，學生對實驗的理解會更加透徹，有利于實驗過程中創新能力的培養。預習考試的形式為網絡測試，學生可以通過校園網隨時進行，測試通過后才能上課。

3.2 實驗操作

由于學生通過了預習考試，在授課過程中，教師不再需要講解實驗原理等理論知識。節省下來的時間，可以組織學生對預習時的問題進行討論，也可以講解實驗的背景知識以提高學生對本次實驗的興趣。根據實驗的特點也可以適當增加演示實驗內容，如全息照相實驗可組織學生觀察白光全息照片和往屆學生的優秀作品，并進行相應的討論。通過以上工作盡可能的調動學生的學習積極性。

實驗操作過程中，教師只給出簡略的實驗步驟。學生實驗過程中出現的問題，可以通過自己思考、小組討論的方式來解決；如果解決不了，教師可以進行適當引導。在實驗過程中，鼓勵學生在不損壞儀器的基礎上大膽創新，即使學生的想法有誤，也要通過引導使學生找到正確的方向，不能打擊學生的積極性。教師記錄學生的表現，如果上課過程中學生提出問題，并想出比較好的解決方案，教師可根據具體情況給出15分的創新加分，計入總成績。例如，在邁克爾遜干涉儀實驗中，在觀測屏上看到的條紋比較密，數條紋的時候眼睛比較累，為了解決這個問題，有的同學就把觀測屏取下來，直接讓條紋打在身后的白墻上，這樣條紋就變得比較大，數起來不累眼了。

通過課前講解，激發學生的學習興趣，再以分數激勵，加上教師的鼓勵，學生會得到足夠的動力和自信。在這種氛圍下，學生會不斷的發現問題、思考問題、解決問題，不但培養了創新意識，也使得自己的創新能力逐漸得到提高。

3.3 實驗考核

實驗的考核形式為操作考試或創新報告。操作考試，通過抽簽決定學生操作內容，在選題上盡可能選擇開放內容或對平時內容適當修改，以考察學生的操作能力和創新能力。創新報告要求學生對所學內容進行改進、開發實驗儀器的新用途或設計一項實驗，著重考察學生的創新能力。由于平時的實驗過程中學生已經養成了創新意識，為創新報告的完成打下了堅實的基礎。同時，創新報告要求從改進到設計難易分布合理，便于學生根據自己的水平選題。具體選用哪種考核方式還需要充分考慮到學生的實際情況。

3.4 成績

實驗課總成績分值組成為：實驗操作40%、實驗報告20%、考核40%，創新加分5分。實驗操作成績主要為實驗的完成情況及學生的課堂表現；實驗報告成績著重考察學生的數據處理、實驗分析等基本實驗能力；考核辦法視學校的具體情況而定。

通過以上做法，杜絕了學生僅靠照抄、死記硬背獲得好成績的可能性。這樣的成績分布，促使學生更注重平時實驗，學生的表現直接與成績掛鉤，使得學生的學習動力更強，有利于創新能力的培養。

4 總結

通過近三年的教學實踐，具體教學效果如下：

（1）在寫預習報告時，只抄不記、不思考的學生基本沒有了。

（2）通過實驗背景知識的講解和演示實驗，學生對實驗的興趣有了普遍的提高。

（3）由于實驗過程中出現的問題不通過思考就無法解決，就完不成實驗，無法得到理想的成績，所以學生在實驗過程中必須不斷的發現問題、思考問題、解決問題，產生的效果就是學生的創新能力不斷得到了培養。

（4）有老師的鼓勵和創新加分的激勵，提高了學生進行創新的積極性。

（5）學生提出的問題，教師不一定能夠圓滿解決。學生在解決問題時所采用的方法，教師也不一定全部掌握。通過這樣的教學模式，教師的教學水平也在不斷的提高。實現了教學相長，師生共同提高。

教學實踐證明，與傳統教學模式相比，筆者所采用的教學模式在培養學生創新能力方面具有一定優勢。這種教學模式，以課前預習、實驗操作、實驗考核三個環節為根本，利用分數約束學生認真對待實驗的每個環節，減少了學生只靠抄寫、記憶獲得理想成績的可能性，利用課堂討論、演示實驗、創新加分等手段激發學生的學習興趣，提高學生的學習積極性，學生在實驗過程中必須不斷創新才能完成實驗，使學生逐漸形成創新意識，所以能有效地培養學生的創新能力。

參考文獻

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