大學(xué)物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的研究

摘要：創(chuàng)新能力的形成和發(fā)展是后天培養(yǎng)與實(shí)踐的結(jié)果。從當(dāng)前大學(xué)物理教學(xué)中的主要問題出發(fā)，淺析了對大學(xué)物理創(chuàng)新能力培養(yǎng)的認(rèn)識，探討了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)物理興趣、改革課堂教學(xué)模式、利用科技成果使物理概念和物理思想具體化、課堂教學(xué)中留給學(xué)生足夠的思考空間以及引入物理學(xué)史等方面對培養(yǎng)創(chuàng)新能力的作用。

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理教學(xué)；創(chuàng)新能力；教學(xué)模式；空間；物理學(xué)史

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）23-0090-02

國家的發(fā)展離不開創(chuàng)新人才，全面建設(shè)小康社會(huì)宏偉目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)迫切需要大量的創(chuàng)新人才。中國是一個(gè)世界制造大國，如何從世界制造大國提升為世界制造強(qiáng)國，甚至是創(chuàng)新大國、創(chuàng)新強(qiáng)國，如何培養(yǎng)適應(yīng)國家發(fā)展需要的創(chuàng)新人才，是當(dāng)前高等教育面臨的一個(gè)重大課題。目前學(xué)生普遍存在創(chuàng)新能力不強(qiáng)的現(xiàn)象，尤其是20世紀(jì)90年代末以來，我國的高等教育得到了大規(guī)模的發(fā)展，并且迅速從精英教育向大眾化教育發(fā)展，學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的問題顯得愈加突出。因此，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新素質(zhì)和創(chuàng)新能力成為當(dāng)前我國高校教學(xué)改革的關(guān)鍵。

創(chuàng)新能力是一種心理潛能，人皆有之，然而它的形成和發(fā)展是后天培養(yǎng)和實(shí)踐的結(jié)果。[1]國內(nèi)各個(gè)高校也采取各項(xiàng)措施著力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新素質(zhì)，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。就大學(xué)物理方面而言，清華大學(xué)在原有大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上增加了不少內(nèi)容來拓展學(xué)生的創(chuàng)新意識，比如：結(jié)合自然界中幾種力，簡單介紹弱電統(tǒng)一理論；講動(dòng)量守恒時(shí)，聯(lián)系中微子的發(fā)現(xiàn)；在講電磁學(xué)時(shí)，介紹宏觀世界、微觀世界、宇觀世界、生命世界的磁現(xiàn)象等。[2]華中理工大學(xué)對大學(xué)物理教學(xué)改革的做法是：在不增加學(xué)時(shí)的前提下，適當(dāng)引入引力與黑洞、守恒定律與空間技術(shù)、超導(dǎo)與全息、信息光學(xué)等內(nèi)容，努力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維，促使他們創(chuàng)新能力的提高。[3]

大學(xué)物理作為理工科專業(yè)的基礎(chǔ)課，在教學(xué)過程中優(yōu)化學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)、培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力顯得尤為重要。

一、當(dāng)前大學(xué)物理教學(xué)中的主要問題

第一，由于急功近利的思想以及大學(xué)物理無用論在學(xué)生中的定性思維，尤其是認(rèn)為學(xué)好大學(xué)物理對今后工作起不到任何作用，有些內(nèi)容和物理思想與中學(xué)物理出現(xiàn)重復(fù)的現(xiàn)象，從而使得學(xué)生感覺回到了中學(xué)時(shí)代的枯燥題海中。因此，學(xué)生對大學(xué)物理課程本身以及大學(xué)物理所學(xué)的內(nèi)容缺乏興趣甚至厭惡。沒有興趣，創(chuàng)新能力的培養(yǎng)就成了一句空話。

第二，雖然很長一段時(shí)間以來經(jīng)過了各種各樣的改革，但是教學(xué)模式長期以來還是以知識灌輸式為主，強(qiáng)調(diào)以教師為中心，課堂模式以講師講授、學(xué)生聽取枯燥的理論知識為主，從而抹殺了學(xué)生的求知欲，導(dǎo)致學(xué)生為了解題、考試而聽課，所以很難培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維。

第三，近年來大學(xué)物理課程的學(xué)時(shí)不斷被壓縮，教師要在更少學(xué)時(shí)內(nèi)講完力、熱、電磁和光學(xué)，以及近代物理內(nèi)容，從而增加理論知識的枯燥程度和學(xué)生的厭惡情緒，扼殺了教師們改變灌輸式的教學(xué)方法以及提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率、創(chuàng)新能力、創(chuàng)造性和探索科學(xué)知識的積極性。

二、大學(xué)物理創(chuàng)新能力培養(yǎng)的認(rèn)識

現(xiàn)代科學(xué)的高度發(fā)達(dá)離不開物理學(xué)科的發(fā)展，物理學(xué)科的任何理論或知識的突破都將使得人類社會(huì)的歷史巨輪不斷向前推進(jìn)、人類社會(huì)的發(fā)展向前邁出一大步，為社會(huì)創(chuàng)造更多的價(jià)值。理論與知識的突破都需要層出不窮的創(chuàng)新人才，哪個(gè)國家擁有更多的創(chuàng)新人才，則這個(gè)國家將站在科學(xué)與科技的最高峰，獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷于世界。為了適應(yīng)我國建立創(chuàng)新大國、創(chuàng)新強(qiáng)國的社會(huì)要求，在大學(xué)物理教學(xué)過程中必須要注重學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，創(chuàng)造一切條件培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新素質(zhì)，訓(xùn)練學(xué)生對事物的質(zhì)疑能力和發(fā)散性思維，努力提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。

三、大學(xué)物理教學(xué)培養(yǎng)創(chuàng)新能力的方法與策略

1.激發(fā)學(xué)生的興趣，讓他們喜歡物理課程

培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，必須從學(xué)生的興趣入手，只有學(xué)生對該課程感興趣才能夠促使他們多思考、多觀察，進(jìn)而深入研究有關(guān)問題。物理學(xué)的精髓是它的物理思想，在教學(xué)過程中要抓住每一個(gè)問題的物理思想，使學(xué)生從學(xué)習(xí)枯燥的解題過程中解放出來，利用物理思想對學(xué)生進(jìn)行循循善誘，促使他們掌握每一個(gè)問題的物理思想，并且利用物理思想在生活中發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，盡可能使學(xué)生在掌握物理思想、發(fā)現(xiàn)和解決問題的過程中找到樂趣。另外，在相關(guān)問題的講解過程中可以適當(dāng)講述物理學(xué)家的趣事和傳記，這樣可以讓學(xué)生在進(jìn)入角色之前對物理學(xué)有一定了解，為創(chuàng)新意識的形成和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。

物理學(xué)與許多學(xué)科有關(guān)聯(lián)。在傳授學(xué)生基本的物理原理與物理思想的同時(shí)，也應(yīng)使學(xué)生盡可能多地了解物理新技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，通過培養(yǎng)發(fā)散思維等方法，培養(yǎng)他們利用物理學(xué)知識解決相關(guān)問題的能力，讓他們摒棄物理課程無用論的想法。

2.改革課堂教學(xué)模式

提高學(xué)生的創(chuàng)新能力、培養(yǎng)創(chuàng)新人才，離不開教學(xué)。教學(xué)是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的主要渠道。愛因斯坦說過：教學(xué)過程中，擺在首位的不是知識本身，而是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和獨(dú)立創(chuàng)新的能力。然而，雖然很多高校在教學(xué)模式上進(jìn)行了各種改革，但是長期以來，教學(xué)模式依舊不能徹底擺脫灌輸式的知識傳授方式，尤其是在中學(xué)時(shí)代，學(xué)生們已經(jīng)在腦海里形成了一種思維定勢：教師講課，學(xué)生照葫蘆畫瓢。因此，在大學(xué)物理課堂教學(xué)中要積極改變傳統(tǒng)的教學(xué)理念，創(chuàng)造各種機(jī)會(huì)使學(xué)生興致勃勃地參與到課堂活動(dòng)中來，使學(xué)生認(rèn)識到不是為了通過考試來上大學(xué)物理課，而是學(xué)習(xí)思想、方法和知識，使他們主動(dòng)學(xué)習(xí)大學(xué)物理，同時(shí)鼓勵(lì)他們多對各種問題和原理提出質(zhì)疑并在質(zhì)疑中提高自己的能力，培養(yǎng)他們的發(fā)散思維。

3.Flash動(dòng)畫、多媒體演示有機(jī)結(jié)合

物理學(xué)的發(fā)展促使現(xiàn)代多媒體教學(xué)的誕生。物理教學(xué)過程中，有些基本原理和物理思想非常抽象，學(xué)生們理解起來很有難度。Flash動(dòng)畫或者其他多媒體應(yīng)用于大學(xué)物理課堂教學(xué)的初衷就是它們可以將枯燥、抽象的概念，復(fù)雜的定理、定律的證明以及推導(dǎo)過程變得生動(dòng)有趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。因此，在學(xué)時(shí)有限的課堂教學(xué)中，可以利用Flash動(dòng)畫或者其他多媒體演示增強(qiáng)學(xué)生對基本原理、物理思想的認(rèn)識和理解，同時(shí)又能夠培養(yǎng)他們在觀察過程中思考問題，有利于創(chuàng)新思維的形成和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。生動(dòng)的Flash動(dòng)畫和多媒體演示能夠清晰地展示物理現(xiàn)象和反映物理規(guī)律，對學(xué)生掌握物理思想有很大的促進(jìn)作用，也能夠幫助學(xué)生在專業(yè)知識中透過現(xiàn)象尋找本質(zhì)規(guī)律，從而激發(fā)學(xué)生探究基本原理、物理思想乃至專業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)設(shè)計(jì)，提高國家產(chǎn)品的科技含量。當(dāng)然，在有條件的情況下，還可以讓學(xué)生開展一些需要獨(dú)立判斷和設(shè)計(jì)的探索性活動(dòng)。

4.課堂教學(xué)中給予學(xué)生空間

所謂的空間，就是在課堂教學(xué)中為學(xué)生留有思考的余地。我國著名核物理學(xué)家、中科院院士、復(fù)旦大學(xué)校長、英國諾丁漢校長楊福家教授主張課堂教學(xué)中采取“言猶未盡”的方法傳授科學(xué)知識，他告誡教育界同仁：“我們主張‘既講清楚，又不講清楚’‘言猶未盡’的講授方法。”所謂“言猶未盡”的講授方法就是給學(xué)生留下思考問題的空間。[4，5]在課堂教學(xué)講解基本原理、物理思想的過程中，奉行既講清楚又不講清楚的原則，給學(xué)生留下足夠的空間去思考和質(zhì)疑，訓(xùn)練學(xué)生在課堂內(nèi)外對物理問題和物理思想深入探索與思考、大膽質(zhì)疑和勇于創(chuàng)新的精神。質(zhì)疑精神可以鼓勵(lì)學(xué)生從教科書、學(xué)習(xí)指導(dǎo)書以及多媒體課件中尋找錯(cuò)誤，培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑思維以及向權(quán)威挑戰(zhàn)的意識。

思考與質(zhì)疑是發(fā)現(xiàn)問題、提出問題的過程，而發(fā)現(xiàn)和提出問題是形成創(chuàng)新思維的基礎(chǔ)，分析和解決問題是結(jié)果，這有助于激發(fā)學(xué)生的求知欲，是提高創(chuàng)新能力的動(dòng)力與源泉。留給學(xué)生足夠空間思考問題能夠充分發(fā)揮學(xué)生在大學(xué)物理教學(xué)過程中的主體作用，同時(shí)又能夠訓(xùn)練他們的發(fā)散思維，激發(fā)他們的求知欲和學(xué)習(xí)大學(xué)物理的興趣，進(jìn)而提高他們用物理思想解決各種實(shí)際問題的能力以及創(chuàng)新能力。

5.課堂教學(xué)中引入物理學(xué)史

物理學(xué)史是一門自然科學(xué)、人文科學(xué)和思維科學(xué)等多門科學(xué)緊密結(jié)合、相互滲透的綜合科學(xué)，[6]其內(nèi)容豐富，是創(chuàng)新素質(zhì)教育的必備內(nèi)容，對學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)具有獨(dú)特作用，許多科學(xué)家成功與失敗的事跡和教訓(xùn)也能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識。物理學(xué)史是一個(gè)動(dòng)態(tài)的知識體系，該體系包括物理學(xué)本身以及美學(xué)、哲學(xué)和方法論等諸多內(nèi)容，這些是屬于智慧的一方面。有了智慧，人們才能不斷創(chuàng)新，人類社會(huì)才能不斷向前推進(jìn)。引入物理學(xué)史就是讓學(xué)生理解科學(xué)家們在建立知識過程中的智慧，用物理學(xué)史啟迪學(xué)生的智慧，為培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力奠定基礎(chǔ)。

物理學(xué)界的重大發(fā)現(xiàn)和理論突破都是由偉大的科學(xué)家完成的，或者是在他們成為偉大科學(xué)家之前完成的。他們從事的工作所體現(xiàn)的價(jià)值值得人類發(fā)揚(yáng)光大，他們在科學(xué)史上高尚的道德情操以及完美健全的人格值得人們敬仰，也對人類社會(huì)產(chǎn)生著深遠(yuǎn)影響。引入物理學(xué)史就是讓科學(xué)家們追求科學(xué)真理的科學(xué)理想和獻(xiàn)身精神影響學(xué)生的人生觀、價(jià)值觀，用物理學(xué)史培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)。

四、結(jié)束語

一個(gè)國家的創(chuàng)新能力決定了其在國際競爭中的地位，這種競爭歸根到底是創(chuàng)新人才的競爭，落后就會(huì)挨打，創(chuàng)新人才是一切資源中最重要的資源。我國的目標(biāo)是在2020年前建設(shè)成為創(chuàng)新型國家，如何培養(yǎng)出大批創(chuàng)新人才是各個(gè)高校關(guān)注的重大問題。大學(xué)物理課堂教學(xué)首先要扭轉(zhuǎn)中學(xué)時(shí)代留下的定性思維，創(chuàng)造各種條件使得他們對物理課程產(chǎn)生興趣，然后不斷改革和完善教師的上課藝術(shù)，應(yīng)用Flash、多媒體技術(shù)和物理學(xué)史，采取靈活多變的教學(xué)模式培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新素質(zhì)和創(chuàng)新能力的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳永萍.大學(xué)物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的研究與實(shí)踐[D].揚(yáng)州：揚(yáng)州大學(xué)，2007.

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[3]周經(jīng)緯，丘名實(shí)，陳甫.大學(xué)生的素質(zhì)培養(yǎng)于大學(xué)基礎(chǔ)物理課程的改革[J].海南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1996，14（4）：357-362.

[4]楊福家.原子物理學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2008.

[5]程民治，朱愛國，朱仁義，等.試論在基礎(chǔ)物理教學(xué)中必須給學(xué)生“留下空間”[J].物理與工程，2009，19（2）：44-47.

[6]王立.論物理學(xué)史在素質(zhì)教育中的作用[J].漢中師范學(xué)院報(bào)（自然科學(xué)），2002，20（2）：24-28.

（責(zé)任編輯：孫晴）