充分利用物理實驗平臺培養學生創新能力①

摘 要：分析了在物理實驗平臺上培養學生創新能力的教學原則和途徑。指出培養學生創新能力是一項系統工程，需要教師自身具備較強的創新能力，在物理實驗教學中不斷的創新；需要引導學生積極主動的創新；更需要在教育體制上鼓勵學生創新。

關鍵詞：物理實驗 創新能力培養 教學創新

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2014）02（a）-0010-02

我國正處于教育改革的轉型期，當代大學生大部分還是應試教育模式中成長起來，他們經歷和見證了中國的教學改革。許多學生雖然已經在初高中階段積累了非常豐富的書本知識，卻沒有學會如何應用到現實生活中去，理論學習脫離了實踐操作。多數學生習慣了去接受現成的灌輸的知識，而不會獨立思考，不會去探索去發現新的知識，沒有形成自己特有的創新思維方式。還有部分學生過于依賴老師，當遇到復雜問題和困難不能立刻解決的時候，不是自己獨立思考尋找解決問題的辦法，而是直接問老師尋求答案。要對這樣一批只重理論積累而輕視自身的實踐探究和獨立思維能力培養的學生實施創新教育，首先需要重點培養的就是學生的創新意識，鼓勵他們多動手多實踐，在做實驗的過程中逐步提高他們的創新能力[1]。

不可否認創新能力的提升需要有一定的理論知識基礎，實踐經驗以及必要的思維慣性。這些是創新的基礎，能使學生在創新過程中少走許多不必要的彎路，提高創新的效率。一個人如果創新基礎不扎實很難想象他會有多么重要的科技創新。但是研究表明初高中形成的知識體系、經驗和思維慣性對于科技創新會產生極大的負作用。一些不正確的思維習慣會使學生墨守成規而無法拓展思路，難以做出新的嘗試和敏銳洞察新的發現[2～3]。一位獲得諾貝爾獎的科學家曾經說過，知識經驗豐富有一個好處，就是可以為發現新事物打下基礎；但是如果太過了就會僵化，使得他對發生的事情不在敏銳，從而失去了創新發明的機會。

1 在教學中溶入創新

在我國大部分學校普遍采用的實驗課程教學模式是先由老師講授理論知識和演示實驗操作然后學生動手操作實驗。這種傳統教學模式已經被驗證為傳授知識最有效的教學模式[4]。但是這并不是培養學生創新能力的合理方式，這就要求教師在實驗教學中對實驗教學各大構件包括實驗內容、實驗過程以及實驗方法不斷改進，讓整個實驗教學更能激發學生創新思維，而這就需要教師本身具有較強的創新能力。很難想象一位毫無創造性的教師能夠教出多么有創造能力的學生。只有教學中積極創新的教師才能引導學生走進創新殿堂，使學生的創新能力得以大幅提升。要提升學生的創新能力，教師自身的創新能力是至關重要的。

在實驗教學過程，教師應該充分發揮自身創新能力和優勢來激發學生的思維。具有這種能力的教師能夠在課堂上提出新穎的問題，這些問題在書本里是沒有直接給出答案的，需要學生能夠對已有經驗、知識重新思考、加工改造，獲得具有新生性的知識內容，然后通過實驗驗證和解決一些新問題[5]。這樣的實驗教學過程就不單單是讓學生重復教師的演示過程，而是能讓學生感受到創新的無窮魅力，在無形中促進和發展了學生的創新能力、創新品格，因而是富于創造性的教學。富于創造性的教學更易于激發學生積極性，是最受學生的歡迎的。

創新性的實驗教學還需要教師對實驗課程進行創新性的設計。如果只是教師將自己將陳舊的方法到新方法的創新過程說出來，讓學生順著教師的思路思考，按照教師演示的實驗過程進行實驗，雖然不能說對于提高學生能力沒有任何益處的，但這樣的實驗課程設計從本質上還不屬于創新性教學。因為學生創造性的激發才是創造性教學的根本出發點。因此，教師不能只是單純的將新舊知識的聯系一覽無余的講授給學生聽，這種教授方法是沒有創造性的。只有那種把學生引入創新的創新才是教師最重要的創新，才是真正能提高學生創新能力的創新[6]。

2 積極引導鼓勵學生創新

為充分調動學生創新的積極性，學校應該設立開放性實驗室，對有創新想法的學生自由開放。學生在學習和生活中遇到實際問題，可以自己先通過學校圖書館或者網上數字圖書館查找相關內容材料，然后可以自由的確定解決問題的實驗方案，所需儀器設備。學生在開放性實驗室完成實驗過程中遇到的所有問題也都需要自己再去查閱資料后分析解決。在學生獨立的實驗過程中，教師只能起到啟發和引導作用，而不是主導作用或者直接替學生解決問題。在從設計到完成實驗的全過程中，學生的主觀能動性將會得以極大地發揮，學生的獨立操作能力、獨立解決問題能力也能快速提升。開放性實驗教學與現在仍然是主導教學方式的注入式、灌輸式實驗教學相比較，會對培養學生的創新意識能力、創新精神和創新能力起到令人驚喜的效果[7]。

實驗室的開放性是全開放式的：不僅實驗設計和教學方式是開放的，實驗時間也是開放的。學生可以自己確定時間到開放性實驗室進行相關活動。這種實驗室可以成為傳統實驗課程模式的有益補充。因為傳統實驗課程一般都是規定了統一的實驗時間，多數學生只是匆匆忙忙的完成了實驗內容，根本來不及對實驗過程中遇到的問題進行創新思考。這樣的教學很不利于學生創新思維向縱深擴展，而開放性實驗室巧妙的解決了這個問題[8]。著名的華裔科學家楊振寧在回憶他讀初高中的時候就提到他們那時候的學校就已經把實驗室向學生自由開放了。

現在國內部分高校已經開始重視開放性實驗室的建設和實踐，許多高校已建設了硬件設施齊全的開放性實驗室，開設了開放性實驗課程[9]。在實踐過程中，也遇到了很多問題。比如，很多學生還沒有轉變觀念，在做開放性實驗時根本都不知道開放性實驗是干什么的，應該從哪里著手。這主要是因為大部分學生已經習慣了老師講然后自己依葫蘆畫瓢，習慣了不需要自己探索的獲取知識，一旦真正讓學生自主的實驗，他們會覺得無所適從。在這個教學形式轉變的過程中，就需要教師對學生多加鼓勵和引導，實現學生從臨摹實驗到自主創新實驗的轉變。

教師應積極地引導學生發現問題，并以問題為基礎，獨立設計實驗解決問題、驗證結果并得出實驗結論。在學習理論知識的過程中遇到問題，也應鼓勵學生到開放性實驗室去驗證理論結果是否與實驗結果相符[10]。為了讓學生實現從被動接受到主動探索的轉變，教師可以讓他們在實驗前學習一些創新思維方法，如移植法、組合法以及綜合法等等來活躍思維。當開放性實驗室里的現有實驗儀器不能實驗需求時，可以嘗試對實驗設備進行全新的設計或改進，并檢驗成果，如未成功，則再繼續改進。

這種創新實驗過程用圖1可這樣描繪（見圖1）。

在現有教學模式的大環境下，在大學物理教學中如何有效地發揮好開放性實驗的作用，如何引導學生樂意到開放性實驗室實踐和學習，還需要廣大教育工作者不斷地探索和研究。

3 教育體制促進學生創新

現有的教育體制也需要去掉很多扼制學生創新的枷鎖，改變體制促進學生創新。高校可以開設一些拓展和研究類的課程為周邊的初高中學生提供科學素養拓展訓練。高校可與有條件的高中合作，共享實驗設施，創新實驗課程。鼓勵學生從中學甚至小學就開始培養創新能力。多舉行各種課外創新活動，增加大學生參與創新的機會，設立專項學生科研經費，建立形式多樣的開放性實驗室，學生進行創新活動可以獲得相應的學分。

學校應該積極組織學生參加挑戰杯創新科技大賽，并建立創新項目孵化基地為創新項目提供啟動資金。鼓勵教學型教師利用各種機會去相關企業科研單位歷練，增長教師實踐經歷來帶動學生創新。

4 結語

學生的創新能力的培養直接關系到國家強盛和民族興衰，因此，需要物理實驗教育工作者高度的重視。物理實驗教學應該更好地發揮其課程優勢，致力于培養高素質的創新人才。物理實驗教學不光需要教師利用創新智慧來引導學生在探究過程中學會思考創造，也需要在教育制度上激勵學生去創新。培養學生創新能力是一項系統工程，需要教育工作者在物理實驗教育工作過程中不斷總結經驗，不斷創新。

參考文獻

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[10]鄧志宏，夏湘芳，劉歸，等.單縫衍射實驗與模擬結果對比分析[D].湖南工業大學，2010（3）：40.