大學物理實驗教學中培養學生創新能力的研究

黃雄輝

摘要：眾所周知，物理學是一門建立在實驗基礎之上的自然科學，近代以來，物理學得到了突飛猛進的發展，每一次的發展，均離不開物理實驗的有力推動，例如，新物質的發現及奧秘探究、物理理論向現實技術生產力的轉化等。這給大學物理教學提出了新要求，在大學物理教學中，不斷地以實驗教學激發學生的創新意識，增強創新活力，是引領學生創新的必由之路。本文結合大學物理教學現狀，就大學物理實驗教學培養學生的創新能力做一番系統分析。

關鍵詞：實驗教學；大學物理；創新能力；培養；情感

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）35-0054-02

從本質上說，物理學是一門實驗科學，一部物理學的發展史正是不斷創新的歷史，物理實驗在物理學的發展和改進中發揮了不可替代的巨大作用。本文以人教版大學物理教材為例，就實驗教學中培養大學生的創新能力提出若干策略方法。

一、大學物理實驗室外部環境的營造方法

1.構建和諧、寬松的師生關系。大學生已處于成年階段，并具備較為成熟的判斷力和思維能力，在物理課堂上，師生之間更容易構筑良好的師生關系。在實驗教學中，師生要開展雙邊交流，各抒己見，課堂上允許不同的看法和意見，師生雙方要對每一個實驗問題的看法、認識和觀點，闡明個人的想法，公正、平等地完成探討，并及時以實驗的方式檢驗帶有分歧的問題，為大學生在實驗探究的氛圍中及時發現問題、總結物理規律提供先決條件。

2.營造安全可靠的心理環境。在課堂上，教師要積極創造有利條件讓每名學生均能在互動、溝通及探究中發揮各自的智力優勢，增強每位學生的自信心，并主動投入到緊張的學習中。在實驗教學中，教師要努力放松學生的心理包袱，這是推行創新實驗教學的首個要旨，不能由于學生回答或理解錯誤便遭到負面評估，這樣一來，大家才會全身心地投入到實驗問題的思考之中。也就是說，在“心理安全”的外部課堂環境中才會實現真正的獨立思考，自由拓寬思路，充分地凸顯新思維，讓創新思維得以競相迸發。

二、大學物理實驗教學中培養學生創新能力的有效對策

1.不斷開放實驗教學儀器和設備，增強學生的實踐能力。隨著當代物理科學的進展，實驗測量設備及技術有了明顯的改進，因此，在大學物理課堂中，需持續地豐富實驗教學內容、及時更新測量設備、完善測量手段和方略，為物理實驗教學的順利開展奠定穩固的硬件基礎。為能讓實驗教學跟得上當代物理科學發展的潮流，教師要不斷地更新實驗內容，把一些驗證性實驗變換為自選或自學內容，并加大探究性實驗的比重。與此同時，不少實驗可借由電子計算機變革陳舊的實驗方式，并時刻增強實驗測量的速度及精確度。把這一系列實驗教學系統的基本原理及整體框架告知學生，使其經由實際的操作、測量及觀察深切地領悟到當代物理科學的魅力，并激發學生們對物理實驗奧秘的探究欲望，同時，有助于提高學生的綜合實踐能力。另外，實驗內容的改進需與經典相結合，例如，牛頓環、楊氏模量等實驗均能運用CCD成像系統替代目前的觀察系統，然而，經典的光杠桿法還需進一步研究。

2.培養學生善于從實驗中提出、發現問題的能力。在物理實驗中，問題的發現至關重要，在實驗教學中，學生們通過在實驗操作中發現問題，手腦并用，不斷地在實驗中嘗試、驗證，通過教師適度地引導和激勵，讓學生在實驗中不斷地變換實驗條件，并嚴密地查看實驗現象，最終提出問題。除此以外，學生們還能從實驗指導書中提煉信息，進而發現問題。需強調的是，學生操作實驗后所得到的實驗結果難免與預期結果有所差異，在這種情況下，教師要仔細檢查學生每一環節的操作步驟有無失當，使其在鍥而不舍的探究中培養提出問題及發現問題的能力。

3.培養學生結合實驗分析問題的能力。分析問題是實驗教學的有機組成部分，對實驗現象的科學、合理分析是開啟物理科學殿堂的金鑰匙。分析問題旨在用理論指導實驗，通常，分析問題可采取以下兩種辦法：定量分析及定性分析。教師要在實驗教學中選取若干有代表性的問題和學生共同探討、分析，在分析問題的同時，教師要扮演組織者和引領者，培養學生自主分析實驗問題的能力，在分析的過程中，全體學生會提出多種答案，面對這種情況，教師要悉心聽取學生在分析問題時的思考過程，并留意其出發點，肯定和鼓勵每位學生的獨立思考精神及探究意識，久而久之，學生們便能形成在物理理論的指導下獨立分析問題的基本能力。例如，在分析探討RLC串聯諧振實驗中，對于電路品質因數Q，存在實驗測量值與理論計算值之間的偏差，在電磁學理論的引導下，分析LC的損耗總電阻對電路品質因數測定數值的影響，并將其高頻及低頻時的影響狀況分別開展定量分析，依照定量分析的最終結果，正式決定影響能否修復或忽略。

4.巧妙運用多媒體設備，優化教材結構，注重對實驗的探究。現如今，多媒體以其圖文并茂、視聽結合的優勢特征被廣大物理課堂所應用，變革課堂體系，以經典實驗為基礎，創建多層次的物理教學模式，已經成為實驗教學變革的大勢所趨。為此，教師需不失時機地引入多媒體教學設備，并不斷地優化教材結構，以多媒體輔助實驗教學，幫助學生理解實驗現象，降低實驗理解的難度，將實驗步驟分解，努力破除過往物理教學中“力-熱-光-電-聲”的縱式組織結構，在確保廣大學生掌握實驗技巧的前提下，果斷地忽略掉教材中內容陳舊的實驗，抓住實驗教學的關鍵點，將實驗與物理教學內容加以有效銜接，逐步地增設設計性實驗及綜合性實驗。具體做法：首先，要結合大學物理實驗教學的規范要求，精選傳統實驗，保留對提高實驗操作能力有幫助的經典實驗，忽略掉一些價值較低的實驗；其次，逐步增設設計性實驗及綜合性實驗的比重及難度，以此培養學生的創新思維及探究能力，通過學生對實驗的自行設計，使其充分體會到實驗成敗的經驗教訓，不斷地激發實驗訓練的熱情，提高綜合素養；最后，不但要削減實驗成本，還需強化多媒體輔助設計、采集數據及操作管理等知識的有效滲透及實踐。

大學物理實驗教學更加強調學生自主探究的精神，但是在高中時期，教師在指導物理實驗時，出現主動點撥頻率較高的狀況。為此，教師在指導實驗時，需樹立以學生為本的基本理念，從預習、調試及操作等每個步驟環節均由學生獨立完成，學生在完成實驗后，可借由多媒體動態影像，還原實驗正確的操作經過，使學生們第一時間得知自身實驗設計及操作中的問題與失誤，進而及時加以糾正。

結語：

在大學物理實驗教學中，要培養學生的創新能力，需不斷地為學生創造獨立發現和分析問題、自由操作實驗的機會，引領學生在探究式實驗教學模式中提高創新能力，拓寬物理思維。

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