依托工程訓練中心提升中學物理教師創新能力的研究與實踐

李瑞華 葛新鋒

摘要：在發展新興工業社會的大環境下，地方高校的工程訓練中心具有實踐教學、科學研究和技術開發推廣三大職能，科學技術普及推廣便是其中一項重要的任務，同時也是滿足初中物理新課標的要求。地方高等院校的工程訓練中心和中學相配合，在教學過程中運用工程訓練中心的資源條件和初中物理教師的教學和實踐經驗，將地方高校的工程訓練中心打造成為現代工程實踐教學示范中心、初中物理教師提高教學能力的基地、學生開發科技作品的創新中心。

關鍵詞：工程訓練中心；初中物理教育；教師；創新能力

中學物理是基礎教育的重要課程，更是本科及研究生工程類課程的基礎，在中學物理教育過程中孕育著對學生創新能力的培養。但目前，物理教育模式比較單一，不重視探究學習，導致學生缺乏主動學習的意識，更談不上培養創新能力；現階段的授課方式依然是大班授課，教師為主，學生被動接受，這種傳統的教學模式嚴重阻礙了學生的創新意識與創新能力的培養；初中物理授課內容大部分是自然現象的科學解釋和探索，大部分內容都配有相關的實驗，對于驗證性的實驗，都有具體的實驗內容、實驗器材和實驗步驟，學生可以按部就班地照著做，還有一些為了培養學生探索未知世界的研究性實驗，由于沒有現成的實驗器材，需要老師協助學生共同完成對實驗器材的開發和實驗步驟的探索，教師引導方式與教學方法就顯得尤為重要。21世紀教育進入大眾化以后，學生的思維方式也從精英教育的邏輯思維向形象思維轉變，教育尤其是初等教育也應該主動適應這種轉變。但是目前的初中物理教師絕大部分教學過程仍是以邏輯思維為主，學生很難適應這種思維方式。這種實驗教學的教學模式很難培養學生的創新能力。因此，教育部出臺了《全日制義務教育物理課程標準》，新課程標準強調以物理知識和技能為載體，學習探究方法，培養探究精神、實踐能力和創新意識。要培養學生的探究精神、實踐能力和創新意識，作為知識傳承的教師首先要具備探究精神，豐富的實踐能力和良好的創新意識，而中學教師多為教育或師范專業畢業，在實踐能力方面先天不足，高校的工程訓練中心恰恰能在這方面為中學教師提供實踐場所和指導。

1中學物理新課標的要求和創新教育的途徑

1.1新課標要求

初中生的物理課程是屬于普及自然科學知識、提升科學素養的基礎課，在普及自然科學知識、提升科學素養的過程中不僅傳授知識，而且要培養學生濃厚的學習興趣、嚴謹的科學態度、敏感的創新意識、較強的創新能力。

初中階段的物理課是通過實驗來驗證自然規律的課程，在實驗的過程中應該讓學生親歷實驗過程，通過實驗掌握科學知識和學習方法，從而提高分析問題和解決問題的能力。

初中階段的物理課要與學生所處的時代相結合，做到有據可依，有“機”可談，緊密聯系生活實際，聯系現代科技發展和技術應用，讓學生將來能夠學以致用，培養學生認知世界的興趣和能力，形成正確的世界觀和對社會的責任感。

1.2 創新教育的途徑

初中物理教育新課標規定培養學生的目標是讓學生了解最新科學技術，知道科學技術的應用，懂得科學技術的原理，形成科學的觀念。當然，物理教師在教學過程中也要注意使用科學的教學方法，合理使用現代信息技術，讓學生感受到科學技術的發展帶來的社會進步，科學技術的應用給我們的生活帶來的便捷，培養學生養成科學的學習方法、探索科學的精神和科學實踐的能力。

1.3 教師的需求

目前中學的物理教師大部分是師范院校畢業的，教學過程中，物理教師理論知識豐富，課堂教學都很好，但是對中學生來說，邏輯思維還沒有完全形成，對于物理理論的掌握還是有難度，所以中學物理教師在上課的過程中還希望通過教具演示的方式使學生更容易理解一些物理理論。但是大部分物理教師沒有制作教具的能力，即使具有能力也沒有相應的工具，“巧婦難為無米之炊”。高校的工程訓練中心在這方面正好可以提供相應的建議和工具，甚至可以幫助中學物理教師進行教具制作。

2轉型發展高校工程訓練中心的角色定位

2.1 工程訓練中心是地方高校轉型發展的需要

當我國的高等教育由精英化教育發展到大眾化教育后，高等教育培養學生的思維方式也由邏輯思維過渡到了形象思維階段，以其數量多、規模大為特征的地方高等院校的發展陷入了困境，在整個高等教育系統中出現了問題和矛盾：長期的學術教育體制下的教師很難適應“新工科”的教學要求；長期以來形成的大學管理體制對學生的培養不能滿足職業和崗位的需求；學校的學術評價標準和社會對畢業生的需求之間的矛盾；以新經濟、新業態、新技術的為標志的社會發展新階段的知識需求和以學科為基礎的內容安排之間的矛盾。

在當前的高等教育中，尤其是針對工科類的地方高校大學生，其培養模式還是如幾十年一貫的培養模式中，老師上面講，學生下面昏昏欲睡，教案幾十年不變，結果是企業“辛辛苦苦等幾年，學生職業能力有缺欠”；老師“辛辛苦苦教幾年，教學質量總是踏步不向前”；學生“辛辛苦苦讀幾年，走上社會不值錢”。企業、社會、學生對高等教育不滿意，說明幾十年一貫制的工程類高等教育培養模式出了問題，必須摸索到適合創新教育的新思想、新觀念，適宜創新教育的新環境和新氛圍。教學內容、教學方法、教學手段必須適應現階段高等教育的發展；尤其是實踐性教學環節，從重視程度到實施方式再到內容上還是大有可為的。為了適應教育部對“新工科”的要求和國際高等工程教育的“回歸工程”的要求，強調轉型發展，高校紛紛順勢而為，在原金工實習基地的基礎上建立了工程訓練中心。許昌學院的工程技術中心就是在這樣的背景下成立的。

2.2 工程訓練中心的功能定位

工程訓練中心的定位要在滿足學校轉型發展需要基礎上，根據自身資源狀況和發展戰略確定。工程訓練中心作為校內的實踐教學基地，擁有齊全的實踐教學裝備，擁有工程和教學經驗都豐富的教師隊伍。

許昌學院工程技術中心在建設之初就確定了實踐教學、科學研究和技術開發推廣三個主要職能，科學技術普及推廣作為提升社會服務的一項重要任務。在教學實踐過程中培養文科學生的工程認知，工業素養和工程素質；培養理工科學生的實踐技能、工藝規劃和工程能力。科研和技術開發是圍繞實踐教學進行的，科技創新與科技競賽亦是對實踐教學的一種拓展，通過項目或競賽的方式，讓學生直接參與到實際的研發與制作當中，“真槍實彈”進行學習和開發，能夠激發學生的參與熱情，同時也能夠為學校帶來一定的創新性成果。許昌學院工程訓練中心的社會服務除了滿足校內學生的實踐教學和科研開發之外，還積極對外開放，比如對外開展學生的（包括中小學生）工程訓練、在職人員工程技術繼續教育培訓和相關工程技術咨詢服務，這也是高校服務社會的重要途徑。當今社會科技飛速發展，高新技術日新月異，及時了解、學習和應用新技術以進一步提高生產率，開發有競爭力的新產品成為科技社會的重要訴求。我們也根據中學物理教育的需求，開設靈活多樣的課程，借助工程訓練中心教師的工程技術、工程實踐經驗、學科背景、學術信息渠道和科研合作關系，指導中學物理教師開發出適合初中物理教學的教具，滿足大眾化教育下學生學習的需要。

3案例

在初中物理上有一個重要的內容是安培定則，是表示電流方向和磁場方向之間關系的定則。安培定則（一）（通電直導線）：右手握住通電直導線，大拇指指向電流的方向，則四指的指向就是磁感線的環繞方向；安培定則（二）（通電螺線管）：右手握住通電螺線管，四指彎曲與電流方向一致，則大拇指所指的那一端是通電螺線管的N極。

對于初中生來說，這一部分內容理解起來稍微有點難度，當然借助于多媒體信息（如圖1）也可以說清楚，但畢竟圖片是看得見摸不著，還是很難有身臨其境的感覺，物理教師想把平面的內容理解生動形象較為困難，本案例開發的教具即可解決此類問題。

圖2為本案例開發的安培定則教具，在PVC管插上LED燈，使之與安培定則線圈纏繞方式一致。上下分別代表兩種線圈纏繞方式：一個為外繞，一個為內繞。通過控制燈的亮滅順序，可以形象地模擬演示電流的流動方向，小磁針和兩側線圈均為實體。采用本技術方案，方便學生更加簡易直觀地理解安培定則。圖3為本案例的設計原理圖。

本案例中的安培定則教具由高校工程訓練中心根據地方中學的教學需求開發，由高校教師、中學教師以及高校學生全程參與，力爭將高校的創新能力培養模式與中學的創新意識培養相銜接。該教具解決了中學生理解安培定則困難的問題，有助于教師方便簡單的講授，結構簡單，使用方便，邏輯清晰，突破了教學難點，取得了顯著成果。另外，教具的開發過程不單單是鍛煉了高校學生的動手能力，中學教師的全程參與也提高了教師本身的創新意識和實踐動手能力，也為提升教師的創新指導能力提供了新思路、新方法。

切實加強中學教師隊伍建設，是“十三五”時期教育面臨的一項緊迫任務。為幫助中學教師提高思想與業務素質以及教學能力、教研能力、科研能力，促進中學教育教學質量的提高，高校工程訓練中心結合自身優勢，契合中學物理教學的需要，通過實際項目案例對中學教師進行創新指導能力的培養，將高校的創新能力培養模式與中學的創新意識培養相銜接，有效改進了中學創新教育教學模式，提升了中學教師的創新指導能力。

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