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關(guān)于大學(xué)物理實(shí)驗教學(xué)的幾點(diǎn)思考論文
隨著(zhù)我國高校教育體制改革的不斷深入，實(shí)驗教學(xué)越來(lái)越受到高校教師的重視。物理學(xué)是建立在實(shí)驗基礎上的一門(mén)學(xué)科，學(xué)生通過(guò)大學(xué)物理實(shí)驗，不僅能夠鞏固所學(xué)的物理理論知識，還能夠增強動(dòng)手能力和創(chuàng )新思維能力，從而提升自身的創(chuàng )新能力。近年來(lái)，國內外的很多專(zhuān)家學(xué)者對如何利用大學(xué)物理實(shí)驗培養學(xué)生的創(chuàng )新能力進(jìn)行了有益的探索。
一、利用大學(xué)物理實(shí)驗培養學(xué)生創(chuàng )新能力
實(shí)驗教學(xué)本身就是一種思想的嘗試與探索，其主要目的是了解事物的本質(zhì)和規律，并在此基礎上，進(jìn)行不斷的創(chuàng )新。由此可見(jiàn)，大學(xué)物理實(shí)驗對提升學(xué)生的創(chuàng )新意識和能力具有重要意義。
�。ㄒ唬⿲W(xué)生發(fā)散思維的培養
發(fā)散思維是創(chuàng )新思維的核心部分，解決問(wèn)題的過(guò)程是發(fā)散——集合——發(fā)散的循環(huán)過(guò)程。大學(xué)物理實(shí)驗教學(xué)是一種基于創(chuàng )新思維框架下的由發(fā)散到集合，再由集合到發(fā)散的循環(huán)過(guò)程，通過(guò)培養學(xué)生的發(fā)散思維，從而達到培養學(xué)生創(chuàng )新能力的目的。例如：學(xué)生在進(jìn)行固體密度的測量實(shí)驗時(shí)，就要考慮到該固體是否規則，在液體中的懸浮狀況，是否溶于液體等，因此，在多種可能的情況下，學(xué)生就要探索不同的實(shí)驗方法，調動(dòng)發(fā)散思維，從而實(shí)現掌握知識，提升自身的創(chuàng )新思維能力。
(二)實(shí)驗過(guò)程是學(xué)生發(fā)散思維的訓練過(guò)程
物理實(shí)驗是圍繞一個(gè)既定的問(wèn)題開(kāi)展的，學(xué)生需要調動(dòng)自身的多種思維能力，運用各種思維方法，例如：綜合、分析等，只有這樣，才能真正的實(shí)現實(shí)驗目的。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生的邏輯思維得到了訓練。例如：在進(jìn)行“偏振現象”研究實(shí)驗時(shí)，要求學(xué)生設計出各種光路，使之產(chǎn)生不同的偏振光，進(jìn)而觀(guān)察不同條件下的實(shí)驗現象，并進(jìn)行相互對比。實(shí)驗前，學(xué)生要根據自身掌握的知識，進(jìn)行科學(xué)的假設，做好實(shí)驗設計；實(shí)驗過(guò)程中，一步步進(jìn)行驗證。類(lèi)似的實(shí)驗探究活動(dòng)能夠幫助學(xué)生有效的將邏輯思維融入其中，并提升學(xué)生的科學(xué)探究能力和創(chuàng )新思維能力。
�。ㄈ⿲W(xué)生在物理實(shí)驗中提出質(zhì)疑，進(jìn)而提升批判思維能力
傳統的“一言堂”很大程度上抹殺了學(xué)生的批判思維能力，新課改中明確提出，要積極培養學(xué)生的創(chuàng )新能力，而批判思維的形成，恰恰是創(chuàng )新能力培養的關(guān)鍵環(huán)節。因此，教師在實(shí)驗教學(xué)過(guò)程中，理應鼓勵學(xué)生提出質(zhì)疑，并帶著(zhù)質(zhì)疑在實(shí)驗中加以批判、驗證。例如在進(jìn)行鈉光燈波長(cháng)測量時(shí)，有些學(xué)生發(fā)現測量值與理論值不相符，在深入研究后，發(fā)現鈉光是由雙黃線(xiàn)構成的，即兩種波長(cháng)的混合值，并受到實(shí)驗環(huán)境的影響。學(xué)生在物理實(shí)驗中提出質(zhì)疑，進(jìn)而提升了批判思維能力。
�。ㄋ模⿲W(xué)生在物理現象分析過(guò)程中形成直覺(jué)思維能力
很多物理實(shí)驗現象需要認真觀(guān)察才能捕捉到，因此物理實(shí)驗不僅要求學(xué)生掌握好時(shí)間，具備邏輯推理能力，還要具備一定的分析預見(jiàn)能力。例如伽利略首先直覺(jué)地判斷“重物先落地”是錯誤的，然后通過(guò)一次次的實(shí)驗，得出物體的落地速度不因重量而改變的結論，推翻了亞里士多德“重物先落地”的說(shuō)法。
二、大學(xué)物理實(shí)驗教學(xué)存在的主要問(wèn)題
(一)教學(xué)設備單一，實(shí)驗儀器高度集成，學(xué)生的動(dòng)手能力受到制約
物理實(shí)驗儀器的技術(shù)含量越來(lái)越高，實(shí)驗儀器高度集成，很多實(shí)驗步驟都無(wú)需學(xué)生動(dòng)手，這樣會(huì )使學(xué)生的動(dòng)手機會(huì )越來(lái)越少，動(dòng)手能力提升緩慢。機械的實(shí)驗操作，也很難讓學(xué)生對各種實(shí)驗原理和設計方法有所了解，更別說(shuō)創(chuàng )新了。
(二)教學(xué)內容陳舊，內容較多
目前物理實(shí)驗教學(xué)內容多是以驗證性實(shí)驗為主，而培養學(xué)生創(chuàng )新思維的綜合性、設計性實(shí)驗相對較少，并且在實(shí)驗教材中，對實(shí)驗的原理、方法甚至實(shí)驗數據的處理方案都一一列出，學(xué)生做實(shí)驗的任務(wù)就是機械操作，并得出已經(jīng)知道的實(shí)驗結果。這樣的實(shí)驗，對于學(xué)生鞏固所學(xué)知識有很大幫助，但對分析能力、設計能力、創(chuàng )新能力的培養卻是意義不大，甚至會(huì )使學(xué)生養成懶惰、不善于動(dòng)腦的習慣。
(三)教學(xué)模式落后
一直以來(lái)，物理實(shí)驗的教學(xué)模式多是沿襲傳統教學(xué)模式。學(xué)生被動(dòng)接受教師“無(wú)微不至”的講解，然后按部就班地順利完成實(shí)驗�？此埔黄昂椭C景象”，但是真正的教學(xué)目的卻沒(méi)有達到。隨著(zhù)教學(xué)改革的不斷推進(jìn)，這種教學(xué)模式已經(jīng)顯得落后。
(四)實(shí)驗教學(xué)過(guò)程限制頗多
由于實(shí)驗教科書(shū)的指導相當詳細，教師只要監督學(xué)生一步步完成實(shí)驗即可，因此在實(shí)驗教學(xué)過(guò)程中，教師僅起到了“監工”的作用，而教師的引導作用卻無(wú)從體現，學(xué)生也無(wú)法發(fā)揮創(chuàng )新能力，甚至還受到教師的諸多束縛，例如：當提出異議時(shí)，教師會(huì )認為學(xué)生不聽(tīng)話(huà)(書(shū)中已經(jīng)寫(xiě)得清清楚楚，偏要提出不同意見(jiàn))，并認為是故意找茬。另外，由于實(shí)驗課時(shí)較少，教師力爭在有限的時(shí)間內完成大量的實(shí)驗教學(xué)工作，也有意壓縮學(xué)生探究、驗證質(zhì)疑的時(shí)間，從而導致學(xué)生的實(shí)驗效果看似顯著(zhù)，實(shí)則問(wèn)題頗多。
�。ㄎ澹⿲�(shí)驗室缺乏創(chuàng )新環(huán)境
高校的實(shí)驗室往往定時(shí)開(kāi)放，并且很多實(shí)驗內容也未能面向全體學(xué)生(主要指本科生)。學(xué)生的很多創(chuàng )新思想不是因缺少實(shí)驗儀器，就是因儀器使用受限而被扼殺在搖籃里。另外，實(shí)驗室在師資力量上，也存在嚴重不足，很多教師多年都未獲得過(guò)繼續深造的機會(huì )，自身的專(zhuān)業(yè)知識和教學(xué)理念仍停留在多年前。這樣培養學(xué)生的創(chuàng )新能力便很難達到良好的效果。
三、大學(xué)物理實(shí)驗教學(xué)改革
(一)改革實(shí)驗課程體系，培養學(xué)生創(chuàng )新思維
能力根據物理實(shí)驗自身的研究方法和規律，建立從易到難、由單一到綜合，循序漸進(jìn)、逐步提高的大學(xué)物理實(shí)驗課程教學(xué)體系。在大學(xué)物理實(shí)驗課程教學(xué)體系中，重視實(shí)驗選修課的設置，滿(mǎn)足人才培養的需要，給學(xué)生創(chuàng )設創(chuàng )新活動(dòng)的空間。增加設計性、綜合性實(shí)驗的比例。鼓勵學(xué)生靈活運用分析、歸納、判斷等思維方法，在頭腦中形成直覺(jué)和想象，構思實(shí)驗方案,培養學(xué)生創(chuàng )新思維能力。
(二)開(kāi)放物理教學(xué)實(shí)驗室，提高實(shí)驗經(jīng)費投入
實(shí)驗室要面向全體學(xué)生開(kāi)放，時(shí)間也不局限于上課期間。從設備的安全及使用效率考慮，可指定專(zhuān)門(mén)教師指導和管理，但不能扼殺學(xué)生實(shí)驗的積極性。學(xué)生如需動(dòng)用貴重儀器，可征得管理教師同意后進(jìn)行。隨著(zhù)物理實(shí)驗要求的提高，高校應加大物理實(shí)驗經(jīng)費的投入，并做到專(zhuān)款專(zhuān)用，同時(shí)還要預留出更新設備的資金。另外，高校還應該注意儀器設備的科學(xué)使用，提高設備的使用效率，尤其是一些大型儀器設備。
(三)更新理念，增強創(chuàng )新意識
創(chuàng )新不是一時(shí)的憑空捏造，而是要具備創(chuàng )新意識和相關(guān)的知識儲備。由于教師在培養學(xué)生的創(chuàng )新意識方面起著(zhù)引領(lǐng)作用，因此作為教師，首先應具備創(chuàng )新教育的理念，并應用到教學(xué)中去，才能正確引導學(xué)生創(chuàng )新學(xué)習；其次應加強創(chuàng )新知識的學(xué)習，具備精深的專(zhuān)業(yè)知識和寬泛的綜合知識，掌握社會(huì )文化、科技發(fā)展的新動(dòng)向，注重對新理論、新技術(shù)和新信息的了解，并將這些知識融入到大學(xué)物理實(shí)驗教學(xué)中去，才能引導學(xué)生把知識學(xué)活，有效地培養學(xué)生的創(chuàng )新能力。
(四)注重培養學(xué)生實(shí)驗方法，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng )新潛力的發(fā)揮
要將科學(xué)發(fā)展史貫穿于大學(xué)物理實(shí)驗教學(xué)中，注重科學(xué)思想發(fā)展史的教育。例如：在電磁感應實(shí)驗中，介紹法拉第在仔細分析電流的磁效應基礎上，認為電流既然能產(chǎn)生磁場(chǎng)，反過(guò)來(lái)磁場(chǎng)也應該能產(chǎn)生電流，因此提出了磁能生電的假說(shuō)。盡管在實(shí)驗中經(jīng)歷了無(wú)數次的失敗，但他信念堅定，最終發(fā)現了電磁感應現象，讓學(xué)生感受科學(xué)探索的艱辛歷程，把學(xué)生融入到科學(xué)家的思維情境和發(fā)明創(chuàng )造的氛圍中，促使學(xué)生將自身的學(xué)習和人類(lèi)社會(huì )的發(fā)展有機結合起來(lái)，更加積極主動(dòng)地吸收人類(lèi)社會(huì )的先進(jìn)思想。同時(shí)科學(xué)家的創(chuàng )新思維方法又可以從方法論上指導學(xué)生的學(xué)習，使學(xué)生主動(dòng)地從不同視角創(chuàng )造性地思考問(wèn)題，從而有利于培養學(xué)生的創(chuàng )新意識，挖掘學(xué)生的創(chuàng )新潛力，提高學(xué)生的創(chuàng )新能力。
(五)利用信息技術(shù)，開(kāi)拓創(chuàng )新思維空間
當今的社會(huì )是一個(gè)信息化的社會(huì )，信息技術(shù)對各行各業(yè)的發(fā)展都起到了極大的促進(jìn)作用，在教育行業(yè)也是如此。信息技術(shù)改變了教師傳統的教學(xué)模式，多媒體教學(xué)在大學(xué)課堂上已經(jīng)得到普及，并大幅度提升了教學(xué)質(zhì)量。多媒體教學(xué)能夠在不延長(cháng)教學(xué)時(shí)間的前提下，傳遞給學(xué)生大量的信息，是提高教師教學(xué)效率的有效途徑。根據大學(xué)物理實(shí)驗教學(xué)的具體情況，恰當地利用多媒體技術(shù)開(kāi)展實(shí)驗教學(xué)，可以給學(xué)生帶來(lái)直觀(guān)的實(shí)驗視覺(jué)效果，幫助學(xué)生觀(guān)察實(shí)驗現象，理解實(shí)驗內容，提高學(xué)生形象思維能力。另外，利用信息技術(shù)建立大學(xué)物理實(shí)驗教學(xué)網(wǎng)絡(luò )平臺，實(shí)現有效的“人機互動(dòng)”，可大幅度地提高學(xué)生的學(xué)習積極性，增強學(xué)生的創(chuàng )新思維能力。
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