劉東紅，李蕾（等）

摘要：本文介紹了在《大學(xué)物理》課程各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中，如何使學(xué)生在系統(tǒng)掌握學(xué)科知識(shí)的同時(shí)，發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)新潛能，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力的教學(xué)實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新；物理教學(xué)；科學(xué)素質(zhì)

中圖分類號(hào)：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）24-0088-02

21世紀(jì)大學(xué)教育改革的核心問題，是培養(yǎng)和造就富有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才，教育在培養(yǎng)民族創(chuàng)新精神和創(chuàng)新人才方面肩負(fù)著特殊使命。物理創(chuàng)新教育就是結(jié)合物理學(xué)科的特點(diǎn)，使學(xué)生在系統(tǒng)掌握學(xué)科知識(shí)的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，促進(jìn)學(xué)生的主體精神和創(chuàng)新個(gè)性和諧發(fā)展的一種教育模式。目前大部分當(dāng)代的新學(xué)科、新技術(shù)都是在物理學(xué)與其他學(xué)科的交叉點(diǎn)上興起的，物理學(xué)的原理和實(shí)驗(yàn)方法滲透到一切科學(xué)領(lǐng)域?！洞髮W(xué)物理》課程在為學(xué)生系統(tǒng)打好必要的物理基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和創(chuàng)新意識(shí)，具有其他課程不能替代的重要作用。在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力方面，教師在教學(xué)過程中應(yīng)注意培養(yǎng)學(xué)生的以下能力。

一、培養(yǎng)學(xué)生掌握科學(xué)研究方法和科學(xué)思維的能力

教育學(xué)家布魯納指出：能力=知識(shí)+科學(xué)方法+技能。掌握科學(xué)的方法是培養(yǎng)創(chuàng)新能力的一項(xiàng)重要內(nèi)容。一個(gè)科學(xué)理論的形成過程離不開科學(xué)思想的指導(dǎo)和科學(xué)方法的應(yīng)用。因此物理學(xué)發(fā)展了多種多樣的研究方法。包括剖析舊理論，建立新模型、科學(xué)抽象、類比聯(lián)想、演繹歸納及實(shí)驗(yàn)方法等。在《大學(xué)物理》課的教學(xué)過程中，都應(yīng)在傳授知識(shí)的同時(shí)，向?qū)W生重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)其中的科學(xué)研究方法，努力營造一個(gè)有利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的教學(xué)環(huán)境。另外，在物理教學(xué)中還要強(qiáng)化物理思想和基本物理觀點(diǎn)教育，如，物理學(xué)中的對稱性、守恒性、內(nèi)在統(tǒng)一性與和諧性，這些思想和觀點(diǎn)是物理學(xué)的精髓，這些都是構(gòu)成學(xué)生科學(xué)思維方法的重要因素。如果教師在授課中能把這些科學(xué)研究問題的方法和相應(yīng)的授課內(nèi)容有機(jī)結(jié)合起來，在啟迪學(xué)生科學(xué)思維、培養(yǎng)學(xué)生掌握科學(xué)方法能力方面起著事半功倍的作用。最后需要注意的是，在科學(xué)方法的培養(yǎng)上，除了介紹與物理學(xué)基本原理相聯(lián)系的基本方法外，還要將物理學(xué)發(fā)展史上的一系列重大發(fā)現(xiàn)過程中，科學(xué)家創(chuàng)造性的思維方法介紹給同學(xué)。例如，法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)、德布羅意“物質(zhì)波”假說的提出、麥克斯韋電磁波的預(yù)言、愛因斯坦狹義相對論的建立等。在授課中，通過介紹物理學(xué)家的研究思路和所用的研究方法，可以使學(xué)生獲得科學(xué)方法論的教益與啟迪，進(jìn)而培養(yǎng)探索精神、創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)造性的思維能力，其意義要比學(xué)習(xí)一些具體知識(shí)重要的多。這樣教學(xué)可以達(dá)到知識(shí)學(xué)習(xí)和能力培養(yǎng)的雙重教學(xué)目的，而后者更是21世紀(jì)《大學(xué)物理》教學(xué)的戰(zhàn)略任務(wù)。

二、培養(yǎng)學(xué)生主體意識(shí)和討論問題的能力

傳統(tǒng)的物理教學(xué)基本上是“單向灌輸式”的教學(xué)，忽略了以學(xué)生為主體的活動(dòng)過程，學(xué)生只能處于被動(dòng)接受的地位，學(xué)受制于教，嚴(yán)重阻礙了學(xué)生的思維發(fā)展。課堂教學(xué)應(yīng)盡可能地激發(fā)學(xué)生的積極性、主動(dòng)性，確定學(xué)生的主體地位，激勵(lì)學(xué)生獨(dú)立、自主的進(jìn)行學(xué)習(xí)，注重培養(yǎng)他們運(yùn)用知識(shí)和發(fā)現(xiàn)知識(shí)的能力，并在此基礎(chǔ)上促進(jìn)教學(xué)過程由知識(shí)的掌握與傳授向知識(shí)的發(fā)現(xiàn)和運(yùn)用過渡。這種教學(xué)模式對創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)起著十分重要的作用。在授課中我們結(jié)合知識(shí)點(diǎn)經(jīng)常讓學(xué)生到講臺(tái)上參與問題的討論，試想如果學(xué)生連上講臺(tái)表達(dá)自己學(xué)術(shù)觀點(diǎn)、參與討論問題的能力和勇氣都不具備，今后如何敢于去創(chuàng)新？在課堂相互討論過程中，可以使每一個(gè)同學(xué)都動(dòng)腦，對討論過程中存在的問題，引導(dǎo)學(xué)生討論、質(zhì)疑，互相啟發(fā)，找出正確解決問題的方法，建立正確的概念。這樣的教學(xué)不但積累了知識(shí)，而且培養(yǎng)和發(fā)展了學(xué)生的綜合能力，對創(chuàng)新思維的培養(yǎng)起著積極的促進(jìn)作用。除了在課堂上積極引導(dǎo)學(xué)生參與到教學(xué)中來，課外我們讓學(xué)生3～5人自由結(jié)合組成學(xué)習(xí)小組，對與學(xué)習(xí)知識(shí)相關(guān)的問題作課程報(bào)告。例如，在講物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)時(shí)，我們告訴同學(xué)物質(zhì)按導(dǎo)電性能大體分為三類：導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體。課后我們讓同學(xué)去探究什么是超導(dǎo)體？它和理想導(dǎo)體有什么區(qū)別？超導(dǎo)體有什么性質(zhì)？目前的研究狀況如何？以及超導(dǎo)體材料的應(yīng)用，等等。每個(gè)小組報(bào)告時(shí)間6分鐘左右，這樣可以把學(xué)生的視野從書本延伸到書外，從基礎(chǔ)物理延伸到現(xiàn)代科技前沿。學(xué)生在合作小組中進(jìn)行學(xué)習(xí)，成員之間可以互相交流、互相質(zhì)疑，互相啟發(fā)，在小組中每個(gè)人都有機(jī)會(huì)發(fā)表自己的觀點(diǎn)與看法，讓學(xué)生在合作探究中獲得成功的快樂，這種教學(xué)環(huán)節(jié)是學(xué)生對學(xué)習(xí)的認(rèn)知、感受、領(lǐng)悟和交流的集合。因此，在教學(xué)過程中要積極貫徹以“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的教學(xué)原則，采用啟發(fā)式、討論式、引導(dǎo)式等多種行之有效的教學(xué)方法，提倡和創(chuàng)造機(jī)會(huì)使學(xué)生積極主動(dòng)地參與到教學(xué)活動(dòng)中來，這樣有利于培養(yǎng)學(xué)生的主體意識(shí)，在教學(xué)過程中大力提倡自主、合作、探究式的學(xué)習(xí)方式，逐步改變以教師、書本、課堂為中心的局面，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)與綜合能力的提高。另外，2013年首批120門中國大學(xué)資源共享課通過愛課程網(wǎng)（www.icourses.edu.cn）上線，山東大學(xué)《物理學(xué)》作為首批上線課程之一，使學(xué)生的自主學(xué)習(xí)由可能變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使學(xué)生的學(xué)習(xí)可以不再受時(shí)空限制，使學(xué)生有了更多自主、合作、探究學(xué)習(xí)的條件。這種教學(xué)改革進(jìn)程中知識(shí)化、信息化和網(wǎng)絡(luò)化結(jié)合的全新學(xué)習(xí)模式，可能將對學(xué)生的學(xué)習(xí)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

三、培養(yǎng)學(xué)生勇于探索和科學(xué)思維的能力

物理學(xué)研究物質(zhì)運(yùn)動(dòng)最基本的規(guī)律，物理學(xué)的發(fā)展過程就是不斷探索、不斷創(chuàng)新的過程。創(chuàng)新是科學(xué)研究的靈魂，培養(yǎng)創(chuàng)新精神是素質(zhì)教育的核心。在培養(yǎng)學(xué)生的探索創(chuàng)新精神方面，物理教學(xué)應(yīng)注意，講解具體的物理原理和定律時(shí)，不僅要講它們能解決哪些問題，還要講它們不能解決哪些問題，以及還有哪些相關(guān)的問題有待研究和解決。例如，在講完法拉第電磁感應(yīng)定律后，給同學(xué)們簡單介紹磁流體發(fā)電。法拉第電磁感應(yīng)定律是發(fā)電機(jī)的基本原理，發(fā)電機(jī)的使用使人類的文明程度向前邁進(jìn)了一大步，傳統(tǒng)的發(fā)電方式是將能源中釋放的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，再經(jīng)發(fā)電機(jī)把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，這種發(fā)電方式對能源所釋放熱能的利用率比較低，最高也只有30%～40%，磁流體發(fā)電是20世紀(jì)50年代研究的一項(xiàng)新的發(fā)電技術(shù)，是一種將熱能直接轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電方式，對熱能的利用率可提高到55%～60%。如果今后高溫超導(dǎo)材料的研究能進(jìn)入實(shí)用化階段，用超導(dǎo)材料制造產(chǎn)生磁場的磁體，磁流體發(fā)電的效率可提高到90%以上。以燃煤為技術(shù)的能源結(jié)構(gòu)要導(dǎo)致環(huán)境污染嚴(yán)重，目前國家已把能源開發(fā)、節(jié)能技術(shù)和清潔能源技術(shù)作為提高自主創(chuàng)新的八大戰(zhàn)略目標(biāo)之一。這樣講授可以為學(xué)生營造一個(gè)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的教學(xué)環(huán)境，使學(xué)生看到發(fā)揮自己創(chuàng)造才能的廣闊天地，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。同學(xué)對這樣的授課方式非常感興趣，他們說在科學(xué)研究的過程中，除了扎實(shí)的學(xué)好理論基礎(chǔ)知識(shí)外，同時(shí)還需要有開放活躍的思維，不拘泥于單純掌握基礎(chǔ)知識(shí)，在與理論結(jié)合的實(shí)踐中，還要有勇于探索的科學(xué)精神。

以物理學(xué)基礎(chǔ)為內(nèi)容的《大學(xué)物理》課程，是高等學(xué)校理工科各專業(yè)學(xué)生一門重要的必修課。該課程所教授的基本概念、基本理論和基本方法是構(gòu)成學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要組成部分。怎樣在教學(xué)中更好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力；怎樣在教學(xué)過程中實(shí)現(xiàn)學(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的目標(biāo)；怎樣探索有效開發(fā)學(xué)生創(chuàng)新潛能的教學(xué)方法，這些都是從事《大學(xué)物理》教學(xué)的教師應(yīng)潛心研究和大膽實(shí)踐的問題。

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