论大学物理实验与学生创新能力的培养

杨 英

摘要动手操作是创新能力提高的源泉,是高校培养人才并促使其不断成长的必经之路,而大学物理的实验教学本身就是一项非常具有探索性和创造性实际操作过程,所以说,大学物理实验具有提高学生创新能力积极作用。本文就大学物理实验与学生创新能力的培养问题展开论述。

关键词大学物理实验教学学生创新能力

中图分类号:G64文献标识码:A

动手操作是创新能力提高的源泉,是高校培养人才并促使其不断成长的必经之路,而大学物理的实验教学本身就是一项非常具有探索性和创造性实际操作过程,所以说,大学物理实验具有提高学生创新能力积极作用。

1 大学物理实验的趣味性,能够激发学生的好奇心理

对事物的好奇心理是推动科学探索不断向前发展的巨大动力,是科学发现者具有坚强毅力与持久耐心的精神源泉,这是爱因斯坦曾经亲历的经验和深邃的思考,对一切事物的好奇心理是伴随爱因斯坦一生的心理状态。人类历史上的物理学发展史究其本质也是一部实验物理的发展史,其间显现出了大量的实验内容、多样的实验方法以及众多精密的实验仪器,与此同时也涌现出了众多为人类做出杰出贡献的物理学家。不管是广为流传的经典实验,还是著名物理学家的经历以及创造性的贡献,这一切都会对高校物理专业的学生带来极强的吸引力和熏陶作用,大学物理的实验教学可以为学生好奇心理的满足营造良好的探究环境与科学的氛围,以大学物理实验的趣味性培养高校物理专业学生的“兴趣”以及“好奇心”,这是一切创新活动的动力源泉。

2 大学物理实验教学能够培养大学物理专业学生的科学实验能力

人类伟大的导师马克思曾经说过:“科学是实验的科学”。科学实验就是人们在研究目的的动力驱动下,充分运用各种精密的仪器设备,人为的对所要研究的自然现象进行控制或者模拟,排除掉干扰因素,突出实验的主要影响因素,从而能够在有利的条件下论证科学事实的方法。科学实验是获取科学事实和检验科学假说、科学理论的基本手段,是科学认识不同于其他认识的根本特征;而科学实验的方法也是科学创新以及科学发明的常用手段。

科学实验在对自然现象进行的认识过程中具有十分重要的意义:首先,将复杂的自然现象简化。自然现象由于受到各种因素的交互影响,是十分复杂的,这种复杂的显现形式往往将自然现象背后的科学本质掩藏起来,应用科学实验的方法,借助精密的科学仪器与专用设备所创造的有利条件,可以排除本实验在自然的实际发生过程中所遇到的多重元素的干扰,这就对高校学生进行自然规律的深入探究提供了良好的科学环境。其次,进行科学的实验研究能够将科学实验的应用对象置于强化的科学环境条件之中。科学实验能够给学生的自然规律的学习提供在自然界中没有办法直接获取的完美条件(比如温度控制、压强控制、真空操作等等),从而使进行物理研究的学生能够对一些难以在自然界实现的环境进行直接控制或者是降低操作难度。再次,充分应用科学的物理实验方法去发现和寻求一些自然规律以及新的科学技术方法、科学技术手段是十分可靠的和具有较强经济性的。大学物理实验的教学过程是一个使物理专业学生把科学原理从实践转化为认识,再从认识应用于实践的一个过程,这一过程是一个曲折的、反复的、有可能耗时比较长的阶段,同生产实践相比较而言,科学实践具有先行性、试验性以及范围小的独特特征,是物理专业大学生进行知识转化和知识推广的基础和保障。

在大学物理实验中所运用的科学的实验方法,不仅使辩证法与方法论能够在科学实验中能够得到充分的体现,而且大学物理教学的理论与实验课程共同构了成我国高校的课程体系,对于大学物理教学来说,理论与实验的关系是既相互配合又相互独立的,这就犹如人的双腿,只有相互配合、交互协调才能走得更稳、行得更远,只有使二者相辅相成才能培养出高素质的、具有创新精神的人才。大学物理实验教学作为高校进行科学实验教学的模拟,科学的实验方法与实验技术的发展对高校相关专业学生能力的培养就显得尤为重要。

3 大学物理实验对于培养大学生的科学观察能力具有积极的作用

观察指的是使观察对象与观察者的感官之间相互作用,并使观察者的头脑中产生感觉图像。然而,一般意义上的感官图像观察与科学观察是不能等同的,波普尔、库恩等人不同意培根的“理论依赖于观察、而观察却独立于理论”的说法,波普尔、库恩等人明确的提出了“观察渗透理论”的说法。科学观察不是单纯的生理活动过程,而是属于人类认识领域的范畴,科学观察要受到观察者已经具有的经验以及所掌握的科学理论的影响,也就是所谓的“观察渗透理论”。爱因斯坦也曾经明确提出:“是理论决定我们能够观察到的东西……只有理论,即只有关于自然规律的知识,才能使我们从感觉印象推出基本现象”。由以上分析可以得出,科学观察是有目的、有选择的,观察什么、详略如何、怎样组织与联系,都与研究的问题有关,与观察者的理论素质有很大的关系,科学观察是客观性与观察者的主观能动性上的统一。科学观察的客观性,不仅仅只是反映在观察对象本身的“物质客观实在性”,而且还反映在科学观察支撑面上的客观性:首先,在标准的观察条件下,观察者所得到的感觉图像(或观察数据)是能够重新演示的,应该排除观察者主观意识的歪曲猜想;其次,观察者在科学观察中所渗透的理论要经受过实践的客观检验;再次,观察者在观察中所使用的仪器设备与方法手段,应当符合科学理论的基本原理。

大学物理的实验教学就是要让物理专业的大学生逐步学会科学仪器的正确选择,从而能够使物理现象重新演示,能够采用科学的实验方法与实验手段来进行科学观察与学习,大学物理教学过程中学生对数据测量的学习,对已经学习过的科学理论的巩固与验证,以及对新的物理知识的研究与探索,这都是理论与实践相结合的过程。

4 大学物理实验是对物理专业大学生科学思维方法的训练

直觉与灵感,是对事物规律(实质)的瞬间的颖悟,都是顿悟的心理现象。直觉着重强调的是未经渐进的精细的演绎推理而对规律性的快捷洞察;灵感着重强调的是在百思不得其解时对规律性的奇效顿悟。当然,直觉与灵感一般是出现在熟悉的、深入研究的领域,可以说是思维过程的简化、跳跃。

这些思维形式在人类进行科学研究与创新活动中,都是不可或缺的,它们互相联系、互相补充、互相促进,并与科学思维方法的运用紧密配合。科学思维方法有演绎方法和非演绎方法之分,演绎方法是从一般到特殊的必然性的推理;非演绎方法是分析与综合、归纳与概括、类比与联想、思想模型方法等,它们都带有不同程度的或然性、偶适性和跳跃性。

大学物理实验的原理推导、物理现象观察、实验方案设计与实施、数据记录与处理等工作,经常用到上述思维方式和方法,是一项手、脑并用的综合实践过程。