大学物理实验教学中创新能力的培养

李仁文

(合肥师范学院物理与电子工程系,安徽合肥 230061)

大学物理实验教学中创新能力的培养

李仁文

(合肥师范学院物理与电子工程系,安徽合肥 230061)

大学物理实验课程在培养学生动手能力和创新能力方面起着重要作用,本文就当前高校大学物理实验课程教学的现状和问题进行深入分析,并结合自身实验教学实践中的经验和体会,为提高学生创新能力,提出在我院对大学物理实验课程实行分级实验的建议。

大学物理实验;创新能力;培养

物理学家钱临照[1]先生曾经说过,物理实验必须动手,但只动手而不思考不能算在做实验,不能算真正地在做实验。做实验必须动脑又动手,手脑并用,懂得为什么要这样做,为什么不能那样做。因此实验既锻炼人的动手能力,更重要的是训练人如何去思考解决问题的方法。我们赞扬一位物理学家绝不是以为他只是动手能力的高明,只是个能工巧匠而已。做好一个物理实验首先要透彻理解这个实验的物理概念,然后明白需要什么手段,借助什么仪器和技巧去实现它。

物理学是研究物质结构及其运动规律的一门科学,归根结底其本质是一门实验科学。历史上几乎所有的重大发现和技术革新都直接或间接地来自于物理学的发展,而这种发展,就是建立在无数的创新基础上的。什么是创新?所谓创新,就是指创新者所具有的创新行为、创新能力、创新意识和创新方法之类的智力心理品质与兴趣、情感、性格之类的非智力心理品质的有机结合和升华,以及由此产生的创造性活动[2]。没有这种有机结合就没有创新。这些创造性活动表现在物理实验中,包括发现和提出新的物理问题,建立新的物理模型,革新新的物理技术,应用新的物理方法,作出新的物理解释等,具体表现为实验者的设计思想、方法、手段、操作、测量等方面的创新。

大学物理实验课程是理工科学生进入大学后接受系统的实验方法学习和实验技能训练的一门基础课程。它培养学生周密设计实验、熟练操作仪器、精确测量、准确计算和分析处理数据的能力。这种在实验中培养学生的分析、解决问题的能力,理论联系实际以及实事求是的作风为学生进行其它实验和将来走向工作岗位都打下良好的基础。

目前大多数高校的大学物理实验主要有验证某些物理定理、定律的验证性实验和培养学生设计、探索和创新能力的创新性综合实验两大类,但以验证性实验为主。在教学中我们发现,许多学生对实验课不重视,对实验课不感兴趣,纯粹把做实验当作一项任务,上课时只是按照老师的要求和示范做实验,回去抄袭一份报告敷衍了事,实际能力根本得不到锻炼和提高。在实际实验过程中出现了问题不积极地去分析、解决,干坐着等待老师指导,获得的一丁点知识出了实验室后很快就被忘记了,更别提受益一辈子了,这样就得不到分析问题和解决问题能力的锻炼,也违背了实验课的培养目标。预习报告和实验报告照抄指导书和实验讲义,做实验只是机械地重复实验仪器操作,被动地接受知识,没有发挥学生自主学习、探索自然和发挥潜能的积极性和创新性。中国高等学校实验室理事长王义遒先生[3]说:“实验大体上包括这样几个步骤:观察——测量——整理数据——总结规律——提出新问题——设计新实验,然后周而复始到新一轮实验。我们就要分析这些环节,注意在每一个环节中去启发学生的创造精神和能力。”因此,我们认为好的实验教学应该是教师引导学生把实验的重点放在“提出问题——设计实验——总结规律”上,让学生自觉动手、动脑,培养学生学习的自主性,激发学生学习的积极性和创造性。

我们学院是师范学院,理工科学生主要以师范专业和应用专业为主,这些学生都要学习大学物理实验课程。师范专业的学生面临着将来教书育人,有的人可能就要指导实验教学。而应用专业的学生将来在岗位上发现问题革新技术在所难免。足见大学物理实验课程的重要性。

鉴于以上存在的实际问题和我们多年实验指导教学中的切身体会,我们建议对我院大学物理实验课程从实验项目的内容和开设时间顺序上进行改革,改变以往按照力、热、电、光内容顺序设课的形式,打破原来按照基础、验证、设计、综合性实验的简单划分,本着循序渐进,由浅入深,由易到难的原则,考虑实验内容的基础性,学生能力的不同以及各专业培养目标的差异重新组合实验内容和改革实验项目,对大学物理实验课程采用分级制度:一级物理实验是面向全校理工科各专业的基础实验课,它主要包括基本量具的使用,基本测量方法的训练,常用仪器仪表的物理原理和使用,掌握测量误差的基本知识,具有正确处理实验数据、分析误差不确定度的能力,使学生掌握物理实验中最基本的方法,掌握常用实验仪器的使用,并能够进行常用物理量的测量,例如长度、质量、时间、温度、湿度、压强、力、电流、电压、电阻、光的折射率等的测量,为以后的实验打下基础;二级物理实验是验证性实验,主要开设经典的验证性实验项目,重温科学家发现规律的探索过程,讲述当时的实验情况,激发学生实验兴趣,做这些实验可以培养学生探索精神和创新精神,而那些太过陈旧的项目要大胆舍弃。三级物理实验是综合性实验,综合性实验是指在同一个实验中涉及到力学、热学、电学、光学、近代物理等多个知识领域,综合应用多种方法和技术的实验;四级物理实验是设计创新性实验,有了前三级实验的基础,学生在实验设计和思路方面有了一定的基础,让学生自己查资料自己动手去设计相关的实验项目,它主要培养学生理论联系实际、分析问题解决问题的能力,并进行大胆设计与创新的能力。而指导教师和实验室只负责提供仪器和检验实验项目的可行性以及评价实验完成后的结果。对于课时安排上可以按照一级实验2学时,二级实验3学时,三级实验4学时,四级实验根据难易程度6-8学时。对上述四类实验级别的教学课时安排比例,我们建议分别为:30%,30%,30%和10%。

长期以来,由于受国情制约,我国教育过程中重理论轻实验现象较为严重,实验一直处于从属地位。时代在发展,科技在进步,人民的生活水平在日益提高,国家在教育上的投资也在逐年增加,社会对人才的要求越来越全面。大学物理实验课程作为一门以培养学生动手能力,创新能力为目标的基础课程理应与时俱进,大胆革新,顺应时代发展要求,不能简单地定位于对物理定理定律的验证上,要发挥实验的本质功能,培养学生创新能力,为社会培养创新人才。

[1] 钱临照.大学物理实验杂谈[J].物理实验,1984,4(4): 147-150.

[2] 夏桂珍,王继东.大学物理实验中学员创新能力的培养[J].武警工程学院学报,2002,18(6):9-10.

[3] 谢开,高晓亮.大学物理实验教学改革的几点思路[J].科技信息,2006(8):295.

Cultivation of Innovation Ability in College Physics Experiment

LI Ren-wen
(Department of Physics and Electronic Engineering,Hefei Normal University,Hefei230061,China)

College physics experiment course plays an important role in training students’hands-on capability and cultivating innovation ability.The current situation and characters of college physics experiment course are analyzed in depth.Considering our teaching experience,we give some advice on the level-based college physics experiment course in ordere to cultivate students’innovation ability.

college physics experiment;innovation ability;cultivation

G642.0

A

1674-2273(2010)06-0050-02

2010-04-13

合肥师范学院教研项目(2008jyy020)。

李仁文(1979-),男,合肥师范学院物理与电子工程系教师。