综合设计性物理实验与学生创新思维能力培养

金荧荧 孙学军

摘 要： 深化教育改革、推进素质教育，是促进我国教育发展的必然途径。培养学生创新思维能力是高校素质教育的重要任务之一。大学物理实验是理工科大学生进入高校后的第一门实验學科，是学生接受科学实验能力、创新能力培养的开端。因此，如何培养学生科学素质、动手能力、分析与解决问题的能力以及创新思维能力是大学物理实验教学需要考虑的关键性问题。如果学生对实验课不感兴趣，只是照本宣科、敷衍了事，实验过程中缺乏理性思考，这样不仅学生的主体作用无法体现，学生学习的积极性和主动性也会丧失，更谈不上对学生创新能力的培养。

关键词： 综合设计性物理实验;创新思维能力培养;学生能力和素质培养

传统的实验教学形式通常都是由教师先讲，甚至作示范，然后学生再根据实验教材中的步骤操作，这样学生实验时容易对教师或教材产生依赖心理，把实验当成一种单纯的操作训练，由于实验过程中让学生思考的内容太少，其自学能力、独立思维能力以及创新能力并未得到充分发挥，达不到思维扩展训练的目的，致使宝贵的实验资源未能发挥其对学生能力与素质培养的优势。大学物理实验增设综合设计性实验教学内容的做法，在国内许多高校中得到了认可和重视，被认为是提高学生综合素质、培养创新能力的重要手段之一。以激发学生的学习兴趣、激励学生个性发展为目的的综合设计性实验，学生作为主体，根据实验要求学生自行设计实验原理和步骤，独立完成实验全过程。由于综合设计性实验原理涉及领域广，可以很好培养学生创造性的思维能力。多年来我们学校对大学物理实验教学进行了一系列的改革与实践，在实验教学中也摸索出一些激发学生学习兴趣，提高学生物理实验思维能力、培养学生的创新精神和实践能力的方法，使大学物理实验真正成为受学生欢迎的一门课程。

一、综合设计性实验教学模式

在综合设计性实验中，教师只提供每个实验项目的基本要求和必要的仪器设备，或者给出相关的原理提示，但是没有完整的实验方法和操作步骤，由学生根据实验原理和所选择的仪器，自行设计出具体实验方案，拟定实验步骤和实验过程，实验室对学生开放，让学生在规定时间内完成实验任务。实验方案可以通过查阅资料、同学间的相互交流探讨或者通过反复实验去改进，这是充分发挥学生科学想象力和创造力的过程，因此，在综合设计性实验中实验设计方案的形成过程需要学生独立完成，学生成为实验的主体，教师则以启发引导为辅，教学重点放在了对学生物理实验思想、实验方法和实验能力的培养上。

学生在确定了实验方案后（需要提前交实验教师审核），利用实验室提供的设备和器材进行实验测量，并自行分析、判断、解决实验中出现的故障现象，实验方案的实施过程也是不断观察、调整、测试的过程。最后处理实验数据并分析实验结果，撰写完整的实验报告（或小论文）。

在综合设计性实验中，实验方案、实验过程都需要学生自主探索，因而综合设计性物理实验具有“探究性”的特点，是综合性实验的拓展，是一种个性化的教学。在综合设计性实验中，学生是主体，让学生自己去学习，自己去发现问题、解决问题，这对其综合实践能力和创新能力的培养，提高学生学习物理的兴趣起到了很好的作用。

二、合理选择综合设计性实验内容

为了有针对性地开展综合设计性实验教学，让学生乐于留在实验室里，我们在大学物理实验教学中根据自身的教学特点、实验条件，合理选择一些综合设计性实验课题，并结合实验开设过程中师生的反馈，不断改进实验内容。

（1）改变实验目的、基础实验内容。在基础性实验中寻找创新点，在必修实验内容的基础上增设选修内容，这种教学方法既可以使学生巩固、补充和深化理论规律，又可以培养学生的自学能力和独立思维能力，培养学生自主学习的学习意识和能力。

（2）改变实验方法。依据不同的原理或者是原理相同而采用不同的实验方法、或者是改变实验数据的处理方法来达到实验目的，增加具有延伸性的实验内容也是我们开发设计性实验的重要方法之一。

（3）改变仪器装置。利用实验室现有的实验仪器或实验室能提供的仪器设备，改造成综合设计性实验项目，尤其是合理利用实验室现有的废旧仪器，让学生放手去进行技能训练。

三、合理选择设计性实验开设的时间

多年来我们不断地进行实验教学研究和建设，建立起了基本训练、基础实验、近代与综合及应用性实验、设计性实验的分层次教学新体系，实验内容体现出相应的梯度，教学层次分明。由于综合设计性实验突出对学生创新思维、创新能力的培养，因此只有在学生掌握了物理实验的基础知识、基本方法，完成一定数量的基本训练和基础实验，具备了基本的实验能力和基本技能后，才能保证设计性实验课的顺利开展，我们一般是在每学期实验课程的后1/3开设。

四、加强实验过程指导

开展综合设计性实验遵循以学生为本的教学理念，不意味着教师不再掌控实验教学的进度和安排，放任自流的实验很难保证教学质量，教师的教学方法要有针对性，启发引导学生进行自主设计性实验，而且教师对各种可行的设计方案和实验中可能出现的问题要提前做好准备。

（一）明确实验要求

教师事先给出实验项目的基本要求和必要的仪器设备，或者给出相关的原理提示。实验要求体现实验设计思想和思维能力训练方面的内容，要能激发起学生的好奇心、求知欲和问题意识，培养其手脑并用的能力，而不仅是要求学生能正确完成操作过程。

（二）强调学生课前预习

仅靠课堂2—3个学时的实验时间是远远不能达到综合设计性实验目的要求的，必须要学生提前进行实验预习，课前1—2天就要提出实验方案交老师审核，如果实验设计思想和实验方法错误或者偏差较大，实验方案要重新修改再次提交，直到设计方案确实可行，这为引导学生确立正确的科学思想和科学方法打下了良好的基础。

（三）加强实验过程指导

指导教师要培养学生的创新精神，鼓励学生自行查阅资料，同学间开展充分的交流、讨论，以真正搞清楚实验思想和实验方法，在学生遇到问题时能给予及时的帮助。整个实验过程中教师要引导学生独立思考，发现问题、解决问题，特别是对一些实验基础较差的学生，教师更要耐心引导学生。

（四）完善实验评价

学生成绩评定是检验教学质量的重要手段，由于综合设计性实验过程的不确定性，其成绩的评定不仅要看学生实验结果的正确与否，还要结合设计性实验的各环节综合进行成绩评定，如实验方案的设计、实验操作能力和数据分析、处理能力、实验结果的总结归纳等，因此对学生的评价要能够全面反映出学生整体水平，重视学生能力的考核，以考核促进学生能力的发展和教学质量的提高。

五、结语

让学生进行自主研究和探索，培养动手能力和创新思维能力，是大学物理实验教学的根本宗旨。我们将遵循以学生为本的教学理念，不断完善设计性实验内容，引导学生开展综合设计性实验，调动学生的学习主动性、积极性，培养学生的科学研究素质。

参考文献：

[1]刘存海，张勇，孙江，等.大学物理设计性实验的探索与思考[J].中国技术装备，2013（09）：132-133.