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摘 要：结合多年教学经验,对大学物理实验课程的教学现状进行分析,提出新的教学模式来培养学生的创新能力.通过三年的教学实践,表明该模式与传统教学模式相比在培养学生创新能力方面具有一定优势.
关 键 词 ：大学物理实验 创新能力 创新意识 教学模式
中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2013）09（b）-0013-02
大学教育的目的是培养人才,而且应该是培养具有创新能力的人才[1～2].在大学教育中实验课程是培养学生创新能力的不二选择[3～6].
通过对实验现象的观察和分析,总结出其内在的变化规律,如果这个规律对于学生来说是新的,那么这个过程就是对学生创新能力的训练.在实验的操作过程中会出现各种各样的问题,通过学生个人的思考或者与同学或老师之间的讨论来解决这些问题,这个过程也是对学生创新能力的训练.
在前一种创新能力训练中,一般不要求学生在上实验课时就总结实验现象所对应的变化规律,而是在课后的实验报告里完成.但是这些变化规律往往都是可以通过查找资料直接得到的,一旦学生通过查找资料或直接参考其他同学的实验报告得到这个变化规律,就达不到训练创新能力的目的.而且学生在实验课后的行为是教师无法控制的,所以此种创新能力训练不一定能达到预期效果.而在后一种创新能力训练中,实验操作过程中出现的问题需要马上解决,否则会影响后续的实验操作.由于此时是在实验课上,所以学生的行为是教师可以控制的.只要教师认真控制课堂,就可以保证每位同学都能进行此种创新能力训练.
下面我们以大学物理实验课程为例来探讨如何有效地培养学生的创新能力.
1.大学物理实验课程教学现状分析
现行大学物理实验课程教学环节主要分为三部分：课前预习、实验操作、实验考核.
1.1 课前预习
预习,一般要求学生写出书面报告,旨在督促学生课前认真阅读教材,对实验内容有一个初步的认识.而大多数学生,在预习时,往往只是盲目的抄写教材,并没有认真阅读、记忆、思考.以至于在课堂提问时,经常出现老师提出问题,学生一脸茫然、不知所措的情景.这样就会使得预习效果大打折扣,实验相关知识储备不足,对创新能力的培养产生不利影响.
1.2 实验操作
实验课主要分为三类：基础性实验、综合性实验和设计性实验.基础性实验和综合性实验多为验证性实验,往往给出详细的实验步骤或课前教师进行相应的演示.学生只要熟读教材、认真听讲,不需要太多思考,就可以完成实验,但是这样做培养学生创新能力的效果较差.设计性实验在培养学生创新能力上,具有很强的优势.但考虑到学生实验水平的参差不齐、教学时数的限制、实验仪器的损耗等因素,开设设计性实验具有一定的困难,大多数高校的实验课程中设计性实验所占的比例都比较低.
1.3 实验考核
实验的考核形式主要为：笔试、操作、口试等.这几种形式各有利弊.笔试考察范围全面,但侧重理论,只要记住实验相关内容就能通过考试,无法体现学生的动手能力；操作考试可以直观的体现学生的动手能力,但考虑到学生的整体水平,一般抽签考查做过的实验,学生只要把做过的实验再重复一遍就可以通过考试,这样就无法考察学生的创新能力；口试比较灵活,发现问题可以通过追问来进一步了解学生的真实水平,但耗时费力,实施起来比较困难.所以用何种考核方式,能更科学的体现学生的实验水平和创新能力训练的效果有待于进一步考虑.
2.培养创新能力必须先调动学习积极性、培养创新意识
在中学的教学过程中,为应付各种考试,学生习惯了多背诵,少创新的学习模式,这种学习模式在很大程度上限制了学生的创新意识,不利于学生创新能力的培养.在这种背景下,各高校要培养学生的创新能力必须先培养学生的创新意识.
大部分学校实验课成绩由平时成绩和考试成绩构成,平时成绩比例高,考试成绩比例低,平时成绩主要为实验报告成绩、考勤和课堂表现成绩.而现在的在校生以90后为主,这些学生的学习目标更加现实,如考研、找工作、奖学金等.所以大部分学生上实验课的目标很明确,就是拿到分数,对实验课并没有太大的兴趣,上课缺乏学习积极性.学生平时只要按照实验步骤完成实验、上交实验报告、考前适当复习,基本不需要有任何创新,就可以及格甚至拿到不错的成绩.所以现行的实验课程如果按以往的教学模式授课显然无法有效地调动学生的学习积极性,不利于学生创新意识的培养.故而要培养学生的创新意识,则必然先要调动学生的学习积极性.
3.培养学生创新能力的具体做法
由于各高校大学物理实验课中设计性实验所占的比例都比较低,所以笔者着重于研究如何在基础性实验和综合性实验中有效地培养学生的创新能力.具体做法如下.
3.1 课前预习
为了杜绝学生在写预习报告时只抄不记的现象,笔者建议在预习报告的基础上增加预习考试.考试内容为实验预习要求掌握的内容,包括实验原理、仪器操作规程等.题量不能过大,以学生5～10分钟能答完为宜.通过预习考试,学生对实验的理解会更加透彻,有利于实验过程中创新能力的培养.预习考试的形式为网络测试,学生可以通过校园网随时进行,测试通过后才能上课.
3.2 实验操作
由于学生通过了预习考试,在授课过程中,教师不再需要讲解实验原理等理论知识.节省下来的时间,可以组织学生对预习时的问题进行讨论,也可以讲解实验的背景知识以提高学生对本次实验的兴趣.根据实验的特点也可以适当增加演示实验内容,如全息照相实验可组织学生观察白光全息照片和往届学生的优秀作品,并进行相应的讨论.通过以上工作尽可能的调动学生的学习积极性.
实验操作过程中,教师只给出简略的实验步骤.学生实验过程中出现的问题,可以通过自己思考、小组讨论的方式来解决；如果解决不了,教师可以进行适当引导.在实验过程中,鼓励学生在不损坏仪器的基础上大胆创新,即使学生的想法有误,也要通过引导使学生找到正确的方向,不能打击学生的积极性.教师记录学生的表现,如果上课过程中学生提出问题,并想出比较好的解决方案,教师可根据具体情况给出15分的创新加分,计入总成绩.例如,在迈克尔逊干涉仪实验中,在观测屏上看到的条纹比较密,数条纹的时候眼睛比较累,为了解决这个问题,有的同学就把观测屏取下来,直接让条纹打在身后的白墙上,这样条纹就变得比较大,数起来不累眼了. 通过课前讲解,激发学生的学习兴趣,再以分数激励,加上教师的鼓励,学生会得到足够的动力和自信.在这种氛围下,学生会不断的发现问题、思考问题、解决问题,不但培养了创新意识,也使得自己的创新能力逐渐得到提高.
3.3 实验考核
实验的考核形式为操作考试或创新报告.操作考试,通过抽签决定学生操作内容,在选题上尽可能选择开放内容或对平时内容适当修改,以考察学生的操作能力和创新能力.创新报告要求学生对所学内容进行改进、开发实验仪器的新用途或设计一项实验,着重考察学生的创新能力.由于平时的实验过程中学生已经养成了创新意识,为创新报告的完成打下了坚实的基础.同时,创新报告要求从改进到设计难易分布合理,便于学生根据自己的水平选题.具体选用哪种考核方式还需要充分考虑到学生的实际情况.
3.4 成绩
实验课总成绩分值组成为：实验操作40%、实验报告20%、考核40%,创新加分5分.实验操作成绩主要为实验的完成情况及学生的课堂表现；实验报告成绩着重考察学生的数据处理、实验分析等基本实验能力；考核办法视学校的具体情况而定.
通过以上做法,杜绝了学生仅靠照抄、死记硬背获得好成绩的可能性.这样的成绩分布,促使学生更注重平时实验,学生的表现直接与成绩挂钩,使得学生的学习动力更强,有利于创新能力的培养.
4.总结
通过近三年的教学实践,具体教学效果如下：
（1）在写预习报告时,只抄不记、不思考的学生基本没有了.
（2）通过实验背景知识的讲解和演示实验,学生对实验的兴趣有了普遍的提高.
（3）由于实验过程中出现的问题不通过思考就无法解决,就完不成实验,无法得到理想的成绩,所以学生在实验过程中必须不断的发现问题、思考问题、解决问题,产生的效果就是学生的创新能力不断得到了培养.
（4）有老师的鼓励和创新加分的激励,提高了学生进行创新的积极性.
（5）学生提出的问题,教师不一定能够圆满解决.学生在解决问题时所采用的方法,教师也不一定全部掌握.通过这样的教学模式,教师的教学水平也在不断的提高.实现了教学相长,师生共同提高.
教学实践证明,与传统教学模式相比,笔者所采用的教学模式在培养学生创新能力方面具有一定优势.这种教学模式,以课前预习、实验操作、实验考核三个环节为根本,利用分数约束学生认真对待实验的每个环节,减少了学生只靠抄写、记忆获得理想成绩的可能性,利用课堂讨论、演示实验、创新加分等手段激发学生的学习兴趣,提高学生的学习积极性,学生在实验过程中必须不断创新才能完成实验,使学生逐渐形成创新意识,所以能有效地培养学生的创新能力.