黃朝慧

摘 要：本文通過對傳統(tǒng)實驗教學方式和方法與創(chuàng)新教育思想的比對，構建起創(chuàng)新實驗的基本思路和教學的基本模式。研究創(chuàng)新教育，探討如何通過教師（創(chuàng)新的引導者）應用創(chuàng)新思維教學的策略，激發(fā)學生（創(chuàng)新者）的創(chuàng)新動機，發(fā)揮創(chuàng)新的潛能，產生創(chuàng)新的行為和結果。

關鍵詞：物理實驗； 創(chuàng)新教育； 工程能力

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1006-3315（2013）07-057-001

高等工程教育是工程科技人員培養(yǎng)的主渠道，為工程科學技術的發(fā)展源源不斷地提供著新鮮活力。高等工程教育對工程技術人員的知識、能力、素質等形成起著主要作用，特別是對創(chuàng)新精神與創(chuàng)新能力培養(yǎng)有決定性的影響。創(chuàng)新教育的研究，實質是對傳統(tǒng)教育的挑戰(zhàn)，對于工科學生，如何通過物理實驗的教學，達到發(fā)展智力，促進想象力，提高工程能力，是物理實驗教學改革的一個重要內容。

一、我國工程教育能力培養(yǎng)存在的主要問題

多項研究表明，目前我國工程教育對工業(yè)化的貢獻較低，國際洛桑學院在對工程教育為市場提供合格工程師能力的研究和排名中，把我國排在了最后一名。這從一個側面反映出我國高等工程教育在適應社會發(fā)展需要方面存在不小的差距，工程教育的質量與水平同工業(yè)化發(fā)展的要求相距甚遠?！皩嵺`動手能力差、知識面窄、文化素質差、創(chuàng)造精神不強”是用人單位對工科院校學生反映最強烈的問題。因此，在工程教育的人才培養(yǎng)模式中，如何緊緊抓住學生的工程實踐與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，在高等學校的教育教學中處理好理論與實踐、知識與能力、創(chuàng)新素質培養(yǎng)的問題，成為當前我國工程教育需要著力解決的問題。

物理實驗作為創(chuàng)新教育的一個重要手段，其教學的好壞將影響到學生創(chuàng)造能力、科研能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，只有把理論和實驗、實踐聯(lián)系起來，充分發(fā)揮學生思維的主體性，自己發(fā)現問題、提出問題、思考問題、解決問題，才能培養(yǎng)出出色的工程人員。

二、創(chuàng)新物理實驗的教學基本思路和模式

1.創(chuàng)新物理實驗的教學模式

針對不同的實驗教學內容分別采用不同的教學模式。

對于驗證性實驗，在學生充分預習的基礎上，教師簡要介紹所要驗證的理論知識、方法、主要儀器設備的工作原理與方法及必要的注意事項，一般講解時間不應超過20分鐘，讓學生有足夠的時間去完成實驗項目。

對于工程技能訓練性實驗，如計算機的應用、儀器設備的使用、測量設備的使用等，一般上課時只簡單介紹必要的注意事項，讓學生自己獨立掌握和熟悉儀器的操作。

對于工程設計性實驗，則先由學生實驗小組設計好實驗方案，教師審查其實驗方案的合理性與可行性后再進行實驗操作，一般教師不做講解，只作指導。

對于工程研究性實驗，則由教師與學生實驗小組一起研究制定實驗計劃與實驗方案，在教師的指導下一起進行研究性實驗、觀察實驗現象、記錄實驗數據、整理和分析實驗資料，最后提出實驗研究成果。

2.創(chuàng)新物理實驗的教學組織和手段

針對不同的實驗教學內容，采用不同的實驗教學組織方式。對于小型的、一般性實驗或儀器設備臺套數較多的實驗可以集中安排，多個實驗小組一起進行。對于大型實驗或設備臺套數較少的實驗則應分組分批進行。而對于設計性實驗與研究性實驗則應采用開放式實驗教學組織方式，由學生根據實驗的需要，作出實驗計劃與安排，分一次或多次進行實驗，實驗時間一般可事先預約。

三、在物理實驗教學中培養(yǎng)創(chuàng)新能力

1.加強驗證性實驗教學，培養(yǎng)學生動手實驗的能力

在做“用單擺測重力加速度”的實驗時，可讓學生設計出“測重力加速度”不同的實驗方案和實驗原理，根據不同的實驗原理達到相同的實驗目的，如“用彈簧秤測物體的重力G，再用天平測物體的質量m，則g=G/m”，“利用自由落體運動測重力加速度”，“利用圓錐擺測重力加速度”，“利用機械能守恒定律測重力加速度”等方案，對學生提出的各種設計方案要不失時機地對學生中的標新立異的方法給予肯定、支持和幫助，鼓勵他們大膽猜想和獨立思考，同時要引導學生進行分析、判斷、比較各種做法的利與弊，幫助學生設計出最佳實驗方案，這樣，不僅開發(fā)了學生的思維空間，而且使學生解決問題的勇氣、信心、毅力、科學的批判精神和創(chuàng)造能力得到培養(yǎng)。

2.加強探索性實驗教學，培養(yǎng)學生的實驗思維能力

如在“測量粘滯阻力與哪些因素有關”的實驗中，在讓學生觀察了金屬小球在粘滯液體中的自由下落后，啟發(fā)學生積極思維，根據觀察和實驗結果，找到物體在流體中下落的運動學特征，分析粘滯阻力與哪些因素有關，可以分別設計實驗來驗證是否與幾個因素有關。得出物體在流體中下落過程的一般阻力公式，利用得到的阻力公式和牛頓第二定律，求解物體在流體中運動速度隨時間變化的規(guī)律，并對結果進行分析和討論，再與觀察和實驗結果進行比較，看是否正確。并且可以利用物體在流體中下落運動的特點，讓學生估算保證傘兵安全跳傘著落的傘面積。通過探索性實驗教學，讓學生自己探索，成為科學知識的主動探索者，學生在做探索性實驗時，在教師的引導下，思考實驗原理、選擇實驗器材、構思實驗步驟、分析實驗數據及處理實驗結果，從而活躍了學生學習的氣氛，增強了實驗的趣味性、科學性、引導性和啟發(fā)性，提高了學生的實驗思維能力，激發(fā)了學生的創(chuàng)新意識，使學生學習更加積極主動。

總之，物理實驗的創(chuàng)新教育是以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)新意識、創(chuàng)造性個性品質和創(chuàng)新能力為主要目的的教育。以不同時期科學家創(chuàng)造性產物為內容的工科物理實驗，在培養(yǎng)學生動手能力、科學素質和創(chuàng)新精神方面獨具優(yōu)勢，許多工科物理實驗的項目，不但在驗證理論的正確性方面做出了重大貢獻，而且設計思想獨特、技術手段巧妙，給后人留下了深刻的啟示。然而，落后、呆板的實驗教學模式限制了學生想象力和創(chuàng)造性精神的發(fā)揮，使其沒有充分發(fā)揮出應有的功效。所以我們應使用新型的實驗教學模式，從而培養(yǎng)出更優(yōu)秀的工程人員。