閻曉慶

(武警工程大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心 陜西 西安 710086)

大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)對(duì)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的積極作用

閻曉慶

(武警工程大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心 陜西 西安 710086)

大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)是理論與實(shí)踐聯(lián)系的紐帶，是使抽象理論形象化、具體化的有效手段，是大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要組成部分，通過演示實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)不僅能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣還可以培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、創(chuàng)新思維和動(dòng)手能力．結(jié)合本校大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)的開展情況，從3個(gè)方面討論了演示實(shí)驗(yàn)對(duì)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的積極作用．

大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn) 創(chuàng)新思維 動(dòng)手能力

隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展和國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)的要求：“我們要?jiǎng)?chuàng)新人才培養(yǎng)模式，注重學(xué)思結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的好奇心，培養(yǎng)學(xué)生的興趣愛好，營造獨(dú)立思考、自由探索、勇于創(chuàng)新的良好環(huán)境”[1]，培養(yǎng)具備高素質(zhì)高技能的創(chuàng)新型人才已經(jīng)成為各大高校的新目標(biāo)和新要求．大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是建立在物理理論教學(xué)的基礎(chǔ)上通過實(shí)踐教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和動(dòng)手能力的一門學(xué)科，而演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)是物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中不可或缺的環(huán)節(jié)，是任何教學(xué)手段所不能取代的，具有其獨(dú)特的教育功能[2]，通過演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，還可以鍛煉學(xué)生的觀察能力，思考能力和動(dòng)手能力，對(duì)培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的教育目標(biāo)起到了積極的推動(dòng)作用[3]．

本文結(jié)合國內(nèi)外高校演示實(shí)驗(yàn)發(fā)展現(xiàn)狀和本校演示實(shí)驗(yàn)開展情況，分析討論了大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)創(chuàng)新型人才方面的重要作用．

1 國內(nèi)外大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)發(fā)展現(xiàn)狀分析

1.1 國外演示實(shí)驗(yàn)發(fā)展現(xiàn)狀

根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，國外多數(shù)知名高校都十分重視大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)在教學(xué)和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力方面的作用．他們的演示實(shí)驗(yàn)設(shè)施完善，內(nèi)容豐富[4]．教師通過演示實(shí)驗(yàn)的講授可以很好地把學(xué)到的理論知識(shí)融入實(shí)際生活，這些豐富多彩的演示實(shí)驗(yàn)不僅帶著學(xué)生暢游在物理世界奇妙的海洋，而且在學(xué)習(xí)的過程中很好地幫助學(xué)生觀察現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)方法，總結(jié)規(guī)律．既提高了學(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)物理的興趣，又達(dá)到了啟發(fā)思維，培養(yǎng)能力與素質(zhì)的目的[5]．而且國外高校通過多種教學(xué)模式開展演示實(shí)驗(yàn)，他們不僅在課堂教學(xué)中大量運(yùn)用操作簡單、現(xiàn)象突出、觀賞性強(qiáng)的演示實(shí)驗(yàn)輔助理論教學(xué)，而且還專門成立了開放性的演示實(shí)驗(yàn)室在教學(xué)之余供學(xué)生自己探索操作，甚至很多高校還開設(shè)了演示實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)網(wǎng)站，例如美國加利弗尼亞州立大學(xué)伯克利分校的物理演示實(shí)驗(yàn)網(wǎng)站、北加利弗尼亞州立大學(xué)的物理演示實(shí)驗(yàn)網(wǎng)站以及馬里蘭大學(xué)的物理演示實(shí)驗(yàn)網(wǎng)站，這些高校在網(wǎng)站上提供了諸多演示實(shí)驗(yàn)的視頻資料、照片.操作步驟，注意事項(xiàng)，所需裝備和教學(xué)地點(diǎn)等都有詳細(xì)說明[6，7]，演示實(shí)驗(yàn)的發(fā)展已經(jīng)處于穩(wěn)定的趨勢(shì)．

1.2 我國演示實(shí)驗(yàn)所處地位分析

與國外高校完善先進(jìn)的演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展情況相比，國內(nèi)只有少數(shù)重點(diǎn)高校重視物理演示實(shí)驗(yàn)的建設(shè)發(fā)展，大部分高校的演示實(shí)驗(yàn)資源都十分稀少，演示實(shí)驗(yàn)在國內(nèi)的地位發(fā)展整體處于初級(jí)階段[8]．這個(gè)局面的形成跟諸多因素有關(guān)：一方面，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)普遍在學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)和學(xué)生心目中的地位不高，被認(rèn)為只是用來輔助物理理論教學(xué)的課程，只要能開設(shè)維持正常教學(xué)計(jì)劃的常規(guī)性物理實(shí)驗(yàn)科目即可，認(rèn)為演示實(shí)驗(yàn)沒有開設(shè)的必要性．這是一種對(duì)實(shí)驗(yàn)課程認(rèn)識(shí)上的極大錯(cuò)誤，實(shí)驗(yàn)的目的是培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、觀察力，開發(fā)學(xué)生的大腦，啟發(fā)學(xué)生的思維，而演示實(shí)驗(yàn)和常規(guī)性物理實(shí)驗(yàn)在圍繞這一目的的教學(xué)上各有不同.

從教學(xué)內(nèi)容上來看：演示實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以貼近實(shí)際生活的儀器演示物理現(xiàn)象反映物理規(guī)律為主，例如飛機(jī)升力演示儀、龍卷風(fēng)演示儀、導(dǎo)光水柱、人體導(dǎo)電演示儀等等；常規(guī)的物理實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證物理規(guī)律為主，例如轉(zhuǎn)動(dòng)慣量實(shí)驗(yàn)、光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)、多普勒效應(yīng)、分光計(jì)實(shí)驗(yàn)等等；

從授課形式來看：由于演示實(shí)驗(yàn)儀器組數(shù)少，以教師的操作演示，學(xué)生集體觀看為主，學(xué)生自己體驗(yàn)為輔，常規(guī)的物理實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備豐富，以學(xué)生個(gè)體自己動(dòng)手操作為主，教師講解為輔；

從教學(xué)效果上來看：演示實(shí)驗(yàn)貼近生活、現(xiàn)象明顯直觀，易于理解，學(xué)生容易舉一反三，學(xué)習(xí)興趣高；常規(guī)性物理實(shí)驗(yàn)操作比較復(fù)雜，需要通過認(rèn)真地組合儀器，細(xì)心地測量數(shù)據(jù)等過程才能完成，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算分析才能驗(yàn)證物理規(guī)律，實(shí)驗(yàn)過程比較枯燥，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性較差，能動(dòng)性較小．所以，常規(guī)性實(shí)驗(yàn)是動(dòng)手能力和觀察能力培養(yǎng)的基礎(chǔ)，而演示實(shí)驗(yàn)是在此基礎(chǔ)上的有效提升，以達(dá)到理論聯(lián)系實(shí)際，靈活運(yùn)用知識(shí)解釋自然現(xiàn)象中蘊(yùn)藏的物理規(guī)律培養(yǎng)創(chuàng)新能力的目的，因此，二者相輔相成，缺一不可．

另外一方面，一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，一批演示器材的采購，不僅需要實(shí)驗(yàn)室人員前期做充分的調(diào)研工作，而且需要學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)的重視，投入大量經(jīng)費(fèi)去發(fā)展建設(shè)演示實(shí)驗(yàn)，更需要培養(yǎng)一批知識(shí)面廣，專業(yè)技術(shù)能力強(qiáng)，教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富的教師來進(jìn)行教學(xué)指導(dǎo)．只有做到學(xué)校重視、科學(xué)管理、教師到位才能真正把演示實(shí)驗(yàn)的開展工作落實(shí)起來．

2 本校演示實(shí)驗(yàn)開展情況介紹

本校經(jīng)過多次轉(zhuǎn)型發(fā)展以培養(yǎng)創(chuàng)新型指揮人才為教育目標(biāo)，實(shí)驗(yàn)室建設(shè)發(fā)展是學(xué)校轉(zhuǎn)型過程中重點(diǎn)建設(shè)的項(xiàng)目之一．我校目前已經(jīng)投入了大量財(cái)力、物力和人力重新改建了實(shí)驗(yàn)樓，高度重視大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)的建設(shè)發(fā)展，投入了100多萬元固定資金建立了兩個(gè)演示實(shí)驗(yàn)室，總面積300余m2，共120多個(gè)演示項(xiàng)目，可同時(shí)容納60多名學(xué)生實(shí)踐操作．其中力學(xué)有聽話的小球、混沌擺、導(dǎo)軌滾動(dòng)演示儀、龍卷風(fēng)演示裝置等28個(gè)項(xiàng)目；振動(dòng)與波有擊鼓共振、水駐波演示、波爾共振演示儀等17個(gè)項(xiàng)目，熱學(xué)有大型伽爾頓板演示儀、大型速率分布演示儀、半導(dǎo)體熱堆熱機(jī)等10個(gè)項(xiàng)目，光學(xué)有激光琴、穿墻而過、奇幻之水、光彈效應(yīng)演示儀、大型3D影像演示系統(tǒng)等35個(gè)項(xiàng)目；電磁學(xué)有特斯拉放電互動(dòng)演示裝置、怒發(fā)沖冠互動(dòng)演示裝置、電磁炮、人體導(dǎo)電等30個(gè)項(xiàng)目；近代物理有黑體輻射演示儀、氫燃料電池演示儀等5個(gè)項(xiàng)目；120多個(gè)演示項(xiàng)目涵蓋各個(gè)物理領(lǐng)域，內(nèi)容全面，豐富多彩．

通過兩年多的教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)室是學(xué)生們感覺非?！昂猛妗钡牡胤剑@里到處是新奇的實(shí)驗(yàn)裝置，有趣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，學(xué)生不僅可以自己觀看實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象而且還可以自己動(dòng)手體驗(yàn)，既培養(yǎng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣又豐富了知識(shí)，開闊了眼界[9]．學(xué)生在上演示實(shí)驗(yàn)課時(shí)認(rèn)真觀察思考，積極動(dòng)手，親自體驗(yàn)操作，下課舉一反三，就日常生活中見到的類似現(xiàn)象向老師主動(dòng)咨詢請(qǐng)教．演示實(shí)驗(yàn)室的開放受到學(xué)生的熱烈歡迎，但本校演示實(shí)驗(yàn)開展仍然處于探索階段，在教學(xué)過程中也遇到了諸多問題需要完善.

(1)演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方法和教學(xué)模式目前都比較單一，主要以教師的講解和學(xué)生的集體觀看為主，學(xué)生的主動(dòng)體驗(yàn)為輔，為了更加方便學(xué)生觀看操作，發(fā)揮主觀能動(dòng)性，多樣的教學(xué)方法和模式有待進(jìn)一步改善提高．

(2)演示實(shí)驗(yàn)鼓勵(lì)學(xué)生親自動(dòng)手積極體驗(yàn)，由于學(xué)生比較多，對(duì)于喜愛的項(xiàng)目就想多體檢幾次，如果不嚴(yán)格按照操作規(guī)程很容易造成儀器損壞，很多儀器要求實(shí)驗(yàn)環(huán)境干凈干燥，因此實(shí)驗(yàn)室的管理維護(hù)需要制定完善的規(guī)章制度．

3 物理演示實(shí)驗(yàn)對(duì)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的積極作用

時(shí)代在發(fā)展，科技在進(jìn)步，社會(huì)對(duì)人才的需求和要求也在不斷更新，當(dāng)今社會(huì)除了必須掌握基本的專業(yè)素能外擁有創(chuàng)新思想和能力的人才已經(jīng)成為核心競爭力．各大高校作為培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才的搖籃，擁有各自獨(dú)特的培養(yǎng)途徑和教學(xué)模式來發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)新思想和創(chuàng)新能力．但毫無例外的實(shí)驗(yàn)室是實(shí)施此目標(biāo)的重要教學(xué)場所，它是一個(gè)“融創(chuàng)新與素質(zhì)教育為一體，融知識(shí)傳授和能力培養(yǎng)為一體”的場所[10]．大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是所有高校培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力的重要環(huán)節(jié)，在這一環(huán)中能夠把學(xué)到的理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際生活，具有突出教學(xué)效果的則是大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)．傳統(tǒng)物理學(xué)在學(xué)生心目中的印象就是一個(gè)演算的過程，學(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)物理知識(shí)經(jīng)常會(huì)問老師：“我們又不搞科研，學(xué)物理有用？”大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)為學(xué)生詮釋了物理的精髓：“物理與我們?nèi)粘５纳钕⑾⑾嚓P(guān)，物理知識(shí)無處不在”．例如飛機(jī)升力演示實(shí)驗(yàn)和龍卷風(fēng)演示實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生切實(shí)體驗(yàn)到伯努利方程證明的氣流和壓強(qiáng)之間的關(guān)系；高壓靜電模擬演示儀(又稱為怒發(fā)沖冠互動(dòng)演示儀)通過學(xué)生親身體驗(yàn)讓學(xué)生理解同種電荷帶電的性質(zhì)和等電勢(shì)的概念；3D影像系統(tǒng)通過佩戴偏光鏡觀看立體影像的方式讓學(xué)生理解偏振光在生活中的作用；大型伽爾頓板和速率分布演示儀直觀地告訴學(xué)生物理中統(tǒng)計(jì)與分布的概念；同自己握手、激光琴、萬丈深淵、奇幻之水等等奇妙的演示實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生不僅可以把學(xué)到的理論知識(shí)應(yīng)于實(shí)際，而且通過演示實(shí)驗(yàn)的操作、觀察和體驗(yàn)啟發(fā)思維，開拓創(chuàng)新．

總之，大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)中不可或缺的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才的重要途徑和教學(xué)手段，盡管目前國內(nèi)還處于初始的發(fā)展階段，但是隨著社會(huì)的進(jìn)步和對(duì)人才的要求更高，大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新思維和動(dòng)手能力的培養(yǎng)作用會(huì)更加明顯地體現(xiàn)出來．

1 金桂，黃小益，姚敏，等.在大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力.物理通報(bào)，2014(5)：22～26

2 梁法庫,路峻嶺,汪榮寶.演示實(shí)驗(yàn)在大學(xué)物理教學(xué)中的積極作用.物理與工程，2002(2)：28～30

3 張晚云,陸彥文,曾交龍.淺談如何在大學(xué)物理課堂教學(xué)中發(fā)揮好演示實(shí)驗(yàn)的作用.高等教育研究學(xué)報(bào)，2011(34):49～51

4 劉慧，喬月鳳.大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀及本校開展情況.物理通報(bào)，2014(11)：81～83

5 王中元.物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革模式.高等函授學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2010，2(3)：42～44

6 陳惠敏,石雁祥,張承據(jù).大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的探討.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，2007(10)：22～25

7 汪文明．中美大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)比較.高等函授學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2005(19)：9～12

8 劉國松.演示實(shí)驗(yàn)在大學(xué)物理課程實(shí)施中的研究：[學(xué)位論文].長春:吉林大學(xué)，2006

9 路峻嶺，陳信義，王延吉．強(qiáng)化演示實(shí)驗(yàn)，開展大學(xué)物理研究型教學(xué).大學(xué)物理，2008(5)：44～46

10 劉海峰,楊欣毅.創(chuàng)建“三位一體”綜合性實(shí)驗(yàn)室的探討.高等教育研究學(xué)報(bào)，2009,32(4)：27～29

ThePositiveEffectofUniversityPhysicsDemonstrationExperimentontheInnovativeTalentsCultivation

YanXiaoqing

(EngineeringuniversityofCAPF,thecenterofuniversityphysicsexperiment,xi’anshaanxi710086)

University physics demonstration experiment is a bond to contact theory and practice,is the effective means make the abstract theory to graphic and concrete,it is an important part of university physics experiment teaching,through the study of demonstration experiment can not only stimulate students' interest in learning can also cultivate the students' observing ability,innovative thinking and hands-on ability.this article combining with the development.situation of our college physics demonstration experiment from three aspects discussed the positive effects of demonstration experiment on training innovative talents.

university physics demonstration experiment；innovation thinking；practical ability

閻曉慶(1986- )，女，助理實(shí)驗(yàn)師，主要從事大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作及研究．

2016-10-17)