重视实践环节,培养学生的创新能力和科学素质

高等教育的重要任务之一是培养和发展学生的创新能力和科学素质, 这一任务的提出, 为高等院校的课程改革确定了一个很重要的目标, 即:高等院校的课程改革必须考虑如何培养和发展学生的创新能力和科学素质。

近年来, 各校都非常重视发挥实践课在人才培养中的作用, 我们在物理演示实验方面也进行了有益的尝试和大胆的探索, 使物理演示实验在培养素质高、具有创造性、能力强的人才方面的地位和作用得到较好的体现和发挥。

1 必要的经费投入是开好实践课的保证

实践课在培养学生的创新能力和科学素质方面的重要作用已经成为教育工作者的共识, 长期以来, 我校各级领导和部门一直都很重视实践课的建设, 但过去由于经费少, 物理课又属于公共基础课, 所以物理演示实验的建设比较滞后。近几年, 我校加大了对物理演示实验建设的投入, 在物理演示实验室的建设上累计投入了近130万元的经费, 这些经费全部用来购置新的实验设备。虽然我校物理演示实验室的建设起步较晚, 但我们力求高起点, 我们建设物理演示实验室的宗旨是:既要使新添置的设备不仅能服务于大学物理的课堂教学, 有助于修大学物理课的学生理解教师在课堂上讲的物理学的重要概念、定理和定律, 又要使这些设备能让不修大学物理课的文科学生通过参观物理演示实验而提高自身的科学素质。为此, 教研室发动全体教师查阅资料, 并通过多种方式对兄弟院校物理演示实验开展的情况进行调研, 力求新添置的演示实验项目不仅能反映物理学发展的新成果、反映物理学的重要规律, 而且具有趣味性和科普性, 能吸引文科学生也来参观, 拓宽他们的视野, 从而提高他们的科学素质。在充分调研的基础上, 学校购进了一批能反映物理演示实验先进成果的仪器设备, 使物理演示实验的项目从最早的20余项增加到150余项, 演示的内容涵盖了力、热、电、光、近代物理和新技术, 同时还有许多小型的趣味物理实验。我校物理演示实验室经过近几年的重点投资建设, 目前已经成为一个既能服务于大学物理教学, 又能面向全校学生普及科普知识、培养和提高学生科学素质的重要实践基地。

2 开展形式多样的教学, 培养和发展学生的创新能力和科学素质

以往说到物理演示实验, 总认为演示实验只为大学物理课服务, 甚至大学物理课有没有演示都能讲, 演示实验不过是用来激发学生的兴趣、活跃一下课堂气氛而已。但是, 随着认识的提高, 越来越多的物理教师意识到由于物理演示实验直观、生动、有趣和定性, 使得其在对学生能力和素质的培养方面有着独特的作用。演示实验不应只停留在培养学生的学习兴趣及活跃课堂气氛的低级层面上, 而应最大限度地发挥它在培养学生的科学能力、创新能力和素质方面的作用。

物理演示实验可以采用以下多种教学形式。

2.1 课堂演示

课堂演示主要由教师操作, 学生观看。教师可以配合当前的教学内容将一些便携的演示仪器 (例如:涡流管、偏振片、弦上的驻波等) 带到教室给学生演示, 教师在课堂上边演示边讲解, 帮助学生理解所学的物理概念、定理和定律。

2.2 课外演示

课外演示主要由学生操作, 教师指导。学生利用课余时间到物理演示实验室参观演示实验, 并在教师的指导下自己动手操作。学生也可以按照每个实验的说明牌的提示自己动手操作、观察现象、理解相关的物理内容。为了让每个学生都有动手操作的机会, 我们采取了集中开放和分散开放相结合的方式向全校学生开放物理演示实验室。所谓集中, 就是给正在学大学物理课的每个班都安排一个专门的时间, 该班学生在这个时间里集中到演示室参观和操作, 而分散则是安排几个专门的时间, 供其他不开大学物理课的学生 (如文科学生) 参观和操作, 那些因为种种原因不能在本班专用的参观时间到演示室学习的学生也可以在这些分散的时间内去演示室“补课”。在所有开放的时间里, 都有物理教师值班, 对一些比较复杂而典型的实验, 值班教师采取边演示、边提问的方式, 和学生一起观察现象、分析原理, 在师生互动和讨论中, 学生不仅加深了对所学物理学原理的理解, 其分析问题和解决问题的能力也得到了提高;对一些简单的实验, 教师则放手让学生自己操作、自己提问、自己分析。实践表明, 学生在演示室主动获取知识的热情非常高, 许多同学在他们的小结中对开放物理演示室的做法及安排给予了充分的肯定, 工科实验061班的一位同学在他的小结中写到“演示实验让我们清楚地看到物理的趣味。物理演示实验是一种适合当代科技发展, 有利于培养具有深厚的基础知识的创造性人才的教学方法。这种教学改变了过去的单一模式, 能够满足不同层次的学生独立进行学习和研究的需要, 激发我们学习的主动性和学习热情, 使我们变被动学习为主动学习, 从而培养了我们的综合思维和创造能力。我清楚地记得有一个仪器是由7个小球构成的, 这7个小球大小相同, 质量相等, 质心在同一水平线上, 当你将左侧的小球提起到一定高度后放手, 当它们下落后碰到剩余的小球, 右侧就会有相同数目的小球被弹起。这时我突然萌生一个问题:一共有7个小球, 如果我将一侧提起1个、2个、3个小球, 它们下落后, 必将会将速度传给右边相应个数的小球, 使它们弹起;如果我提起一侧的4个小球, 那么就仅剩下3个小球了, 这时这3个小球会在那4个小球下落后弹起吗?如果会, 那另外第4个小球的能量会去哪里呢?速度传给谁呢?带着这个疑问我去试验了一下……我通过实验找到了答案, 这要比老师直接告诉我答案有意义的多, 而且我也会记忆得更深刻。”类似的总结还有很多, 不仅理工科的学生在物理演示室有收获, 文科学生在参观物理演示实验室时也常常发出惊叹, 感觉自然科学的奥秘, 对自然科学发生的兴趣使他们主动去了解和学习一些科学原理, 其科学素质在学习中得到了培养和提高。

2.3 演示走廊

演示走廊是在教学楼或实验楼里专门辟出一定的空间用于摆放一定数目的演示实验, 供学生在课余时间自由参观和学习。演示走廊里所摆放的实验力求现象明显。例如:真实的镜子、热胀冷缩、窥视无穹、高压放电等, 这些实验仪器体积不大, 比较合适放在展柜里。在展柜外设置一系列定时开关, 学生按下开关实验就开始, 到时间自动停止。由于参观演示走廊不受时间限制, 课余时间想什么时候去看就什么时候去看, 很方便, 所以很受学生的欢迎。

实践表明, 物理演示实验在培养学生对自然科学的兴趣、培养和发展学生的创新能力和科学素质方面有着独特的作用。物理演示实验不应只局限于课堂教学, 也不应只局限于给开设物理课的专业和班级演示, 可以采取多种教学形式, 扩大教学对象的范围。开展好物理演示实验的教学, 无疑有助于培养和发展学生的创新能力、提高学生的科学素质。

摘要：介绍通过物理演示实验培养和发展学生的创新能力和科学素质的做法。

关键词：演示实验,创新能力,科学素质