节能意识教育大学物理论文

2022-04-27

摘要：结合上海理工大学大学物理实验中心的教学经验，探讨了实验教学和大学物理实验创新的方式，阐述了营造多元化教学模式的必要性，从实验教学内容、实验教学方式以及创新平台建设方面提出了可行的方法。今天小编给大家找来了《节能意识教育大学物理论文(精选3篇)》，仅供参考，希望能够帮助到大家。

节能意识教育大学物理论文篇1：

基于新时期人才培养的大学物理实验教学创新改革

摘要大学物理实验课程作为高校教学过程中重要的一环，在培养学生动手实践能力和科研素养方面具有理论课程不能替代的作用。针对新时期人才培养新要求，提出从凝练教材内容、拓展教学方法、开设课外实验、改革考核模式等方面对大学物理实验课程进行全方位改革。从而有效提升本科生综合素质，培养出能适应市场需求的创新型人才。

关键词大学物理实验教学改革创新实践

Innovation and Reform of University Physics Experiment Teaching Based on Talents Cultivation in the New Period

SU Wei， CHEN Bingyan， ZHANG Min

（Hohai University， Changzhou， Jiangsu 213022）

0 引言

2016年12月7日，習近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调，“高等教育发展水平是一个国家发展水平和发展潜力的重要标志。实现中华民族伟大复兴，教育的地位和作用不可忽视。我们对高等教育的需要比以往任何时候都更加迫切，对科学知识和卓越人才的渴求比以往任何时候都更加强烈”。21世纪的竞争，归根结底是人才的竞争，而人才质量的提高需要依靠高水平的教育。相比于国际高水准，中国在人才培养上的质量还远远不够。因此，习总书记才会用“更加迫切”、“更加强烈”这样的表述，决心可见一斑。

实验教学是高等教育的重要环节，在培养学生的动手实践能力方面具有理论教学所不可替代的作用，在培养学生的创新能力方面也有较强的优势。[1-2]高校物理实验中心必须以提升人才培养和科技创新为主线，以加强学生动手实践能力为宗旨，积极探索新时期下大学物理实验的教学工作。[3-7]只有不断将现代物理技术引入到物理实验课程中来，才能培养出顺应时代发展需要的大学生。

1 目前大学物理实验教学存在的问题

1.1 知识体系陈旧

多数高校的物理实验内容都是上世纪八九十年代形成和确定下来并沿用至今的，部分内容已完全不能适应当前时代的发展和需求。此外，部分实验内容过于简单，整个实验过程连讲带做不到一小时就能完成，体现不出高水平的教学质量，学生好像在走过场，不能激发学生的学习热情。[8]

1.2 教学形式单一

传统的物理实验课程以教师讲授及演示整个实验过程为先，学生只需记住教师的操作过程即可完成实验。这样的实验教学方法优点是便于总体管理，有利于学生在有限时间内完成实验任务。缺点是学生的自我探索能力和创新能力得不到提高，并且讲授法也做不到因材施教。

1.3 考核方法简单

大学物理实验考核主要以每次实验的实验报告及最后的理论课考试两部分为主，这样的考核方法有利于公平公正。缺点是不能全面考查学生的综合素质，包括动手能力、问题表达及解决能力、创新能力等等。并且这样的考核方式会让学生对大学物理实验课程的理解局限在拿学分、拿绩点上，造成学生在考试前死背各种物理原理，却做不到学以致用。

2 大学物理实验教学改革措施

2.1 凝练提升，着力建设创新研究型实验项目

凝练原有实验教学内容，结合科学技术发展和社会重大需求，加大创新性实验项目的建设力度。

当前国内大部分高校的物理实验教材知识陈旧已是公认的事实。然而，陈旧的知识并不是毫无利用价值。众所周知，要发现全新的理论很难，但利用已有的知识来寻找新的应用方向则相对容易。[9]因此凝练原有实验教学内容，开展新的应用研究性实验就显得非常重要。当然，为已有的物理知识寻找新的出路绝不是一件简单的事。难点在于教师在充分掌握现代物理技术知识的基础上，还需不断挖掘市场新需求。基于这种情况，教师工作不能局限在学校中，也需要走出校园，充分调研市场发展需求，开设对学生真正有用的实验课程。

河海大学根据工科大学物理实验教学的特点，与南京大学周进、沙振舜等物理实验教学领域的知名教授合作，撰写了21实际高等院校物理实验教学改革师范教材——《大学物理实验（工科）》。[10]教材专门补充了传统大学物理实验项目相关原理在工程技术中的应用介绍。为了培养学生独立思考、解决问题和自主创新的综合素质和能力，专门在教材中编写了传感器技术、声学技术、大气压等离子体技术等近代物理技术的基本物理原理及其大量科技创新应用实践参考。该教材的发行，受到了国内众多高校的好评。

此外，在物理实验课程中应该多开展与实际应用密切相关的设计性实验项目。在课程教学过程中注意调动学生的积极性和主动性，培养学生分析问题和解决问题的能力，激发他们的创新意识和才能。

2.2 因材施教，开放课外实验教学，培养优秀学生

每一位大学生都是通过层层选拔，最后考入大学，都有着几乎相同的学习经历，但每位学生又都来自五湖四海，每个学生的兴趣爱好、知识储备、动手能力等也各不相同。相信现在的大学生完成基本的实验课程不成问题，但对于一些动手能力或者思考问题能力突出的同学，可以进行深层次培养。因此大学物理实验课程在做好常规实验教学之余，也应做到因材施教。例如可以开设一些选修实验课，并在此基础上选拔一些优秀的学生参加大学生物理实验创新竞赛。

选修实验课在内容设置上，应当较常规实验课更有挑战性，并且在教学方法上也应有所区分。常规的实验课一般都以教师演示为先，学生在观察完整个实验过程以后开始操作。选修实验课则可以在教师介绍完基本的实验原理后，让学生自己摸索实验过程，进而培养学生分析解决问题的能力。在这个过程中，教师需要有敏锐的眼光去发现具有特长的学生，进一步引导他们参加更多的竞赛项目。在培养优秀学生的过程中，要注意拓宽他们的物理基础知识和专业技术知识。一个竞赛项目的展开，会遇到各种各样的问题，通过对这些问题一步步的解决，不仅能讓学生学到丰富的课外知识，拓展见识，也能促进教师能力的提高。因此，针对大学生的特点，教师应当在物理实验课的基础上，最大限度地做到因材施教，努力做到让每个学生都有出彩的机会。

2.3 改革考核方式，体现学生综合素质的层次性

大学物理实验考核一般通过综合平时成绩和期末笔试成绩得出最终成绩。这样的考核方式可以能体现出一定的公平性，但并不能很好地体现学生的综合实验素质。实验操作过程是对学生动手能力的一种考查，更是对学生综合能力和综合素质的考查。尤其是对设计类实验，通过对实验合理性、操作性及完成情况等方面的综合打分，考核了学生的综合素质，包括学生的自主能力、创新能力及科研能力等。此外对于选修实验还可以通过让学生提交研究报告来评判，这其中包括论文格式、研究方案、结果与分析等方面。通过撰写研究报告，不仅可以训练学生撰写科技论文的能力，还能让学生掌握分析问题、解决问题和描述问题的能力。

2.4 拓展虚拟仿真实验，丰富教学内容

2013年9月，教育部高等教育司提出《关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知》，希望高校在开设常规实验教学的同时，还能开展虚拟仿真实验教学，做到虚实结合、相互补充、能实不虚。常规的物理实验一般能让学生产生许多宏观的认识，例如光照射光栅，学生能直观地观察到远端的条纹，但不能观察到光传输过程中电磁场在空间中的分布情况。而采用光学仿真软件，则能很直观地反映出电磁波在空间中的传输过程。通过这样的虚拟实验演示，不仅能提高学生对微观物理过程的认知，还能提高学生的学习兴趣。此外，相比传统物理实验，仿真实验教学还具有成本低、消耗少、安全性高等优势。

3 我校实验教学方法心得及取得的成果

我校物理实验中心近年来不断改进实验教学方法，在实践中形成了预习、操作、记录和器材审签、撰写报告和考核的过程管理方法，通过详细的环节要求，有效督促了学生学习及教师管理。[11]

近几年，河海大学物理实验中心还通过构建多学科交叉的教学队伍，立足使用“以先进的设备培养人”，先后建成“Tektronix-Hohai联合实验室”、“河海大学-COMSOL联合实验室”、“物理实验仿真实验室”、“物理科技创新实验室”等一系列先进实验室，为优秀学生提供参加各级实验竞赛的软硬件平台。依托所建立的创新实践平台，开展以教师为主导、学生为主体的大学物理课外科技创新实践教学，师生团队共创科技成果。

近10年来，本科生依托所建立的课外创新实验室，取得了一系列科技创新成果。主要体现为：以团队模式培养本科生科技创新能力的实践获得江苏省教学成果一等奖，[12]累计培养优秀本科生100余人（其中70多人保送研究生），承担国家和省级大学生创新训练项目20余项，获得挑战杯、节能减排、电子设计等重要学科竞赛的全国和省级奖116项，学生为主申请发明专利36件，发表论文35篇。通过结合学科前沿和社会需求热点问题，达成服务学校人才培养战略。

4 结束语

本科生物理实验教学作为高校教学重要的组成部分，其改革之路任重而道远。在凝练教材内容、改革考核模式的基础上，还需要拓展教学方法、开设课外实验。必须要有一批有干劲肯做事的教师对大学物理实验教学进行全方位的改革，并带领学生开展各类创新实践活动，提升本科生综合素质，实现适应市场需求的创新型人才培养目标。

基金项目：中央高校基本科研业务经费项目（2016B12314，2015B27914）；河海大学创新性教学实验项目（BZX/16A103-13）。中国高校创新创业教育改革研究基金项目（16CCJG01Z004）

参考文献

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[6] 郭袁俊，杨宏春，姚列明，霍中生.大学物理实验中心特色化建设的探索与实践[J].大学物理实验，2017.30（1）：138-140.

[7] 王建风.提高大学物理实验教学质量的研究[J].教育现代化，2017.1：97-98.

[8] 高兴茹，倪苏敏，宗广志.应用型大学物理实验教学体系的改革与探索[J].北京联合大学学报：自然科学版，2011.25（3）：86-88.

[9] 陈秉岩，周娟，朱昌平，罗正亮，李淑星.基于创新训练计划的物理实践课程改革与探索[J].实验技术与管理，2010.27（4）：115-117.

[10] 陈秉岩，刘平，周进，沙振舜.大学物理实验（工科）（第二版），南京：南京大学出版社，2013.12.

[11] 刘翠红，陈秉岩，王建永.基于学生实践和创新能力培养的实验教学改革[J].科技创新导报，2011.1：151-152.

[12] 陈秉岩，朱昌平，郑忠梅，范新南，单鸣雷，高远，殷明，张学武，朱陈松，张晓花.团队培养本科生科技创新能力的实践研究[J].实验技术与管理，2013.30（12）：158-162.

作者：苏巍　陈秉岩　张敏

节能意识教育大学物理论文篇2：

物理实验多元化教学模式的研究

摘要：结合上海理工大学大学物理实验中心的教学经验，探讨了实验教学和大学物理实验创新的方式，阐述了营造多元化教学模式的必要性，从实验教学内容、实验教学方式以及创新平台建设方面提出了可行的方法。

关键词：大学物理实验；改革创新；多元化教学

本文著录格式：周群，郭露芳，林立华.物理实验多元化教学模式的研究[J].软件，2016，37（5）：11-14

0.引言

改革创新在高校建设中十分重要。实验教学是高等学校整个教学过程的重要组成部分，直接影响学生的综合素质与能力的培养，其基本任务是向学生传授实验技术理论，培养学生的观察动手能力、分析问题能力以及创新能力，使学生养成理论联系实际和勇于探索的科学精神。上海理工大学十分重视大学物理实验课的教学和建设。2001年大学物理实验室被上海市教委授予上海市高校基础课教学实验室地区评估合格证书；2002年因在实验室管理工作中成绩显著，大学物理实验室再次受到上海市教委的表彰。为进一步提高大学物理实验课的教学质量，改善实验设备陈旧、实验用房紧张的状况，学校于2003年投入两百多万元对大学物理实验室进行了改造。改造后的大学物理实验室能开出力学实验10个、热学实验6个、电磁学实验11个、光学实验9个、近代物理实验6个，共计42个实验，物理演示实验27个。在学校的大力支持下，2005年大学物理实验室又实施了一项总经费为180多万元的中央和地方共建项目，增设基础实验5个，提高和设计性实验20余个，计算机仿真实验室一个（可开出仿真实验52个，其中35个实验为全新实验）。大学物理实验中心目前下设基础物理实验室、提高实验窒、创新开放实验室、演示实验室和计算机仿真实验室。

20世纪中叶以来，以计算机信息科学技术，生命科学，空间科学，材料科学等为代表的新的科学技术革命，极大地加速了科学技术的发展和各学科之间的相互交叉和渗透，新的综合化趋势已成为科学发展的主流。因此，物理实验课程体系、教学内容和教学方法必须由封闭型向开放型转变。大学物理实验作为大学生在进校后的第一门科学实验课程，不仅应让学生受到严格的、系统的实验技能训练，掌握科学实验的基本知识，更主要的是要培养学生严谨的科学思维能力和创新精神，分析和解决实际问题的能力，特别是与科学技术的发展相适应的综合能力，适应时代的发展，科技进步的创新能力。改变实验教学依附于理论教学的传统观念，实施多元化实验教学理念是目前高校教育学改革的重要内容。我们在这方面采取了多种手段以提高学生学习兴趣，培养学生的创新意识。

1.实验教学形式多元化

1.1大学物理仿真实验

仿真实验开创了物理实验教学的新模式。课堂上利用计算机把实验设备、教学内容（包括理论教学）和学生操作有机融合为一体，为物理实验改革提供了有力工具，同时克服了实验教学长期受到课堂、课时限制的困扰，使实验教学内容在时间和空间上得到延伸，将实验的原理、思想、方法和应用与仿真软件的虚拟实验仪器、实验环境相结合，将理论教学与实验教学有机地融为一体。学生可以在学习物理概念的基础上，有目的地去设计实验，又能通过实验深化对物理概念、思想的理解。利用仿真实验，实现理论与实验的互动学习，培养学生的创新思维和能力。

1.2开设现代物理实验技术系列讲座

现代科学技术的创新都是在实验室里产生的。目前大学本科开设的有些物理实验是当时科技发展的突破性成果；一些实验成果为后来的科技发展开辟了新的研究范围，派生出很多研究方向，甚至产生了一个新的科学领域或者一个新的产业。但在我们教学中没有介绍其背景、思想和应用。这些内容是培养学生科学素质、创新意识的重要环节和很好的教材。

因此我们在开设物理实验课的同时，对学生开设物理实验技术系列讲座，例如有：结合上海工博会介绍新能源轿车，有燃料电池轿车、混合动力轿车等；力学传感器在工业机器人和服务机器人上的应用。2012年工博会上，我校除“基于太赫兹技术的地沟油快速检测仪”项目受到媒体及参展观众的广泛关注，并荣获高校展区展品三等奖外，“节能冷却塔组及全工况冷却系统”项目更是受到业内专家的一致推崇，荣获高校展区展品一等奖。经过我们的介绍有一批学生自发组织去观看工博会，在展览现场了解到了很多当今的新科技。在实际教学中，激发了学生学习的热情和主动性，出现了生动、活泼的学习氛围。

1.3开设物理学史课程

物理学史是研究人类对自然界各种物理现象的认识史，是一块蕴藏着巨大精神财富的宝地，很值得我们去发掘。通过物理学史的学习，不但能增长见识，加深对物理学的理解，更重要的是可以从中得到教益，开阔眼界，从前人的经验中得到启示。开设这门课的目的，就是为了强化学生物理文化教育素质，从物理学史这块精神财富的宝地中，汲取营养，学习物理学前辈们的科学创造方法、严谨的治学方法和实事求是的科学态度，在新世纪的高科技领域中创造更光辉的业绩。

1.4大学物理创新实验设计大赛

为进一步激发我校学生对物理实验的热情和兴趣，培养学生运用物理知识独立思考问题解决问题的能力以及实验动手能力和创新能力，加强学生科学素养，提高学生的综合实践能力，每年举办一次大学物理创新实验设计大赛，至今已举办了三届。从中选拔出一批实验基础扎实、创新思维活跃、动手能力强的学生，为大学生创新实践活动及科研训练选拔人才奠定基础。例如2010年创新设计大赛的一等奖是滴水起电、太阳能风能为机器人供电，二等奖是风洞机翼上升制作等。学生一般是5人一组，团结协作完成设计课题，增强了学生的合作意识。

1.5实行开放式教学

实行开放式教学，它不仅时间上对学生开放，而且在内容上也开放，是一种个性教学模式。这种教学模式能满足学生求知、探索和创新的欲望，侧重创新精神与能力的培养。学生在完成38个学时的基础实验和综合性实验学习后，可以根据自己的能力、专业特点和兴趣以及时间，自主地选择不同的实验内容和实验时段。开放性实验对全校所有学生开放，实行网上预约制。开放性实验里有和目前的科技发展联系密切的实验项目，比如液晶电光效应、燃料电池的综合特性、传感器系列实验等。

除了教学手段多元化外，我们还在其他软件硬件方面进行配套的调整，以达到实验教学的最优效果。

2.整体优化实验教学内容体系

实验内容框架体系分成三个层次：基础性实验、综合性实验和设计性实验。另外还开设了开放性实验和创新性实验，供有兴趣和能力的学生选做。在保证基础的前提下，更新内容，提高起点，减少简单验证性实验。综合和设计性实验的比例逐年增加。

按照学校加强基础，重视应用，提高素质的人才培养要求，在保证基本教学要求的前提下，对原有实验项目进行精选，合并，更新。我们淘汰了一些陈旧的、验证性的实验，如：静电场的描绘、薄透镜焦距的测定等实验。增设一些能提高学生创新思维，综合能力应用的实验，如夫兰克一赫兹实验、传感器技术等实验。学生在完成一定数量的基础实验，根据自身的兴趣和爱好自主地选择综合性和设计性实验。我们给学生开设的设计性实验，要求学生课前根据设计实验题目和实验室提供的仪器，查阅资料，推证有关理论公式，画出设计线路图，并按照理论上可行的实验方法拟定实验步骤。教师只负责检查设计方案是否正确，学生自行完成实验全过程。目的是以培养学生学会简单的物理实验设计思想、方法和测试技能。难度不是太大，实验中提供的仪器在先前的实验中也都用过，例如：用示波器测电感、用迈克耳逊干涉仪测空气折射率等。目前，高等院校非物理类的本课程教学基本要求中综合性、设计性实验比例只要求达到10%，而我们的综合性、设计性实验比例接近33%。

3.实现教学手段现代化

本实验中心教学人员利用微机，购买和自行编写了一些教学软件。为了在教学中配合这些软件的运行，每个实验室配置微机、音响、投影仪和话筒。一方面用于教师上课演示实验内容，另一方面学生在做完实验，可在计算机上进行数据处理，以检查结果对错，误差较大的数据，要求学生重做实验，采集数据，重新上机处理，使学生受到了严谨的科学素质训练。

教学中配合使用投影设备和CCD微观图象摄像显示设备，使物理现象直观地展现在学生面前，增强了教学效果。例如：密立根油滴实验、分光计、牛顿环等实验，使原先学生无法观察到的实验现象，利用CCD微观图象摄像显示设备，通过电脑展现在学生面前，给教学代来了很大方便。学生对教师讲解的内容心领神会，既节省了教师上课讲解的时间，学生又能很快地将仪器调节到正常的工作状态，提高了教学效果。

4.做好实验教材建设

教材的改革是实验改革的总结和理论上的提高。我们认真分析了各高校的实验教材，把握住实验改革和发展的脉搏和方向，在多年使用校内印刷的原自编教材的基础上，09年4月编写出版了《大学物理实验》教材，16年3月出版了《大学物理创新设计实验》教材。教材充分体现了“拓展知识面，灵活性，实用性，时代性”。教学方法有特色，《大学物理实验》教材中分阶段，分层次地组织教学，以基础性实验，综合提高性实验，设计性实验为三个台阶，并附加开放性实验和应用物理实验，来实现从低到高，从基础到前沿，从接受知识型到培养综合能力型逐阶提高的物理实验教学目的。此教材使用5年多来效果明显。有一万多名学生都使用了该教材。

5.建立物理演示展厅

物理演示实验能开扩学生的视野，启发思维，开发创造力，增加学生学习物理的兴趣，对提高学生的科学素质起到极其重要的作用。课堂演示实验的特点是紧密配合教学，原理清晰，形象直观，易于操作，安全方便。随教学手段的进步，演示实验也有多种表现形式。现场实验确实对深化理解启发思维起到了十分重要的作用。目前演示厅能演示近40个实验项目，具有一定的规模。特别是有的实验一般日常生活不能遇见到的现象，学生就非常关注，如：激光琴、导光水柱和测力机器人就是如此。每次学生看完演示后，都不愿离开演示室。有时几个同学围在一起，边看实验边争论，从中悟出现象背后的物理原理。学期结束后，要求学生选择一个他最感兴趣的物理演示实验，解释其原理。

6.结语

几年来我们在大学物理实验教学改革中，以学生知识、能力和素质的综合培养为目标，在教学的组织上着力体现以学生为主体、教师为主导，注重学生个性发展和创新能力培养的原则。形成了有一定特色的大学物理实验课程教学体系，取得了一系列的大学物理实验的教学改革成果。我们还要继续发扬党提出的改革创新精神，不断优化实验教学体系，使更多的学生受益。

作者：周群　郭露芳　林立华

节能意识教育大学物理论文篇3：

挖掘传统教学内容中的创新思维元素

[摘要] 注意挖掘教学内容所包含的创新元素，通过猜想的教学方法，应用学生已有的知识，加以适当的类比、猜想，让学生在学习物理的过程中体验到科学研究的快乐和成功的喜悦，从而提高学生的学习兴趣，提高教学效率。

[关键词] 教学方法；教学创新；电子书；猜想式教学

一、前言

面对知识爆炸的形势，传统的学习方法已经难以为继。尤其在科技竞争日益激烈的今天，学校培养的目标，不是仅仅让学生学到知识，更是要培养能应用知识去解决问题，具有发现新的知识、具有创新能力和继续学习能力的人。为了达到这个目标，在理工科的重要基础课大学物理中，我们做了一些尝试，介绍如下。

二、集成电子书，一种新颖的学习媒介

在传统的纸质书籍之后，逐渐有电子书，有音频视频，但是，能够把教师的讲解与书籍结合为一体的还不多见。我们经过实践思考，提出把大学物理学习指导做成电子版，然后在书中适当的地方配以讲课用的PPT、演示的动画，在教师认为比较困难的地方插入教师的语音讲解。而且附上教师的电子邮箱，然后把这些元素用专门的软件打包集成。学生在学习的时候，只要在电脑上运行该软件，就可以自学。如果需要向教师提问题，就可以向具体负责的教师发送电子邮件。这种电子书把文字、PPT、动画、声音集成为一体，形成了便于携带、内容丰富、讲解具有针对性的立体书籍，改变了以前各个元素分立的状况。前期的文字与声音的集成电子书，已经正式出版发行，使用的效果良好；该课题被列为湖北省教育科学“十二·五”规划课题，已经完成结题。

我们希望通过尝试，把这种集成电子书推广到目前需求量很大的中考和高考辅导资料上去，形成一个新的出版潮流，帮助学生提高自学的能力和自学的效率。

三、挖掘物理知识背后的深刻思想

大学物理在高校的课程地位为什么长盛不衰？主要是下面3个方面的原因。

（1）它是各个理工科的基础课程，不学习大学物理，许多专业课程很难进行。（2）物理作为科学素质的重要组成部分，对理工科的大学生是必不可少的。不说物理在历次工业革命中的巨大推动作用，仅仅就近年来的物理学进展，如巨磁电阻材料、石墨烯材料等，工科的学生也是必须了解的。（3）就业的需要。学生的学习，各门课程是确定的，而就业则有随机性。当学生毕业后，由于社会的原因，从事与他所学的专业具有很大差距的工作时，他所学习的专业课程，尤其是那些非常工具化的专业课程，几乎完全无用。这时，起作用的是具有普遍作用的数学、物理课程。

四、多种方法培养学生的科学分析思维

复旦大学金晓峰提出了让学生学习物理原始文献的办法。他认为，让学生学习科学的原始文献，而不是学习由别人编写好的课本，可以让学生重复一次最初的发现过程。这种做法在培养学生的探索精神和研究能力方面很具有新意。

我们在大学物理教学中也进行了一些教学方式上的改革，力求把成熟的物理知识背后的创新思维挖掘出来，把创新教育渗透到平时的教学中去。

（一）于细微处见新的领域

在力学中，引力质量和惯性质量在很多人看来，是自然相等的，多数课本上没有这方面的介绍。实际上，引力质量与万有引力相联系，而惯性质量与物体受力后的加速度相联系。由于在地球上各处的重力加速度相等，在取合理的单位后，可以证明引力质量与惯性质量相等[1]。爱因斯坦仔细地研究了这个问题，在此基础上，提出了等价原理，成为广义相对论基础。通过与学生分析惯性质量与引力质量，最后得出广义相对论的历史过程，可以大大开阔学生的眼界和思路。

（二）物理概念的推广应用

最常见的例子是惯性的概念。力学中惯性的概念很好理解，它是物体保持原有的运动和状态的特性。我们在教学中，把惯性的概念推广到电磁学、经济现象、社会现象。电磁感应是惯性的一个很好的诠释。当一个线圈中的磁通量发生改变的时候，按照电磁感应定律，线圈中会产生一个感生电流，该电流的磁场是反抗原磁场的变化的。从反抗原来运动状态这个性质看，电磁感应现象正是惯性的体现。那么，楞次定律本质上是电磁惯性。用惯性来分析电磁现象，可以不需要详细的条件，就可以得出正确的定性结论。

在经济现象中的例子有很多，在此不一一列举。举一个心理方面的例子。比如学生某寝室有4个床位，现有3个学生居住，过了一段时间后，学校要安排进来一位新同学，问：原来的3个人对新来的同学是什么态度，欢迎还是拒绝？这个问题由于贴近学生生活，在课堂上往往会引起热烈的讨论。开始可能有各种思路和分析，也有人以为教师要提倡集体主义精神而不敢回答。通过讨论，应用惯性原理，最后会得出结论：原来的3个同学对新来的人是排斥的！原因是他们住宽敞的房间已经习惯了，已经形成了一种状态，而新进来一位同学，要改变这种状态，由于人的性格的惯性，他们会不自觉地排斥改变原来状态的同学。经过具体分析和讨论后，学生都十分信服，看到物理学的概念不仅应用在物理学领域，在其他方面也都可以得到很好的应用，增强了他们学物理的信心。

（三）探索物理现象背后的规律

比如，在热力学第零定律也就是温度的定义中，三个热力学系统两两热平衡一定会得出三者都是热平衡的，这个热平衡后的共同的量就是温度。在讲这个内容的时候，我们考虑毕业生的流动：在武汉每年有几十万的大学生毕业，但是大多流向了东南沿海地区，驱动毕业生流动的背后力量是什么？最后我们分析得出，是工资。如果以后武汉的发展能够提供与沿海地区相同的工资，那么可以想见，就不会有大学生的净流出了。从比较枯燥的热力学问题分析现在的经济热点问题，不仅是开阔思路，也可以提供思考的方法。

（四）常见的物理公式在实际中的应用

我们在大学物理的第二个学期都要讲振动问题，而且在推导简谐振动方程后，都要举一个木块在平静的水中的浮动问题。这个问题的結论是木块在水中的上下浮动是简谐振动，而且周期与水的密度、木块的密度以及木块的截面积有关。我们要求学生在周末出去玩的时候，比如坐轮船过长江，观察一下轮船的浮动，是否是简谐运动，而且可以用手表计时，通过公式计算船的大小和质量。这种简单的理论联系实际，可以让学生对物理增加不少兴趣。

（五）激发学生自发的组合式创新思维

通过这些教学中的培养，学生很快就有了自己的创新意识。一个学生在学习了光的干涉后，结合以前就有的电子的波动性质，就提出这样的问题：如果在光源处放一个光源和一个电子源，会是什么结果？这个问题的结论本身还要探讨，作为一个刚学过光的干涉的学生，能提出这样的问题，说明他已经具备了很强的创新潜力。

五、简化物理公式的推导，加深对物理原理的理解和对公式的记忆

在大学物理的分子动理论中，对理想气体压强公式的推导，多数是用碰撞的原理，计算分子对容器壁的平均冲力，从而得出理想气体的压强。但是，这种方法比较复杂。可以把该部分的内容加以组合，改变顺序。

首先根据假设，提出能均分定理，对任何分子，考虑平动动能时，不考虑分子内部的结构，分子的自由度是3，因而分子的平均平动动能为

用这种方法，可以很简单地得出压强与平均动能之间的关系。

另外一个是气体动理论中，几种气体速率的公式推导。按照教科书里面的办法，也是比较复杂，而且不容易记住。下面给出一种简便方法。

由于气体分子的平均平动动能，可以看作是分子动能直接求平均，于是：

由于速度都具有相同的量纲，推导出方均根速率后，最概然速率和平均速率的量纲，与方均根速率相同。只要我们注意三个速率之间的大小关系：

六、猜测式教学，培养研究能力的良好方法

在长期的教学实践中，我们体会到猜测式的教学[2-6]是一种培养创新能力和提高科研意识的好方法。具体做法如下：在学习一个物理公式或者一个物理定律的时候，让学生不要直接去看书中给出的结果，而是要先看看书中讲的先导知识和背景，然后对要学习的物理定律进行模拟研究，并结合已经有的知识，对结果进行合理的猜测。通过这种方法，可以体验原始科研的过程，并得到意想不到的结果。

举例如下：电磁学的教学中，我们都给学生讲过，电场与磁场的公式在很多方面有相似的地方，也有不同的地方。在学习电流元产生磁场的毕奥—萨伐尔定律的时候，要求学生依据点电荷的电场强度公式进行合理的猜想。点电荷的电场强度公式，也就是说：电场强度与点电荷的大小成正比，与到点电荷的距离的平方成反比。那么，学生可以合理地猜测：电流元产生的磁场与电流元的大小成正比，与距离的平方成反比。如果更进一步考虑：电流元是矢量，电流源到观察点的距离是矢量，两个矢量决定磁场这个矢量，只能由一种办法：矢量的叉乘。到这里，教学已经很成功了，除了系数和量纲外，一个初学磁学的学生接近于独立发现毕奥—萨伐尔定律了！

我们曾经在课堂上做过试验，有不少学生当场猜测出来，这让学生加深了对知识的理解，提高了兴趣，获得了极大的成就感。

另外一个例子：磁场的霍尔效应。在介绍完相关知识的背景后，让学生猜测霍尔电压与磁场和通过的电流的关系。由于在没有磁场和电流时，没有霍尔效应，磁场和电流越大，霍尔效应越强，学生很快马上可以猜测出霍尔电压与磁感应强度和电流强度成正比。除了系数外，基本猜测出了霍尔效应公式。

这种猜测式的学习，让学生体验了科研的过程、建立了知识之间的联系，也破除了对科研的神秘感，可以极大地提高学生的学习兴趣。

七、在创新班中的做法

在湖北工业大学提出“721”培养方案后，我们针对创新班的要求，提出了如下几点措施。

（一）提高学生的自学能力

教给学生一种实用的自学方法，每学期指定一章，在课堂上写出对该章的要求和问题，把上课的时间拿出来给学生看书，教师总结，与学生讨论，对学生的作业全部批改，该章内容是统考内容。

（二）培养扎实的物理基础

大学物理的公式，定理的证明，在教师讲完后，要求学生能够自己独立推导，可以要求学生课后自己推导，也可以利用课堂时间让学生自行推导。

（三）培养初步的科研能力

每一学期，学完相应的内容后（如力学、电磁学、振动与波动、光学、近代物理），教师给予引导，要求学生自行查找文献，写一篇与该部分的内容相关的小文章，例如，力学——火箭、热学——发电和节能、振动波动——地震、光学——全息，可以是综述性的文章，尤其欢迎有新观点的文章，作为创新考核的一部分。要求教师告诉学生查资料，提出和分析问题的办法。

（四）培养创新意识

每个学生每学期要提出一个有很大创新的、与物理有关的问题，越新颖越好，能够解决更好。

（五）成绩计算

作业成绩30%+文章和新颖性问题成绩20%+参加全校统考的成绩50%。

八、结论

知识与创新是不可分离的两个方面，离开了知识积累的创新会变成无源之水；离开了创新意识的知识会变成无用的知识。即使在大学物理这样的成熟的学科，也要把知识的学习和创新意识的培养结合起来，通过挖掘传统教学内容背后的创新元素，开辟教学的新天地，实现教学相长，相互促进。

参考文献：

[1]张三慧.大学物理学[M].3版.北京：清华大学出版社，2009：216.

[2]杨连武，李新乡.培养学生猜想与假设的教学策略[J].物理通报，2005（11）：17-19.

[3]谢鸿.如何提高学生对大学物理课程的兴趣[J].物理通报，2011（6）：21-23.

[4]王泽良.思想实验的作用和意义[J].工科物理，2000（1）：64-65.

[5]孫礼潢.思想实验和20世纪物理学的革命[J].东北师范大学学报，1991（2）：49-52.