軍隊(duì)院校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的創(chuàng)新能力培養(yǎng)研究

田 爽 張 蕓

(陸軍步兵學(xué)院理化教研室 江西 南昌 330103)

創(chuàng)新能力的培養(yǎng)對(duì)于開(kāi)創(chuàng)新時(shí)代的院校教育和人才培養(yǎng)有很重要的意義.習(xí)主席在全軍院校長(zhǎng)集訓(xùn)開(kāi)班式上，強(qiáng)調(diào)強(qiáng)軍之道，要在得人[1].要全面貫徹新時(shí)代軍事教育方針，全面實(shí)施人才強(qiáng)軍戰(zhàn)略，全面深化軍事院校改革創(chuàng)新，把培養(yǎng)人才擺在更加突出的位置.專業(yè)化新型人才的培養(yǎng)離不開(kāi)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)作為軍隊(duì)院校的一門通用基礎(chǔ)課，它不僅是對(duì)大學(xué)物理基礎(chǔ)知識(shí)的強(qiáng)化與應(yīng)用，更是培養(yǎng)發(fā)散思維、動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力的主要途徑，因此在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)是至關(guān)重要的.

遵循教育教學(xué)規(guī)律，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中創(chuàng)新能力的培養(yǎng)可以由實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作、研究性實(shí)驗(yàn)以及第二課堂等幾個(gè)方面進(jìn)行開(kāi)展，逐步培養(yǎng)學(xué)員的創(chuàng)新思維能力.

1 實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)的創(chuàng)新意識(shí)引導(dǎo)

授課方法直接影響教學(xué)效果和創(chuàng)新能力培養(yǎng)，那么在正常的課程學(xué)習(xí)中如何培養(yǎng)學(xué)員的創(chuàng)新能力呢？筆者認(rèn)為在授課之前就應(yīng)該進(jìn)行創(chuàng)新意識(shí)引導(dǎo).軍隊(duì)院校教學(xué)大綱中，將大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)分為“基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)”“綜合性實(shí)驗(yàn)”“設(shè)計(jì)性或研究性實(shí)驗(yàn)”.基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)主要涉及基本物理量的測(cè)量、基本實(shí)驗(yàn)儀器的使用、基本實(shí)驗(yàn)技能和基本測(cè)量方法、數(shù)據(jù)處理的理論和方法，重點(diǎn)加強(qiáng)訓(xùn)練學(xué)員的基本實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?；綜合性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)員綜合把握運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能，分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力；設(shè)計(jì)性或研究性實(shí)驗(yàn)注重培養(yǎng)學(xué)員解決實(shí)際問(wèn)題的能力，鼓勵(lì)具有潛力的學(xué)員應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)知識(shí)和技能解決軍事裝備的前沿性相關(guān)問(wèn)題[2].學(xué)員的生源分兩種類型：一是直接參加全國(guó)統(tǒng)一高考錄取的高中生學(xué)員，具有扎實(shí)的中學(xué)物理和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，理解能力強(qiáng)；二是通過(guò)全軍考試招錄的士兵學(xué)員，一部分為高中理科學(xué)員，具有較好的物理和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，另一部分為高中文科學(xué)員，物理和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)薄弱.因此根據(jù)學(xué)員的基礎(chǔ)情況，將實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行分類,逐步加大難度，為創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ).例如，在實(shí)驗(yàn)“拉伸法測(cè)金屬絲的楊氏模量”中，對(duì)基礎(chǔ)薄弱的學(xué)員，要求其了解楊氏模量的概念及計(jì)算方法，了解測(cè)量微小伸長(zhǎng)量的光杠桿法；對(duì)基礎(chǔ)較好的學(xué)員，在掌握基礎(chǔ)知識(shí)以外，熟悉楊氏模量測(cè)定儀的調(diào)整和使用，以及逐差法處理數(shù)據(jù)；對(duì)基礎(chǔ)扎實(shí)的學(xué)員，自行查閱書籍與觀看網(wǎng)課，解決楊氏模量測(cè)定儀是否還可以測(cè)量其他的物理量、楊氏模量與軍事應(yīng)用有何聯(lián)系的問(wèn)題.

2 實(shí)驗(yàn)操作的創(chuàng)新能力培養(yǎng)

學(xué)員的實(shí)驗(yàn)操作時(shí)間畢竟是短暫的，如何在短暫的時(shí)間內(nèi)提高他們獨(dú)立解決問(wèn)題和分析問(wèn)題的能力，并培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力，是極為現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)離不開(kāi)教員的講授和引導(dǎo)，在授課前，教員通過(guò)備課將本節(jié)實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容根據(jù)層次不同進(jìn)行劃分，并精心設(shè)計(jì)問(wèn)題；授課中，教員可以創(chuàng)設(shè)問(wèn)題的情境，將要講授的內(nèi)容以問(wèn)題的形式呈現(xiàn)在學(xué)員的面前，啟發(fā)學(xué)員主動(dòng)的尋求，探索解決問(wèn)題的方法，從而培養(yǎng)學(xué)員的創(chuàng)新能力.

創(chuàng)新能力的培養(yǎng)不是彈指之間就可以完成的，而是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，高樓大廈平地起，如果實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)沒(méi)有打好，創(chuàng)新能力的培養(yǎng)就無(wú)從談起.基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的特點(diǎn)各有不同，但共同點(diǎn)就是基本實(shí)驗(yàn)技能.大多數(shù)學(xué)員可以通過(guò)教員的講解掌握基本實(shí)驗(yàn)原理和基本實(shí)驗(yàn)技能，但是完成的速度和效果卻有不同，同一個(gè)實(shí)驗(yàn)，某個(gè)學(xué)員很快就做完了，而另一個(gè)學(xué)員還不知道從哪里下手.例如實(shí)驗(yàn)“分光計(jì)的調(diào)整和使用”中，望遠(yuǎn)鏡光軸與儀器轉(zhuǎn)軸的精確垂直調(diào)節(jié)，經(jīng)教員講解，有的學(xué)員已經(jīng)可以自行通過(guò)各半調(diào)節(jié)法將綠十字調(diào)整到位，但是有的學(xué)員無(wú)從下手.針對(duì)這樣的情況，教員要做出合理的安排.對(duì)于不知道從哪里下手的學(xué)員，教員要保持耐心，通過(guò)提問(wèn)搞清楚問(wèn)題的癥結(jié)，是理論基礎(chǔ)不夠扎實(shí)，還是動(dòng)手能力弱，還是沒(méi)認(rèn)真聽(tīng)講.如果基礎(chǔ)知識(shí)沒(méi)掌握好，就單獨(dú)補(bǔ)充相應(yīng)的數(shù)學(xué)和物理基礎(chǔ)知識(shí)；如果動(dòng)手能力弱，教員可以手把手教授基本實(shí)驗(yàn)技能，或者讓動(dòng)手能力強(qiáng)的學(xué)員幫助；如果是沒(méi)認(rèn)真聽(tīng)講，點(diǎn)出相關(guān)知識(shí)的重點(diǎn)，讓學(xué)員自己先認(rèn)真看看書本或參考資料，后續(xù)有問(wèn)題再提問(wèn).另一類很快做完實(shí)驗(yàn)的學(xué)員具有兩大特點(diǎn)，就是基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí)和動(dòng)手能力強(qiáng)，這樣的學(xué)員是進(jìn)行研究性實(shí)驗(yàn)的好苗子，教員可以通過(guò)提供另外一個(gè)研究思路，讓學(xué)員進(jìn)行思考，培養(yǎng)其發(fā)散思維，利用手中已有的實(shí)驗(yàn)器材解決不同的問(wèn)題，從而開(kāi)展設(shè)計(jì)性或研究性實(shí)驗(yàn)，為學(xué)員打造創(chuàng)新意識(shí)的基礎(chǔ).通過(guò)這種授課方法可以很好解決大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的核心教學(xué)問(wèn)題[3].

3 研究性實(shí)驗(yàn)的發(fā)散思維訓(xùn)練

研究性實(shí)驗(yàn)更加強(qiáng)調(diào)學(xué)員創(chuàng)新能力和自主實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?開(kāi)設(shè)的16個(gè)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中，“熱敏電阻溫度特性研究”和“透鏡焦距的測(cè)量”為研究性實(shí)驗(yàn)，相較基礎(chǔ)性和綜合性實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)論，研究性實(shí)驗(yàn)更側(cè)重利用理論知識(shí)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，解決實(shí)際問(wèn)題.研究性實(shí)驗(yàn)中涉及的理論知識(shí)并不難，都源自于大學(xué)物理，難在設(shè)計(jì)過(guò)程，以滿足要求.這就需要學(xué)員通過(guò)查閱資料來(lái)解決.一般來(lái)說(shuō)，面對(duì)眾多的課外資料，學(xué)員常常感到無(wú)從下手，這時(shí)教員的引導(dǎo)非常重要.例如，“熱敏電阻溫度特性”實(shí)驗(yàn)中，要求會(huì)利用熱敏電阻制作溫度傳感器，動(dòng)手能力要求較高，難度較大.此時(shí)教員可以提示學(xué)員搜索制作熱敏電阻的視頻或相關(guān)的論文資料，提前進(jìn)行閱讀，為實(shí)驗(yàn)的有效開(kāi)展做好準(zhǔn)備.

當(dāng)學(xué)員發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候，教員不要盲目地肯定或否定，應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)員查閱相關(guān)資料，資料包括書籍、期刊、文獻(xiàn)等內(nèi)容，讓學(xué)員注意查詢的資料要進(jìn)行篩選，若通篇誦讀則會(huì)浪費(fèi)大量的時(shí)間，篩選內(nèi)容后，認(rèn)真閱讀與問(wèn)題有關(guān)的部分內(nèi)容，最終達(dá)到集百家之長(zhǎng)，來(lái)解決所研究的問(wèn)題.

比如曾經(jīng)有一位學(xué)員，發(fā)現(xiàn)了一般武器瞄準(zhǔn)具的虛光問(wèn)題，開(kāi)始查閱大量文獻(xiàn)，尋找虛光形成的原因，原因找到后，又想到了應(yīng)用薄膜反射解決問(wèn)題，并且為了不斷改進(jìn)精度，從單層薄膜擴(kuò)展到多層薄膜，用薄膜技術(shù)解決虛光問(wèn)題，在解決問(wèn)題的過(guò)程中，從虛光出發(fā)，層層遞進(jìn)，直到解決問(wèn)題為止.最后整理出思路清晰、層次分明的論文.在解決問(wèn)題的過(guò)程中，不僅大大增加了知識(shí)儲(chǔ)備，而且提高了分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，具備了一個(gè)科研工作者的獨(dú)立科研能力和創(chuàng)新能力.

4 第二課堂的創(chuàng)新能力提升

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，除了教室是教學(xué)的主戰(zhàn)場(chǎng)之外，第二課堂的建立也是至關(guān)重要的.第二課堂的教學(xué)內(nèi)容源于教材，但不限于教材，從形式上看，第二課堂生動(dòng)活潑，豐富多彩，學(xué)習(xí)的空間非常的廣大，不限地點(diǎn)，可以在社會(huì)，在學(xué)校，甚至可以在家里.

例如，教研室開(kāi)展的物理與軍事俱樂(lè)部，就為學(xué)員提供了學(xué)習(xí)物理知識(shí)的又一學(xué)習(xí)空間，在俱樂(lè)部中，學(xué)員之間可以探討關(guān)于物理的知識(shí)，內(nèi)容不限于課堂上的書本之中，學(xué)員可以進(jìn)行天馬行空的想象，提出他們認(rèn)為有趣、有意義的問(wèn)題，一起進(jìn)行探討.在這一學(xué)習(xí)空間，學(xué)員的思維能力得到了全面的發(fā)展，最終通過(guò)實(shí)際的操作解決所提出的問(wèn)題，這時(shí)主要發(fā)展學(xué)員的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力.需要注意的是，在第二課堂的學(xué)習(xí)中，不能缺少教員的引導(dǎo)，由于學(xué)員知識(shí)的局限性，在提出問(wèn)題后，解決過(guò)程中，可能會(huì)遇到自己無(wú)法解決的內(nèi)容，這時(shí)指導(dǎo)教員需要進(jìn)行循序漸進(jìn)地點(diǎn)撥.點(diǎn)撥也要掌握 “度”，不能進(jìn)行全面的講解，這樣會(huì)使學(xué)員失去探討興趣，更不能點(diǎn)撥不透徹，導(dǎo)致學(xué)員認(rèn)為過(guò)難而放棄探討，教員要特別注意點(diǎn)撥的分寸感.

除了俱樂(lè)部日?；顒?dòng)的開(kāi)展，關(guān)于物理的一些競(jìng)賽也可以鼓勵(lì)學(xué)員參加.例如我們俱樂(lè)部的學(xué)員就連續(xù)兩年參加了江西省大學(xué)生物理創(chuàng)新競(jìng)賽，并且也都獲得了優(yōu)異的成績(jī).在競(jìng)賽中，與其他學(xué)員的交流學(xué)習(xí)，增加了知識(shí)的廣度，并且創(chuàng)新競(jìng)賽重點(diǎn)在于創(chuàng)新，競(jìng)賽過(guò)程中學(xué)員將自己的想法變成現(xiàn)實(shí)，這對(duì)學(xué)員創(chuàng)新思維以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)起到了非常大的幫助.

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目的不僅在于掌握知識(shí)和基本實(shí)驗(yàn)技能，更有培養(yǎng)創(chuàng)新能力和提高科學(xué)素養(yǎng)的要求.采取切實(shí)措施提高學(xué)員的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)員的科學(xué)素質(zhì)，讓學(xué)員在學(xué)習(xí)階段就埋下創(chuàng)新的種子，將來(lái)在工作中體驗(yàn)創(chuàng)新的收獲.