大学物理实验在培养科技创新人才中的重要作用

    杨晓红

    摘 要:随着时代的发展,对学生的综合素质能力提出新的要求,培养科技创新型人才是大学的一项重要任务,大学物理实验对培养科技创新型人才有着积极性推动作用。本文主要借助大学物理学科实验综合课的教学特殊性,阐述大学物理综合实验,在高校培养大学科技创新物理人才的重要作用。

    关键词:大学物理实验;科技创新人才;作用

    大学物理作为理科的一门基础性学科,对学生学习能力的培养和逻辑思维的养成有着重要的影响。同时物理是一门操作性很强的学科,物理的学习离不开物理实验,大学物理实验作为一门理工科学生必修的通识教育课程,对培养科技创新人才有着重要作用。

    一、大学物理教学中引入实验教育存在的问题

    (一)侧重对专业知识传授,忽视对学生专业能力培养

    高校目前的物理课堂教学内容,以传授学生基础知识为主,这种课堂教学方式学生往往使学生较为被动,学习问题的积极性不高,一部分大学教师的创新思路狭窄,创造性意识不强,很大程度上直接影响大学生自主创新能力的发展,造成部分学生创新思维思路滞塞。而且现在高校对学生专业评价的成绩标准,主要指向学生的专业学习成绩,这会导致部分学生片面追求专业课学习成绩,忽视对其他专业能力的培养,尤其是课外能力的综合性发展,使学生产生自主动手工作能力意识不强,实践课外活动组织能力薄弱等问题。

    (二)硬件设施不到位

    硬件设施条件要求是组织开展,高校大学生信息科技专业,创新实践活动的重要基础物质条件保证。科研经费投入不足,确实是一个阻碍科技创新的重大技术问题,像大学生在学习发明过程中的小产品发明、小作品制作等,这些发明活动必须通过反复进行实验与研究,才可能真正达到最终的发明制作成果要求。缺乏科研经费的前期研究投入,科研经费问题无法得到充分解决,硬件基础设施很难安装到位,导致学生的物理创新实验难以实现。

    (三)学生参与度不高

    部分学校存在实验室不足的现象,加上师生对实验课的重视程度不顾,部分实验操作起来存在一定的难度,阻碍学生进行有效的实验操作。随着信息技术的发展,很多教师在教学中采取多媒体演示的方式取代实际操作,因而在实际操作中学生的参与度往往是不高的,导致很多大学生的物理实验缺乏标准性和创新性。

    二、大学物理教学中引入实验教育的必要性

    (一)有利于学生的全面发展

    大学物理在理科学生的课程设置上占有较大的比重,大学物理的学习有利于激发学生的创造性思维,培养学生的逻辑思维能力。大学物理实验课程是现如今国内普通高校,在创新人才培养中最合适的一门课程,大学物理演示实验是理论与实践联系的纽带,使抽象理论形象化、具体化的有效手段,其也是大学物理实验教学的重要组成部分,通过大学物理实验课程,学生可以在实际的动手操作中,通过动手操作化抽象为具体,加深对抽象知识点的具体化理解,有效促进学生素质的全面提升和发展。

    (二)有利于形成清晰的物理图像

    演示中的实验活动能通过化抽象为具体,化枯燥为生动,引导学生充分体会获得知识的感性认识。例如:金属杨氏模量的测定的实验中,钢丝由于硬度强,给其加上1—7N的外力,用肉眼无法观测到钢丝的形变,但是借助光杠杆镜尺组合的仪器,我们就可以在望眼镜中明显的观察到尺上数值的变化,从而可以判断钢丝的形变问题。在对一些抽象知识点的理解上,学生会存在一定的困难。利用大学物理实验,可以有效的形成清晰的物理图像,促进学生更容易观察物理现象,促进学生更好地研究一些科技发明。

    三、大学物理实验对培养科技创新人才的作用

    (一)有利于激发学生的好奇心

    在物理课堂教学中,课堂上通过讲述与研究实验现象,或研究器材使用用途,能有效引发学生学习物理实验的好奇心,促进学生思考的积极性,在有关物理实验课堂中,可以加入一些实验问题,可以满足物理教学的基本需求,有效促进学生自主实验,激起学生的知识探究欲,使学生能够认真学习有关实验中各种物理知识。这样在整个物理学习过程,任何学习阶段的学生,都可以积极的改正学习态度,主动参与到大学物理的学习中。

    (二)有利于培养学生的逻辑思维能力

    进行创新性科学研究,逻辑性思维是必不可缺的一项本领,拥有良好的逻辑性思维,对学生的学习、工作和生活都有着很大的帮助,因此大学物理实验对学生的逻辑性思维训练有着很大的帮助。在进行物理实验前,学生需要进行一定的思考,制定相关的方案,并采取具体的步骤进行实施,在这个过程中学生需要进行有效的思考,并规划相关的方案,充分对学生逻辑思维的考察和培养。学生在大学物理实验中,通过思考和规划不知不觉中锻炼思维,培养实验探究创新能力,帮助学生摒弃片面、表层等形式思考的不良思维习惯。

    (三)加强对学生心理素质的培养

    科技创新研究的道路永远不是一帆风顺的,对科技创新型人才心理素质的要求也是十分高的,一个优秀的科技创新型人才,必须具备强大的心理素质和百折不挠的品质,因此教师要注重加强对学生心理素质的培养和提升。比如:教师可以在课堂上给学生设置一些问题,当被提问的学生回答错误时,教师需要及时鼓励学生回答下去,改变学生错误的思想观念,帮助学生正确的处理自己负面的情绪和能量。同时教师要引导学生正确看待实验中的失败和错误,使学生在失败中成长,并学习选择有价值的事物思考,降低学生面对物理实验时的挫折感,提高学生对物理实验学习的兴趣,给全班学生建立良好的心理素质和思考氛围,从而有利于推动学生的整体进步和发展。

    (四)有利于理解物理概念和物理规律

    建立正确的物理概念与规律认识是人脑对其过程中,感性材料进行化抽象为具体的产物,对知识的理解不应该仅仅停留在对概念的背诵和记忆上,甚至对一些抽象概念仅仅只是背诵,而无法达到理解的程度。物理演示实验不仅直观,且具有很强的说服力,尤其是对于一些可见度小,不易被学生观察,且投影仪只能在一定水平内演示、观察的教学内容,像对于水波的干涉、衍射条纹等现象。用发波水槽借助于投影仪进行水平演示,既可以起到放大的作用,又可以使其有强烈的动感,使得学生能够看到清晰的水波干涉衍射条纹,對于学生形成正确的物理概念与规律,有极大的影响和帮助。

    四、在大学物理实验中培养创新人才的方式

    (一)提高学生对实验的参与度

    为提高大学物理教学的效率,在组织学生进行演示实验教学过程中,适当地增加学生的课余时间参与实验活动,可以有效提高学生对实验学习的兴趣和自觉性,并锻炼学生对实验知识的深入讲解和应用能力。例如:在组织学生进行演示示波器的原理和使用的演示实验的课程教学中,教师可以打破常规,提前组织学生自主实验,让学生通过上网及时查询示波器正常工作的原理,结合所学的电信号知识,来分析并讲解示波器正常工作的原理,使得学生们通过参与活动融入到演示的实验教学中,体会到物理实验学习的苦与乐,增强物理探究的兴趣和积极性。在进行演示实验教学的过程中,还可以让教师和学生预测物理演示的结果,各自观察学生的演示实验后,互相交流讨论解决实验中的难题,促进创新物理实验课堂的构建。

    (二)依托现有演示仪器为科技创新提供素材

    为增强学生参与物理科技创新,培养学生创新意识和能力,在教学中针对不同的仪器演示实验时,教师可以提出此仪器的改进方法,并以组为单位,利用课余时间进行演示仪器的改造或模仿。比如:在进行利用光电传感器测转动惯量的演示实验教学时,除了让学生依据教材中的内容完成学习外,还可以让学生利用生活中的一些材料进行实验,如测一个蒸笼、一瓶矿泉水等等的转动惯量,这个教学活动不仅完成传统的教学任务,还增加学生的创新意识,促进学生动手能力的提高。还可以让物理实验走进生活,增强学生实验兴趣,提高物理教学实践成果,培养大学生人才的科技创新力量。

    (三)开放演示实验室

    开放演示实验室,能够有效促进对学生的开放性演示教学,增进学生对抽象知识点的理解,促进学生亲身体验和创造性地观察一些因课内学习时间不足,而无法进行的演示实验,有利于开放学生的创造性,提高学生物理实验的视野。开放演示实验室对学生的教育有着重要的推动作用。开放演示实验室教学是高校培养优秀学生,和创新管理人才的重要活动场所,也是促进高校创新管理教育的重要力量,有效满足对科技创新型人才的培养。

    (四)提高教师队伍的素质

    教师的素质水平和综合能力,对学生的成长和教育中起着重要的作用,提高学校的综合办学水平,教师队伍的素质是一项重要的参考指标。因此提高物理教师队伍的整体素质,需要对物理教师的综合能力进行审查,不仅要关注教师的专业化水平,更要重视教师的思想道德素质,在教师之间形成一定的竞争,使教师具有一定程度的危机感,从而促进大学物理教師的进步和发展。例如:鼓励教师创新教学方法,采取适合学生的方法进行教学,利用多元化教学模式,鼓励教师关注学生物理学习与生活实际联系,教师多与学生进行交流物理实验现象,促进大学物理知识的良好传播,提升学生物理知识水平的层次性。

    五、结语

    综上所述,大学物理实验是一门基础性的课程,也是一门十分重要的课程。大学物理实验对学生大学物理的学习有着重要的影响,对学生的综合素质提升也有着十分大的帮助。要不断创新和完善大学物理实验教学的模式和内容,加强对高校学生物理综合能力和素质培养,提高大学生的科技创新意识思维能力,实际操作的能力和参与物理实验设计的能力,培养出新型的科技创新物理人才。

    参考文献:

    [1]中国区域创新能力评价报告[M].科学献出版社,中国科技发展战略研究小组,2019.

    [2]何芝华.落实物理实验教学促进学生物理核心素养的提高[J].科学咨询(科技·管理),2019(01).

    [3]何芝华,吕亚男.基于中国制造2025职业教育和人才培养的思考[J].教育教学论坛,2018(38).

    [4]韩太坤,祁玲敏,陈海波,胡素梅.基于应用型人才培养的大学物理实验教学改革探索[J].教育现代化,2017(33).

    [5]韦善龙.物理实验教学对提高实验探究能力的作用[A].第四届世纪之星创新教育论坛论文集[C].2016.

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