郭振平:热力学与统计物理教学创新实践的探讨
 

     摘要：创新教育是当代大学教育的中心任务，而创新人才的培养则是创新教育的核心。热力学与统计物理创新教育实践表明，要实现创新教育，必须从有利于培养学生创新能力方面着手进行教学改革，要努力营造有利于创新教育的情境，寓创新教育于创新教学实践中；要充分发挥学生的自主性，鼓励他们大胆质疑，注意激发他们的创新意识。
     关键词：创新人才；创新教育；创新能力；情境； 创新实践

大学的创新教育是时代发展的迫切要求。21世纪的高科技人才，不仅要具备坚实的物理基础和出色的科学研究能力，还应具有锐意开拓的创新素质。构造一种按知识、素质、创新能力协调发展要求的创新人才培养模式，应是物理教学改革的一个中心任务。

     一、努力营造创新教育的情境，寓创新教育于创新教学实践中

创新是人的本质特征，每个大学生都具有创新的潜能。但是把潜在的创新潜能转化为现实的创新能力，必须有一个激发、形成创新能力的情境。一个宽松自由发展的氛围，可以使大学生充分迸发出自己的思想火花而不感到压抑。师生之间可以建立起一种平等、信任、理解、尊重、和谐的关系，把学生当作主体，鼓励学生积极提问，大胆质疑，从多种角度来观察和分析问题。

要营造创新教育的情境，必须冲破传统教育的羁绊。在教学内容上，传统教育注重传授人类已掌握的较为成熟的知识，希望把现有的知识信息、技能经验尽可能多地储存到学生的头脑中，使其成为“活字典”和“百科全书”。导致大学生形成了考试前突击式的死记硬背和读死书、死读书的习惯。传统的培养模式“重知识传授、轻能力培养，重专业知识深度、轻基础知识广度，重共性、轻个性，重功利、轻素质，重应知、轻应会”，在一定程度上忽视了大学生创新品质的培养。显然，传统的培养方式不利于大学生创新精神的培养，束缚了人的个性发展。在这种传统培养理念下，大学生自我学习和自我发展的空间受到了限制，他们往往会为完成学分、拿到学位而追求高分，却不是从自身专业、自身特长、兴趣等出发去建构自已的知识结构。这种学习方式缺乏对知识的有效积累，往往“学完忘完”，不能形成扎实的专业基础，更不能“学以致用”。另外，在对学生的要求上，传统教育过分强调整齐划一，忽视个体的差异性，不注重学生的个性发展，实行统一大纲、统一教材、统一考试。在这种统一的规范下，培养出来的学生的知识结构和思想也容易雷同，缺少个性，缺乏创见。这是大学生创新教育必须要突破的一个屏障，必须要从有利于培养学生创新素质方面着手进行教学改革。在改革中要体现知识与能力相结合，共性与个性相结合，问题与方法相结合。

我们要首先营造一种浓郁的崇尚创新的气氛，并把它贯穿在热力学与统计物理课堂内外的教学实践中。在课程设置上，坚持“重视基础，反映前沿，交叉综合”的原则。在必修课程中，删除了陈旧过时的知识，增加了前沿新知识；减少了记忆性知识的分量，增加了有助于提高分析能力、创造能力的内容；删减了一些难度过大的教学内容，减轻了大学生过重的课业负担。我们还特别注重加强学科的交叉渗透，将一些关系密切的学科内容整合，加以融会贯通，以提高大学生综合应用知识、创造性地解决实际问题的能力。为此，我们改进了教学评价的方法，充分运用教学评价的导向作用，引导大学生创造性地学习。

创新能力的培养还要从拓宽大学生的知识面抓起。创新不是凭空臆造，而是建立在知识的学习、转化和应用的基础之上。我们利用网络辅助教学的条件在课程网页上特别加入了前瞻性和讨论性的内容，注意引导大学生在努力学好专业基础知识的同时，还要博览群书，培养和促进大学生独立获取知识的能力，让他们不断地运用新知识武装自己，拥有打开创新之门的钥匙。让大学生在打牢基础的前提下，努力拓宽知识面和学科视野。鼓励大学生积极参加问题研讨和创新实践活动，以开阔视野，增进大学生对学科前沿的了解，在学术探讨中培养创新能力。

     
     二、努力探索创新教育的新模式，倡导创新教学新方法

创新教育实施的关键在于教学方法的改革。传统教学过于重视知识的传授，忽视对大学生能力的培养，特别是创新能力的培养；过分强调教师的主导性，忽视学生的主体性。

创新是一项自主性活动，教师在创新教育过程中的主要作用在于启发和引导，讲究教学方法的启发性，调动学生的主动性和积极性。

创新教育对学习者的首要要求是对所学知识有较深刻的理解。知识获得是学习的重要目标，而知识获得有不同的水平。学习者可能只是有一些字面的理解，只能应付课本上的典型习题。创新教育则要求学生深刻地理解所学的知识，这意味着学习者要切入某个知识主题或一门学科的核心思想，学习者要能对这些内容做出明确的辨别，做出合理的推论和预测，对有关的现象做出自己的解释、判断，形成自己的见解，并能运用这些知识解决具有一定复杂性的问题。

要对知识形成深刻的、真正的理解，就要求学习者所获得的知识是结构化的、整合的，而不是零碎的、只言片语的。学习者结合自己原有的经验体系来学习探索新知识，将所学知识的不同部分联系起来，将新知识与原有的知识经验联系起来，将正式的知识与自己日常的直觉经验联系起来，并依照知识之间的逻辑联系，以基本原理和概念为核心，形成良好的、统一的经验体系，构建自己的知识结构，而不只是在头脑中建立一个个的单独的储藏室。

创新教育还要求学习者所建构的是灵活的知识，而不是惰性的、呆板的知识。学习者不应满足于对概念、原理、公式的教条式的掌握，而应使这种理解进一步深化。教学应把要学习的知识置于多种、具有一定复杂性的问题情境中，分别着眼于不同的侧面，使学习者对知识形成多角度的、丰富的理解，从而使它们在面对各种问题时，能更容易地激活这些知识，灵活地利用它们解释新现象，形成解决问题的思路。

大学生所建构的应是属于它们自己的知识经验，而不是别人的知识。我们在热力学与统计物理教学中注意引导他们建构自己对各种问题的观点和见解，建构自己所坚持的判断和信念，而不仅仅是记住别人研究出来、等待他们去占有的结论。引导他们对学习知识表现出更深的投入，并在理解的基础上掌握。

对知识的深刻的、真正的理解是创新的前提，也是创新教育的重要环节。通过学习中不断的思考探索，基于他们整合的、结构化的、灵活的、属于他们自己的知识经验体系，学生们的创新能力可以得到更好的发展。总之，使学习者深刻地理解知识并不是要让他们学习更多、更难、更深的内容，而是要提高学习的质量，使学习者形成真正的、有效的知识。

我们在教学上采取了讲座式、启发式、探究式，推进交互式和个别化教学，扩大自学比例，鼓励大学生相互讨论，充分发挥大学生的自主性。知识的积累过程，就是学生走向成功不断创新的过程。要培养学生的创造能力、创新精神，就要把知识教活。而要把知识教活，就必须立足现有的教学内容进行开发和挖掘，吸收和引进与现代生产、生活、科技等密切相关的情境和问题，完善充实到教学中，开拓学生视野，扩大知识面，给予传统教学内容以新的活力。

     
     三、鼓励质疑，激发创新意识

创新教育的关键是创造性的学习，创造性学习是指人们不墨守成规，根据实际情况利用最适合自己的方法和手段进行创造性地掌握知识、经验和解决问题的方法，同时利用已有的知识和经验探索未知领域，揭示未知世界的活动，培养他们发现科学问题的能力，这是大学生成长为一个合格的科学工作者的至关重要的一步。如果没有疑问，就不会有新见解，就不可能有创新。教师在创新教育中要为学生创设富有启发性的问题和情境，为激发学生的创新思维提供良好的素材，积极鼓励学生乐于对已有的结论提出质疑，善于发表独到见解，这是提高创新能力的关键。

学生在课堂上能大胆质疑，是他们积极思维的结果，也是主动地参与学习的表现。因此，要鼓励学生争论，对于有价值的问题要引导学生以小组协作式的自由讨论，尝试去探究解决。要紧紧抓住学生好奇、好胜的心理特征，采用多种方法，创设情境，并有意识给予充分思考的时间，让他们去挖掘、探究，产生种种疑问，并准许其有疑即问，不懂就问。

课堂教学的传统习惯是“师讲生听，师问生答”。在这种老师唱主角戏的课堂上，学生的依赖性过强，不善于甚至于不会自己提问。创新教育应强调“以学生为中心”，教师不仅要为学生自主的学习创设良好的“情境”，而且提倡学习上的小组“协作”，让学生通过问题解决来学习，这对学生质疑能力的培养奠定了基础。

我们注重学生的个性发展，着力培养学生的主体意识和创新精神。教育大学生不迷信权威，不墨守陈规，不安于现状，不怕失败，勇于尝试，勇于标新立异，不断开拓进取。我们设法启迪和激发学生充分发挥自己的主观能动性，根据自身的生理条件来开掘和促进身心的全面发展，培育开拓精神。我们特别引导大学生注重分析思考，敢于对前人的知识经验提出质疑，对待新问题、新情况，不管书本上能否找到答案，都要问上几个为什么，并且多层面、多角度地进行剖析，寻求解决问题的方法。

我们善于让学生对课程内容提出问题，也就是说，让学生具有对知识的好奇，想知道“事情为什么会是这样的”，然后再去探索，去寻找答案，解决自己认知上的冲突，通过这样的创新教学实践来使学生建构起对知识的理解。按照这样的教学模式，在课程教学的开始，给学生先提出一些疑难性和有启发性的问题。这并不是要使学生体验到挫折，感受到热力学与统计物理这门课的难度，而是要鼓励学生就所学的内容明确问题，从而激发起他们的好奇心，引导他们找出解决问题的思路。通过问题解决活动，学习者不仅可以对知识结构形成深刻的理解，而且可以培养起具有广泛迁移价值的问题解决策略和创新素质，并形成对这一学科的积极态度和良好的科学品格。

参考文献：

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