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一、應用道法自然培養學生自主學習的興趣和創新思維能力

老子說:“人法地、地法天、天法道、道法自然。”道是萬物創生的根源,所以人、地、天都要法“道”,但道并不是毫無規則的,為所欲為的,它還必須以自然為法則。教學其實也符合這一自然規律,教與學是師生關系,作為知識的傳承者和接受者同樣需要進一步創新。而目前在教學過程中明顯感覺到許多學生對理科教育感覺難,學習鉆研興趣不高,究其原因主要是認為學而無用,近來社會上許多崗位不需要大學理科知識,低技術密集型生產崗位,金融股票類、房地產、資源利用消耗型、商業型以及服務崗位充實社會,尤其像公務員那樣服務行業享有較高的收入,創新型實體崗位很少,地位低下,知識無用武之地。如何改變這一思想是提高學生自主學習興趣和創新思維能力的關鍵。

因此,首先要讓學生用發展的眼光看問題,讓他們認識到大學理科知識的學習不僅能進一步對日常生活的認識提高,而且能提高創新能力,對以后我國工業化轉型的工作崗位競爭有很重要的作用。我們可以列舉一些發達國家目前高薪崗位對自然科學的要求,而我國的發展也將肯定是這一趨勢,創新的價值觀將大大提高,創新的企業和崗位將同樣提高,而同時國民經濟中商業買賣,以及國家固有資源利用和生產密集型的總值比例將會下降,高科技產業總值將上升,同時崗位將大大增加。這樣就在源頭上讓學生看到了希望,給予了動力,能明確學習目的。其次,要培養學生和老師的道德感和義務感,讓師生共同明白肩負國家振興的責任。作為中華民族的一分子,只有學好自然科學知識才能認識世界,改造世界,而沒有任何其他辦法能代替。同時明確人生目的,尤其作為大學老師和學生具有一定的文化素質,應該知道,人生就是認識世界和改造世界為目的,世界的改造變化和積累的知識是世界文明的產物,是世界人民共同奮斗的目標,因此作為認識和改造自然的基礎理科知識對生活非常重要。

要讓師生知道基礎理科的發展史中蘊藏著十分豐富的哲學思想,例如徹底的唯物主義世界觀、敢為人先大膽創新的勇氣、堅忍不拔的意志、團結協作的精神、強烈的社會責任感、崇尚真善美的高尚品格等。理科知識代表著一種自然觀和方法論,代表著一套獲取知識、組織知識和運用知識的有效步驟和方法。然后通過介紹基礎理科知識的應用,激發學生的好奇心和求知欲。例如,引以為驕傲的自主研制的“兩彈一星”成果和航空航天事業的飛速發展,從輕型飛機到探空火箭,從“東方紅一號”到“嫦娥一號”,以及在航空和宇航中所涉及的核燃料、發動機、計算機、新材料、精密儀器,都是以理科知識為基礎和先導的,尤其近200年科技百年掌門人牛頓、愛因斯坦在理科許多方面推動了近代科學發展和人類文明。

同時,要注重學科滲透,針對不同專業的學生,增加相應的理科方面的知識。如對計算機專業的學生可以結合電磁學、光學的教學,分析光盤、磁盤的讀寫原理以及目前快速變革技術等;對電子專業的學生,可應用電磁感應、渦電流等知識,分析電磁灶的工作原理,對化學生物學專業的學生可強調熱力學在化工流水線的應用。使學生切實感受尖端科技間各學科實際上是密切聯系的,由此開闊視野,啟迪思維。同時,可以利用現代先進的多媒體教學手段和企業實地考察,把枯燥的課堂教育變成趣味輕松的能解決實際問題的課程,把理科知識和現代科技密切聯系起來,這樣就能吸引學生的注意力,提高他們的自主學習欲望,讓師生在一起順其自然的教與學,相互討論,共同提高。這一源頭問題的解決,關系才能理順,師生自主創新思維才能調動。

二、利用“學”“思”“習”統一來培養創新思維能力

孔子說:“學而不思則罔,思而不學則殆。”“學而時習之,不亦說(悅)乎?”學、思、習是知識掌握的三個方面,如何能協調統一呢,孔子已經有不少的總結描述,學、思、習是相互聯系、相互促進的統一體。在理科知識教育中的“學”與“思”的問題上,可以參照林慶華[4]、張實華[5]、郭小花[6]一些方法,課堂突出訓練思維,培養學生的創新精神,注重運用啟發方法,積極調動學生開展創造性思維活動。啟發式教學能夠活躍課堂氣氛,激發學生積極開動腦筋,開發創造性的思維能力。啟發的形式和方法是多種多樣的。聯系近代科學取得的巨大成就和廣泛應用,充實教材,一些過于理想化、格式化,知識面窄,實際情況下幾乎不可能出現的例題和習題的內容要減少,增加理論聯系實際的內容,反映理科知識的新進展、新成果。

注重將實際問題抽象為模型的分析及能力培養和模型構造。分析定理和定理的適用條件,提高對結果、討論及分析問題和解決問題的能力。由點到面拓寬學生思維,比如運用直觀啟發方法,加強“示范”效應。訓練學生思維的敏捷性,運用設疑啟發方法培養學生開展創造性思維的原動力;對學生表現出的具有想象和創造性的觀念,老師都要予以表揚和鼓勵并記錄最后成績考評中。尊重學生提出問題,倡導學生提問質疑,即使是幼稚甚至荒唐的問題,老師不能加以嘲笑和譏諷,而要肯定其正確、合理的部分,并在誠懇指出其錯誤的同時解釋理由。從而讓學生懂得:“學問學問,學了就要問;問得越多,學得越好。”營造出寬松、富有活力的教學氛圍,鼓勵學生大膽想象,認真思考,積極提問質疑。通過課堂一系列思維訓練,培養學生的創造精神。

如在講熱力學分子之間熱運動中,結合科學史以及顯微鏡下的布朗運動提出,能否把布朗運動放大到一個人坐在船上,在湖面上休閑游湖的可能性,討論概率、溫度條件等;在講到電磁學部分的時候,一些近代科技應用很吸引學生的興趣,例如,現代避雷針原理,靜電除塵,噴漆,靜電復印機原理,鼓勵學生自主利用所學知識解釋之,并挖掘這些知識在日常生活中的應用,可以嘗試用靜電除塵原理應用到紗窗上,討論近來碳纖維、碳納米管超級電容器的構造和原理,設想其應用途徑;學習了光的干涉的時候,強調楊氏雙縫干涉實驗是把人眼無法觀察到的干涉現象轉化到人眼可以觀察到的穩定的干涉花樣,利用這種宏觀方法間接地測量微觀的光的波長,這是理科中普遍使用的間接測量法,這也在實際生活中有許多應用實例。這樣把科學史以及所學知識與近代科技應用結合起來設疑、討論、思考,就能進一步提高學生興趣和創新思維。

另外“習”的應用,也有不少總結[5],例如通過組織課外興趣小組,提高學生個性發展,根據學生對理科知識興趣點的不同,采取由學生自愿參加的方式,有步驟、有目的地組織了各種課外興趣小組,如力學小制作、攝影、無線電愛好、家用電器的維修等。學生通過興趣小組活動,能把課堂物理知識學習與課外實踐結合起來,體現了理科知識“應用性”的宗旨,鍛煉了學生實踐動手能力,而且能進一步激發學生的興趣和深層次的探索,提高了學生個性發展的質量。通過創新實驗方法提高學生創新思維能力,將近科的實驗和理論、歸納和演繹相結合。因此開放的實驗室是誘導學生動手創新的關鍵,而學校設立的許多支持學生研究的小組(如“挑戰杯”等)更進一步讓學生在老師的指導下完成“習”的過程,使得學生能結合大學理科實驗進一步設計出創新意義的實驗(實驗裝置、實驗方法和技術),并通過競

提高興趣和創新能力。

三、利用“歸納”“演繹”來培養創新思維能力歸納,演繹作為最樸實的認識自然的方法早在“易經”中就得到體現,而后來培根的“新工具論”進行了系統的描述。在大學理科教育中利用這一哲學思想就能更好提高師生的創新思維。例如注重對學生進行類比歸納法的思維的培養,通過類比法,可以大膽猜想某些自然規律的結論。很多自然規律是很相似的。在講授有關內容時,不是先將結論告訴學生,而是讓學生用類比思維的方法對結果進行猜測。在講授這些內容時,采取類比法進行教學,可以收到事半功倍的效果。如,在靜電學教學中,把靜電場與引力場類比;庫侖定律與萬有引力定律類比;庫侖力與萬有引力類比;點電荷與質點類比;電勢與高度類比;電勢能與重力勢能類比;電場力做功與重力做功類比。起到利用力學基礎理論靜電學知識,使靜電學內容變得淺顯、形象,達到突破教學難點。歷史上一些大師如德布羅意通過對物質粒子和光子類比,提出物質波的假設。麥克斯韋把光波與電磁波作比較,得到光是電磁波的正確論斷。例如由靜電場電力線和高斯定理的關系,根據磁力線的特點,猜測磁場的高斯定理。

根據電場能量密度,猜測磁場能量密度,根據力作功,猜想力矩作功,等等[7]。尤其我們通過歸納總結看到牛頓第一定律是一個宇宙中普遍存在的規律,在運動學中,它指出了物質慣性的特征,在電磁學中楞次定律和法拉第電磁感應定律指出了電磁場的慣性特征,而在化學中活化能指出了分子保持穩定的慣性。進一步推演啟發學生更多應用思考,那么我們能否演繹到社會科學中呢?社會中一些體制的運行是否存在慣性?同樣機械能守恒定律,與熱力學第一定律其實就是在考慮物質在不同層次狀況下的總體能量不變的原理,如進一步考慮核結構變化時就要涉及愛因斯坦的質能轉換了。守恒規律其實和慣性定律一樣也無處不在,例如在外力為零的系統內,動量守恒,在合外力做功為零及非保守內力做功為零的系統內機械能守恒,在合外力矩為零的系統內角動量守恒;甚至在整個有限的宇宙中,質量守恒,電荷守恒等等。通過這樣歸納,就能啟發學生考慮不同情況下使用能量守恒的定律,培養學生的創新能力。

結語

總之,貫徹“以學生為本”的基本教學指導思想[8],以“環境浸潤”的教學理念,建立“以學生為主體、教師為主導”的方式就能變學生的被動學習為主動學習,從而提高他們的學習興趣,而改變考試方式和評價方法,注重學生平時的創造思維和“學”,“思”,“習”的成績,考慮學生學習態度,注意學生的個體差異,注重過程與方法、情感態度與價值觀,使每一個學生都能看到自己的長處,并能反思不足,幫助學生逐步形成自我認識、自我教育、自我提高,最終促進學生在自己已有的水平上進一步發展。結合具體案例、日常生活、實驗、科研學習知識,將創新思想作為主要的評價體系,這樣應用哲學思想就能充分調動學生的創新積極性,繼而更好地培養創新人才。