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大学物理实验中创新能力养成哲学思索 摘要：关于物理实验与理论的关系，在大量文献中都强调 了实验对理论的验证作用，忽视了理论对实验的决定作用， 使人产生了理论来源于实验的错误认识，不利于大学生创新 意识的养成。本文运用波普尔科学哲学教育思想重新审视了 大学物理实验与物理学理论的关系，强调了理论对实验的指 导意义，即实验是在理论指导下进行的，实验可以验证理论 正确与否，实验中可以产生新的问题从而推动理论的进一步 发展。这种观点对大学生认识科学的本质，培养科学批判精 神有一定作用，并对在大学物理实验中如何训练学生的能 力、培养学生的创新意识做了初步的探索。 关键词：理论；实验；创新 中图分类号：G642. 0文献标志码：A文章编号： 1674-9324 (2012) 12-0098-02 作为大学教育，学生创新能力的培养，已成为义不容辞 的历史责任。如何在大学教学中培养学生的创新能力，不同 的学者提出了很多的建议，调整课程体系、改革课程设置、 转变办学模式等等诸多问题，已成为广大高校学者们研究的 热点。我们课题组依据我国中长期教育发展规划的要求，对 在大学物理实验中如何训练学生的能力、培养学生的创新意 识做了初步的探索，研究认为，学生的实验改革是目前提高 学生创新能力的一个非常好的教学环节，合理设置实验题 目、巧妙设计实验步骤，在实验中提出疑问、解决疑问，是 学生创新思维训练的一个不可缺少的环节。 一、问题的提出 实验一一作为理工科教学的必不可少的一个教学环节， 在学生的创新能力和科学理念养成中起到了不可替代的作 用。实验的目的是什么，为什么要做科学实验，应该说在从 学生接受科学训练的初始就已经得到了难以磨灭的熏陶。科 学实验的目的就是为了验证科学理论。几十年来的教育告诉 学生，科学理论来源于实验，或者说实验是科学之母。没有 实验就没有今天的科学。这一根深蒂固的理念已成为相当一 部分受教育者的共识，影响着人们的世界观，构建了公民的 科学素质。然而，也正是这样的一个科学理念，阻碍着受教 育者的创新能力的提高。近代著名的证伪主义科学哲学家波 普尔认为：“理论先于观察。”他从科学发展的史学角度提 出了在常规的科学教育理论看来不易被人接受、但在当前的 创新教育看来一个无法回避的科学理念的哲学命题，那就是 否认理论来源于经验的观察。他认为，科学的观察具有目的 性和选择性，这种目的性和选择性是由科学家的理论观点、 兴趣和期望等决定的。他认为我们所面对的经验事实是无限 复杂多样的，观察只能在其中选择十分有限的部分。如果你 什么都想观察，其结果是什么都没有观察到。因此必须依据 一定的理论、观点为指导。其次，在观察中必须有所理解， 无理解的观察只是熟视无睹，而理解必须在一定理论观点指 导下进行，这就会影响观察的结果。或者说，我们所有的科 学实验都是来源于科学理论的指导。这是一个教育者默认、 但始终在受教育者面前有意或无意回避的一个问题，我们所 有的教学用的实验仪器、编排的实验内容和实验步骤，无一 不遵从一个默认的规则，那就是实验仪器的实验原理，这一 在实验仪器制造中已经潜透在仪器设计中的规则。无外乎每 次学生做实验时，都为实验仪器设计的巧妙折服，都为实验 的结果同理论巧妙的吻合而惊喜。我们不得不承认，实际上 每种实验仪器都是在一定原理的基础上设计制造的。而这实 验结果同理论的吻合来验证理论的正确性，实际上是对实验 者的一种善意的诱惑或者欺骗。例如杨氏干涉实验装置和迈 克尔逊干涉仪，虽然是不同的观察干涉现象的仪器，但是制 造它们所依赖的都是光的干涉的基本原理，都是想方设法产 生两束满足相干条件的可见光，然后让这两束光相遇叠加。 如果没有干涉的基本原理，谁也不会想到制造这种怪模怪样 的东西。我们不得不承认，这种善意的诱骗，在公众科学概 念形成的早期，或者说对于初受教育者来说，是十分必要的, 而且也是必须的。因为这些“神话对于初受教育者“科学 信仰”的养成是十分必要的、也是必须的。也是符合我们对 科学的认识的。因为“科学家旨在发现一个世界，特别是关 于世界规律性或规律的真实的理论或描述。这种理论或 描述应该是对可观察事实的一种解释”。而我们设计的学生 实验恰恰满足了这种科学解释的目的和要求。我们要求学生 每次做实验前，都明白了本次实验的原理和目的。如果不明 白原理，他们会觉得无从下手，同样要观察什么现象，要记 录什么数据，就连实验步骤都是一步一步设计好了的。好像 学生在寻找着什么，其实是设计好的结论。但我们的教育者 都明白，这种潜移默化的实验规则，对于高等教育的培养目 标，尤其是在当前《国家中长期教育改革和发展规划纲要》 对高等教育提出的培养适应社会发展要求的创新型人才来 说，是满足不了培养目标的。 二、依据创新型人才培养目标，改革大学实验的课程设 计