加強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革 促進(jìn)應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)

楊文艷，孫寶光，李可人

加強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革 促進(jìn)應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)

楊文艷，孫寶光，李可人

結(jié)合高等教育所面臨的挑戰(zhàn)及其應(yīng)對(duì)措施，強(qiáng)調(diào)物理實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的一門(mén)重要課程。探討了教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法的改革，指出了物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革對(duì)培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才的作用。

物理實(shí)驗(yàn)；教學(xué)改革；實(shí)踐能力；創(chuàng)新能力；設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

物理實(shí)驗(yàn)在開(kāi)發(fā)學(xué)生智力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣方面占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，這是由于物理學(xué)是實(shí)驗(yàn)的科學(xué),許多物理規(guī)律都是從物理實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的,理論的正確性也要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。學(xué)生通過(guò)做實(shí)驗(yàn),加深對(duì)知識(shí)的認(rèn)識(shí)和理解,得到基本訓(xùn)練,培養(yǎng)了實(shí)事求是、認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度,提高了運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

一、改革教學(xué)方法，強(qiáng)化設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

目前，我國(guó)高校大部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容都屬于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，而驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)過(guò)多，使學(xué)生受到“重理論，輕實(shí)驗(yàn)”的傳統(tǒng)教育理念的影響，在實(shí)驗(yàn)中學(xué)生們被動(dòng)地按已制定好的實(shí)驗(yàn)步驟和方法去操作，沒(méi)有自我發(fā)揮的機(jī)會(huì)，很容易造成學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的積極性不高，學(xué)生的學(xué)習(xí)目的不明確；教師在上實(shí)驗(yàn)課時(shí)，按著實(shí)驗(yàn)教材給學(xué)生講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)步驟、介紹儀器使用及注意事項(xiàng)等，學(xué)生則根據(jù)老師的要求及實(shí)驗(yàn)步驟照著葫蘆畫(huà)瓢，就完成了實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生在整個(gè)過(guò)程中都處于被動(dòng)狀態(tài)。從效果上看，學(xué)生雖然完成了實(shí)驗(yàn)，并沒(méi)有完全掌握實(shí)驗(yàn)方法，甚至不會(huì)正確使用儀器，無(wú)法處理實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題等等，諸如此類(lèi)現(xiàn)象無(wú)法發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，嚴(yán)重束縛了學(xué)生自由思維的空間，不利于創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)，達(dá)不到培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的要求。因此，要使高校培養(yǎng)出來(lái)的人才適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要，就必須進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革。

現(xiàn)結(jié)合國(guó)內(nèi)外高校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的最新動(dòng)態(tài)，從人才全面培養(yǎng)的角度出發(fā)，對(duì)物理實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)體系進(jìn)行改革和探索，引入設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。改革后的教學(xué)體系不僅有訓(xùn)練學(xué)生的基本技能和基本實(shí)驗(yàn)方法的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn),還有以學(xué)生自行設(shè)計(jì)為主、教師指導(dǎo)為輔的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是以學(xué)生為主體，在教師的指導(dǎo)下，根據(jù)給定的實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)條件，學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，選擇實(shí)驗(yàn)器材、擬定實(shí)驗(yàn)程序，自己加以實(shí)現(xiàn)并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析處理的實(shí)驗(yàn)。它介于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與科學(xué)實(shí)驗(yàn)之間，是一種對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)全過(guò)程進(jìn)行初步訓(xùn)練的教學(xué)實(shí)驗(yàn)。從形式上區(qū)分，包括原理性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、操作性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和制作性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；從知識(shí)要求上區(qū)分，包括利用已掌握的知識(shí)對(duì)常用儀器進(jìn)行的設(shè)計(jì)、開(kāi)拓常用儀器的新用法進(jìn)行的設(shè)計(jì)、在一定方向擴(kuò)展知識(shí)后利用新科技進(jìn)行的設(shè)計(jì)等。我們引入設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力為核心，實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與課程改革相同步，素質(zhì)教育與創(chuàng)新教育相結(jié)合，理論教育與實(shí)驗(yàn)教育相依托［1］；激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、開(kāi)發(fā)學(xué)習(xí)潛能、培養(yǎng)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，提高物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量；強(qiáng)化設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，注重問(wèn)題引導(dǎo)，自主設(shè)計(jì)和研究，為學(xué)生創(chuàng)造良好的實(shí)驗(yàn)條件和環(huán)境，引導(dǎo)學(xué)生走向創(chuàng)新道路。

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容必須經(jīng)過(guò)精心的挑選，使它具有綜合性、典型性和探索性；設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是一種較高層次的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，它的動(dòng)手能力評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)比驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)更嚴(yán)格，它要求對(duì)實(shí)驗(yàn)的目的更明確，實(shí)驗(yàn)原理更清楚，能正確選用、配置儀器和調(diào)整儀器；能構(gòu)分析、判斷和處理實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，正確操作和處理數(shù)據(jù)，有效地減少誤差。以物理實(shí)驗(yàn)中“望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計(jì)與組裝”為例，學(xué)生根據(jù)已有的知識(shí)進(jìn)行選擇器材，自行設(shè)計(jì)實(shí)施方案，不同的學(xué)生設(shè)計(jì)出來(lái)的望遠(yuǎn)鏡的種類(lèi)不相同，有的設(shè)計(jì)開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡，有的設(shè)計(jì)伽利略望遠(yuǎn)鏡，即便是同種類(lèi)型的望遠(yuǎn)鏡，其現(xiàn)象也不盡相同，但最終的效果都是物體經(jīng)過(guò)成像后視角變大了。同學(xué)們?cè)谠O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，各抒己見(jiàn)，爭(zhēng)論不休，都要通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明各自的方案。同學(xué)們?cè)谟懻撝?，互相交流，相互啟發(fā)，相互學(xué)習(xí)，鍛煉了獨(dú)立分析、解決問(wèn)題的能力，鞏固了所學(xué)的知識(shí)和技術(shù)，大大提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)熱情，激發(fā)了創(chuàng)造性思維，有助于培養(yǎng)學(xué)生的合作意識(shí)、團(tuán)隊(duì)意識(shí)、團(tuán)隊(duì)精神，為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力奠定基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)打破了傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)的積極性得到有效的調(diào)動(dòng)，學(xué)生的獨(dú)立思維、才智、個(gè)性得到充分尊重，有利于創(chuàng)新思維及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

二、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍建設(shè)

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)不像驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)?zāi)菢臃€(wěn)定，它要求不斷推陳出新，要及時(shí)充實(shí)新內(nèi)容，淘汰舊實(shí)驗(yàn)，以保持設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的先進(jìn)性、趣味性、創(chuàng)新性及有效性。另外，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)要求教師能夠正確回應(yīng)學(xué)生所提出的各種方案，能夠清楚地回答學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的各種問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)中，教師不僅要認(rèn)真啟發(fā)學(xué)生的思維，傳授分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的方法，還要善于總結(jié)，并思考如何設(shè)計(jì)能夠得到更好的實(shí)驗(yàn)效果。這就要求實(shí)驗(yàn)教師應(yīng)具備扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和較豐富的實(shí)驗(yàn)工作經(jīng)驗(yàn)，知識(shí)面寬，思維想象力豐富，富有實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，能夠從事獨(dú)立的科學(xué)研究和教學(xué)研究。因此，必須建設(shè)一支學(xué)歷、職稱(chēng)層次和年齡結(jié)構(gòu)合理，實(shí)驗(yàn)教學(xué)和理論教學(xué)相互通，教學(xué)、科研和實(shí)驗(yàn)技術(shù)相兼容，核心骨干相對(duì)穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍［2］。目前，我們已經(jīng)從以下幾方面進(jìn)行了此項(xiàng)工作：

（1）提高認(rèn)識(shí)，改變傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)人員隸屬于教輔人員的觀念，制定相應(yīng)政策，采取有效措施，引進(jìn)高水平、高素質(zhì)人才進(jìn)入實(shí)驗(yàn)隊(duì)伍，以改善職稱(chēng)層次和年齡結(jié)構(gòu)。（2）實(shí)驗(yàn)教學(xué)和理論教學(xué)相互貫通，進(jìn)行教師資源整合。（3）鼓勵(lì)在職攻讀碩士、博士學(xué)位，促進(jìn)知識(shí)更新，提高業(yè)務(wù)水平，以改善實(shí)驗(yàn)隊(duì)伍學(xué)歷結(jié)構(gòu)。（4）加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教師團(tuán)隊(duì)建設(shè)，建設(shè)一支實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富，勇于開(kāi)拓創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)。努力塑造出一批理論知識(shí)深厚、實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新意識(shí)濃厚的高素質(zhì)教師隊(duì)伍。

三、改進(jìn)考核辦法，提高教學(xué)質(zhì)量

課程考核的目的是檢驗(yàn)教與學(xué)的效果，促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容的完善、教學(xué)方法的改進(jìn)，促進(jìn)素質(zhì)教育和人才的培養(yǎng)［3］。在總結(jié)其它高校物理實(shí)驗(yàn)課程考核方式的基礎(chǔ)上，我們建立了一套比較科學(xué)的、公正的物理實(shí)驗(yàn)課程考核機(jī)制，以引導(dǎo)學(xué)生在平時(shí)的實(shí)驗(yàn)和學(xué)習(xí)過(guò)程中就注意自身素質(zhì)、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，引導(dǎo)他們由過(guò)去的“學(xué)習(xí)、考試型”向“學(xué)習(xí)、思考、創(chuàng)新”型轉(zhuǎn)變。物理實(shí)驗(yàn)中心采取多種考核方式相結(jié)合的評(píng)定方法對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)進(jìn)行考評(píng)，主要包括平時(shí)實(shí)驗(yàn)操作考查，實(shí)驗(yàn)理論綜合考試，以及設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的小論文的成績(jī)?cè)u(píng)定。其中平時(shí)實(shí)驗(yàn)操作考查是對(duì)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)態(tài)度、實(shí)驗(yàn)儀器的使用、實(shí)驗(yàn)操作熟練程度、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析等方面的評(píng)定，學(xué)生所做的每個(gè)實(shí)驗(yàn)由不同的實(shí)驗(yàn)教師進(jìn)行指導(dǎo)，并給出實(shí)驗(yàn)成績(jī)，所有實(shí)驗(yàn)做完后，最終的平均成績(jī)就是學(xué)生的平時(shí)實(shí)驗(yàn)操作成績(jī)；實(shí)驗(yàn)理論綜合考試主要是對(duì)實(shí)驗(yàn)綜合知識(shí)的理解及實(shí)驗(yàn)故障處理方法等方面的考查；設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的小論文要求學(xué)生提出實(shí)驗(yàn)方案、設(shè)計(jì)思路、組合出基本的實(shí)驗(yàn)裝置流程，實(shí)驗(yàn)教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案的可行性和創(chuàng)新性、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的正確性和小論文的規(guī)范性等要素進(jìn)行成績(jī)?cè)u(píng)定。總之，實(shí)驗(yàn)成績(jī)的考評(píng)注重學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中所表現(xiàn)出來(lái)的實(shí)踐動(dòng)手能力、知識(shí)的綜合運(yùn)用能力及創(chuàng)新能力，強(qiáng)調(diào)學(xué)生在親身參與實(shí)踐活動(dòng)過(guò)程中所獲得的感悟和體驗(yàn)，注重學(xué)生在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題和解決問(wèn)題的過(guò)程中的知識(shí)綜合、思維運(yùn)用和見(jiàn)解創(chuàng)新等方面。這種考核方式有效地降低了學(xué)生死記硬背的幾率，也降低了由于考試發(fā)揮失誤，而導(dǎo)致成績(jī)偏低的幾率，給思維活躍、綜合能力強(qiáng)的同學(xué)以自由發(fā)揮的機(jī)會(huì)。同時(shí)，在做實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生也能夠領(lǐng)略不同教師的思維方式及授課風(fēng)格，能夠拓寬學(xué)生的知識(shí)面，為培養(yǎng)創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力奠定基礎(chǔ)。

四、結(jié)語(yǔ)

以培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才為指導(dǎo)思想，以培養(yǎng)基礎(chǔ)厚、知識(shí)新、素質(zhì)高、實(shí)踐能力強(qiáng)的高層次人才作為首要任務(wù)，加強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革，使物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系不僅有基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn),還增加設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，給大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)注入新的活力，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)由淺入深、由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由被動(dòng)模仿到主動(dòng)設(shè)計(jì)以及綜合運(yùn)用，逐漸加深學(xué)習(xí)內(nèi)容的深度、廣度和綜合程度，極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生獲得了探索科學(xué)的體驗(yàn)、活躍了思維、鍛煉了能力，逐步培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新思維及創(chuàng)新能力。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)突出了學(xué)生的主體地位，有利于學(xué)生個(gè)性的發(fā)展，為培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才創(chuàng)造了良好的條件。

[1]宋立權(quán),何玉林等.機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系改革與，實(shí)踐實(shí)驗(yàn)室研究與探索[J].2009，28（9）.

[2]鄭春龍,胡惠君,蔣聯(lián)海.省級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)實(shí)踐與思考[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索2007（5）.

[3]梅孝安,蘇卡林等.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新改革研究[J].大眾科技2009（4）.

G642.423

A

1673-1999（2010）14-0169-02

楊文艷（1978-），女（蒙古族），內(nèi)蒙古赤峰人，碩士，重慶科技學(xué)院數(shù)理系講師；孫寶光，重慶科技學(xué)院數(shù)理系講師。

2010-04-09

重慶科技學(xué)院教改項(xiàng)目(200913)研究成果。