普通物理實驗研究性教學體系的構(gòu)建

陳 森，吳 平，趙雪丹，邱 宏，黃筱玲

（北京科技大學，北京 100083）

普通物理實驗是理、工科大學生進入大學后最先接觸的實踐課，是學生接受系統(tǒng)的實驗方法和實驗技能訓(xùn)練的開端，課程中所涉及的實驗知識、實驗技能和實驗方法是后繼實踐訓(xùn)練的基礎(chǔ)，也是學生以后從事各項科學探索和工程實踐的基礎(chǔ)，對學生實踐能力培養(yǎng)和創(chuàng)新意識的形成起著至關(guān)重要的作用。如何在面向數(shù)千名學生的普通物理實驗中引入科學研究的思維方式開展研究性教學，多年來，我們從教學理念、課程內(nèi)容、教學模式以及考核方式等方面入手進行了富有成效的改革、創(chuàng)新和實踐[1－7]，構(gòu)建了以培養(yǎng)高素質(zhì)、研究型、創(chuàng)新型復(fù)合人才為目標的研究性物理實驗教學新體系。

1 教學理念創(chuàng)新

在教學過程中，正確處理教師與學生、課內(nèi)與課外、理論與實踐、過程與結(jié)果的關(guān)系，緊跟時代步伐，堅持以素質(zhì)培養(yǎng)為基準，將傳授知識與提高學生的實踐創(chuàng)新能力有機融合，科研思維始終貫穿于整個物理實驗教學的各個環(huán)節(jié)。

2 課程內(nèi)容體系建設(shè)

從開展科學研究的思路和角度出發(fā)，對開設(shè)的實驗項目逐個進行研究，堅持基本知識、基本技能與研究意識兼顧培養(yǎng)的原則，注重實驗內(nèi)容的基礎(chǔ)性、科學性和時代性，提出每個實驗項目的具體研究性實驗內(nèi)容與要求。

在注重對學生進行基本知識、基本方法、基本技能訓(xùn)練的同時，積極引入和自主開發(fā)物理思想鮮明、實驗內(nèi)容貼近現(xiàn)代生活、實驗手段先進、能夠反映現(xiàn)代科學技術(shù)發(fā)展與進步的綜合性、研究性實驗項目。

2005年起陸續(xù)將自主研制開發(fā)的“金屬薄膜的制備”、“金屬薄膜厚度的測量”、“金屬薄膜電阻率的測量”、“磁性薄膜的磁電阻測量”、“金屬薄膜生長過程動態(tài)特性監(jiān)測”、“薄膜應(yīng)力測量”、“薄膜材料電容率測量”、“磁場特性研究”等系列實驗引入普通物理實驗教學。這一系列實驗各有重點，內(nèi)容互有相關(guān)。每個實驗既可獨立進行，也可組成一個大的研究性實驗課題。這些自主研發(fā)的實驗項目是科研向教學轉(zhuǎn)化的成果，它們不僅物理現(xiàn)象豐富、內(nèi)容新穎，對學生有很強的吸引力，還具有很好的實驗內(nèi)容可拓展性和研究性教學理念可實踐性。通過恰當?shù)慕虒W設(shè)計，教師可以依據(jù)科研創(chuàng)新的實際經(jīng)驗，指導(dǎo)學生觀察和分析實驗現(xiàn)象，引導(dǎo)學生提出問題、進行實驗方案設(shè)計、開展具有多樣性、研究性的實驗實踐，逐步培養(yǎng)其進行科學研究的實踐能力。教師引導(dǎo)和鼓勵學生在實驗報告中對實驗實踐中遇到的現(xiàn)象和問題進行討論，許多學生以小論文的形式完成自己的實驗報告，使實驗教學在形式上和操作上更貼近教師指導(dǎo)學生做科研課題研究。

3 教材建設(shè)

為了更好地進行研究性教學，編寫了滲透自主性、研究性教學理念的實驗教材《大學物理實驗教程》。教材中每個實驗提出了學生預(yù)習時要搞清楚的基本問題或關(guān)鍵問題。每個實驗都設(shè)有研究性題目，這些研究性題目是教師根據(jù)多年的教學實踐，在考慮了大學一、二年級學生的知識水平、實驗技能和實驗室實驗條件的基礎(chǔ)上提出的，能夠給予學生更多自由、自主探索的空間。

4 教學組織模式創(chuàng)新

4.1 研究性教學層次化

在全體學生都需要完成的基本實驗內(nèi)容方面，在教學中首先提出要研究的問題，提示學生為了研究這些問題，需要從哪些方面進行設(shè)計，要考慮的影響因素有哪些，進而擬好研究方案與實驗步驟。通過這些內(nèi)容的教學，即使學生掌握了基本知識與基本實驗技能，也滲透了研究性意識的培養(yǎng)和研究性思維的養(yǎng)成。

每個實驗項目中提出一個或數(shù)個研究性題目，作為第二層次供學有余力和對物理實驗有興趣的同學選擇，這些題目凝聚了物理實驗課程組任課教師多年的教學研究和科學研究的經(jīng)驗，充分考慮了學生的知識水平和實驗技能，使學生可以獨立開展研究。

開設(shè)適合低年級學生的研究性實驗項目模塊作為第三層次，實驗項目分成兩類，一類實驗項目提供較為具體的研究思路與路線，幫助學生進入研究性課題，第二類實驗項目則僅給出研究課題，完全由學生提出研究方案。第三層次的研究型教學也吸引了部分有能力、有興趣的低年級學生盡早地參與到本科生創(chuàng)新實踐以及科研實踐中。

4.2 實驗項目實行套餐制

全面實施開放式教學，網(wǎng)絡(luò)選課，實驗項目實行套餐制，不同專業(yè)學生根據(jù)學科特點、自己興趣選擇不同的實驗項目組合開展相關(guān)實驗，保證教學資源充分利用的同時也滿足了個性化實驗教學的需要。

4.3 必修與選修相結(jié)合

為了滿足對研究性物理實驗有濃厚興趣的工科學生進一步學習的要求，我們將近代物理實驗Ⅰ中實驗項目作為公共選修課向工科學生開放，為其提供了解現(xiàn)代科學技術(shù)與測試手段的基本原理、提高實驗技能的機會。

4.4 多種培養(yǎng)方式并舉，開辟第二課堂

多種培養(yǎng)方式并舉，構(gòu)建突破課堂邊界的大學習系統(tǒng)，把課內(nèi)與課外有機地結(jié)合起來。鼓勵教師指導(dǎo)本科生創(chuàng)新項目，吸引學生走進實驗室進行相應(yīng)的科學研究，接受科研訓(xùn)練。鼓勵學生利用物理實驗競賽，大學生課外學術(shù)實踐競賽等平臺，運用已學到的理論知識和實驗技能走出實驗室去解決相關(guān)的實際問題，提高學生的綜合實踐能力及綜合素質(zhì)。

4.5 建立基于網(wǎng)絡(luò)平臺的資源集成系統(tǒng)，支撐研究性學習

建立與研究性教學相適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)課程平臺，營造濃厚的研究性學習的氛圍。通過平臺，學生可進行教學資料與文獻查閱、實驗預(yù)習、網(wǎng)上答疑、電子課件下載、課堂教學錄像觀看等多種活動，學生也可以隨時到實驗室與指導(dǎo)教師面對面交流和討論，使物理實驗教學在時間上和空間上得到延伸。

5 考核方式創(chuàng)新

建立適合研究性教學方式的“全過程－立體化”考核辦法。注重對整個學習過程中學生學習情況的評定，明確地把實驗預(yù)習作為課程成績評定的組成部分，實驗報告批改注重數(shù)據(jù)處理、討論分析，增加分數(shù)比重，期末考試采取多樣形式，如口頭報告、筆試＋口頭報告、筆試＋實驗操作、新實驗考核等。

6 結(jié)束語

經(jīng)過多年的實踐表明，在面向人數(shù)眾多的大一、大二低年級學生的普通物理實驗中，引入科學研究的思維方式，開展研究性教學，教學理念先進，受益面大，學生的學科知識水平、實驗的積極性、自主學習能力、科學研究的意識顯著提高，能有效地提高教學質(zhì)量，對于培養(yǎng)研究型、創(chuàng)新型復(fù)合人才有著重要的意義。

[1]丁紅勝，董軍軍，吳平.綜合性設(shè)計性實驗的教學思路探討[J].大學物理，2007，26（5）：44－47.

[2]吳平，邱宏，黃筱玲，等.金屬薄膜制備及物性測量系列實驗[J].大學物理，2006，25（5）：39－41.

[3]黃筱玲，田躍，邱宏，等.將濺射鍍膜及薄膜生長動態(tài)監(jiān)測技術(shù)引入普通物理實驗[J].物理實驗，2005，25（5）：28－30.

[4]吳平.大學物理實驗教程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.

[5]邱宏，吳平，王鳳平，等.把“四探針測量金屬薄膜電阻率”引入普通物理實驗[J].大學物理，2004，23（5）：59－42.

[6]吳平，邱宏，孫旭貴，等.將科學研究的思維方式引進普通物理實驗教學[J].實驗技術(shù)與管理，2003，20（1）：73－75.

[7]邱宏，惠曉薇.在普通物理實驗中培養(yǎng)學生的學習興趣和科研開發(fā)能力[J].實驗技術(shù)與管理，2003，20（3）：96－98.