在物理實驗教學中培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的探索與研究

張利巍，李賢麗*，羅 偉 ，康 云

(1.東北石油大學，黑龍江大慶 163318;2.黑龍江省高校校企共建測試計量技術及儀器儀表工程研發(fā)中心，黑龍江大慶 163318)

物理實驗是現(xiàn)代大學開設的一門實踐性很強的基礎課程，它在學生創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維以及高素質(zhì)創(chuàng)新人才培養(yǎng)方面具有不可替代的重要作用。目前，我國高校的物理實驗中心創(chuàng)新教育的開展還不夠廣泛，大學生對正確的科學思維方法和創(chuàng)新理論缺乏較為全面的了解。為了彌補這方面的不足，針對如何激勵學生的主動性和創(chuàng)新精神，對物理實驗教學工作進行了深入的研究，該研究在很大程度上決定了高校本科生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的成效。［1，2］

1 物理實驗教學關于培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的現(xiàn)狀

1.1 國外研究現(xiàn)狀

歐美國家在大學物理實驗創(chuàng)新性教學研究方面有著比較成熟的體系和方法，美國開設實驗課的目的不僅限于訓練學生掌握各種儀器和設備的使用，學會實驗方法和手段，而是在物理實驗中使學生自己發(fā)現(xiàn)并解決實際問題，通過實驗教學激發(fā)學生學習興趣，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。在教學內(nèi)容上，既注重基礎實驗的學習，也注重通過一些綜合實驗和創(chuàng)新型的實驗鍛煉和提高學生的綜合能力;在內(nèi)容設置上也相對比較新穎，注重最新實驗方法和實驗技術的介紹，這些對于提升學生的實驗興趣是非常有益的。另外，美國教師在教學中鼓勵學生對現(xiàn)有儀器進行研究和改進，使學生從被動的接受知識變?yōu)橹鲃尤谌氲娇茖W研究中，激發(fā)了學生的興趣，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)造能力。［3，4］

1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

國內(nèi)物理實驗教學創(chuàng)新性研究起步較晚，各個大學都在探索適合國情的教學方法。隨著高校對于學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重視，一些高校逐漸在大學物理實驗教學中加入了設計性實驗的內(nèi)容，例如中國科技大學以興趣小組的形式開設獨立的設計性實驗課程，哈爾濱工業(yè)大學則以創(chuàng)新實驗課的形式開設選修課。在大學物理實驗中設置設計性實驗項目，這種做法具有無需獨立學時、無需額外投入等優(yōu)點，被國內(nèi)大部分高校所采用。［5］

2 物理實驗教學中培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的方法與手段

針對我校目前大學物理實驗課的現(xiàn)狀及學生、教師的情況，提出了具體的在物理實驗教學中培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的方法與手段，具體如下:

(1)更新物理實驗教學內(nèi)容，完善實驗教學體系

以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為核心，增加了綜合性、設計性實驗項目的數(shù)量，補充大量設計性實驗儀器，擴展了教學內(nèi)容。針對不同專業(yè)進行不同的教學內(nèi)容設置與要求，不同專業(yè)要求完成不同學時不同內(nèi)容的實驗項目，并將“卓越專業(yè)”進行教學試點，開設創(chuàng)新研究型實驗項目。重新編寫體現(xiàn)創(chuàng)新意識、符合學校實際的物理實驗大綱和實驗教材，使得實驗內(nèi)容更貼近實際應用。［6，7］

(2)轉(zhuǎn)變物理實驗教學模式，開拓創(chuàng)新教學新環(huán)境在原有開放式的物理實驗教學模式下，拓展教學設計思路，將“創(chuàng)新研究型教學模式”與“開放式教學模式”相結合，使實驗教學有更廣闊的活動空間和思維空間，激發(fā)和滿足不同層次學生的探索與創(chuàng)新欲望，發(fā)展創(chuàng)新思維，達到培養(yǎng)不同專業(yè)、不同層次學生創(chuàng)新能力的目標。在原有開放式教學管理模式基礎上增加創(chuàng)新研究實驗室及綜合開放實驗室，其中綜合開放實驗室是合理利用廢舊儀器建立的實驗室。這兩個實驗室的建立，使實驗中心達到了更高程度的開放，為優(yōu)秀學生課外研究、儀器設計與制作及創(chuàng)新項目的研究提供良好的硬件保障。

(3)豐富物理實驗教學手段與方法，開展創(chuàng)新研究型教學從培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的角度豐富物理實驗教學手段，利用計算機技術改造傳統(tǒng)實驗以改進實驗教學手段;我校物理實驗中心輔導網(wǎng)站目前集輔助教學與開放式教學選課系統(tǒng)于一身，網(wǎng)站內(nèi)容豐富，功能強大。將繼續(xù)豐富網(wǎng)站內(nèi)容及輔助教學功能，引入虛擬儀器系統(tǒng)，建立虛擬實驗室，開展相關的實驗課題，使學生可以通過網(wǎng)站上的資源對物理實驗進行課外學習。在教學方法上，開展研究型教學，鼓勵學生自主學習，促使學生的學習方式由被動接受型向創(chuàng)新研究型學習轉(zhuǎn)變。

(4)健全物理實驗教學的評價機制，激發(fā)學生的創(chuàng)新動力

在現(xiàn)有的學生實驗成績考核評價體系中，加入以促進提升學生創(chuàng)新研究能力為目標的考核評價手段，即通過組織學生撰寫“物理實驗專題論文”和參加“物理實驗競賽”等措施，并將其結果融入評價學生物理實驗課程的總體水準中，形成多級的、合理的物理實驗教學評價體系，激發(fā)學生內(nèi)在創(chuàng)新動力。

(5)提高物理實驗教師創(chuàng)新能力，培養(yǎng)高水平的師資隊伍將科研及學術思想與實驗教學有效結合，培養(yǎng)教師的創(chuàng)新意識;開發(fā)創(chuàng)新研究型實驗項目，嘗試多樣化的教學模式和手段，不斷更新物理實驗教師的知識儲備，提高其教學水平與創(chuàng)新能力，通過設計性、綜合性、創(chuàng)新研究型實驗項目的開發(fā)，提高實驗教師自身的業(yè)務水平。利用假期支持教師參加全國性或國際的物理實驗學科會議，或參加知名高校舉辦的培訓班等，最大限度的為教師提供與國內(nèi)外高校教師進行交流的機會，以促使教學內(nèi)容、教學方法與手段的不斷更新，從而建成一支高水平的師資隊伍。

(6)建立網(wǎng)絡教學及溝通平臺，促進師生交流互動

建立網(wǎng)絡教學及溝通平臺，提高教學資源利用率，更好的獲得學生對物理實驗教學的意見及建議，傾聽學生在實驗過程中的操作感悟及創(chuàng)新思路，并及時做出反饋。強調(diào)學生的主體性，充分調(diào)動學生的主動性、積極性，使學生的創(chuàng)新思維和實踐能力得到鍛煉。

3 結束語

如前所述，在物理實驗教學中，采用多種手段培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識，提高學生創(chuàng)新能力。其中具有創(chuàng)新和突破之處具體體現(xiàn)在將“創(chuàng)新研究型教學模式”與“開放式教學模式”相結合，激發(fā)和滿足不同層次學生的探索與創(chuàng)新欲望，發(fā)展創(chuàng)新思維，達到培養(yǎng)不同專業(yè)、不同層次學生創(chuàng)新能力的目標;采用靈活多樣的、現(xiàn)代化的教學手段與方法。通過建立虛擬儀器、自制儀器設備以及多媒體課件等輔助教學功能，加大創(chuàng)新性研究實驗的項目開發(fā)，使其在學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面取得突破性進展;研究多級的、合理的物理實驗教學評價體系，將“物理實驗專題論文”和“物理實驗競賽”引入評價學生物理實驗課程的總體水平中，使學生有更廣闊的空間突出其個性化的發(fā)展等等。從而構建了以學生為中心、教師為主體的實驗教學體系及運行機制，實現(xiàn)培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的目標。

［1］李青.培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力深化大學物理實驗教學改革［J］.高等財經(jīng)教育研究，2014，17(1):45-49，53.

［2］張玉科.大學物理實驗教學中學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)［J］.高校實驗室工作研究，2009，100(2):22-23.

［3］韓忠，黃佳木，何光宏.哈佛大學物理實驗室考察與我國物理實驗教學的思考［J］.實驗室研究與探索，2011，30(7):361-364.

［4］王化忠.中美大學物理實驗教學模式的比較研究［J］.云南農(nóng)業(yè)大學學報，2013，7(1):54-58.

［5］倪燕茹.大學物理實驗課教學改革必要性及其構想［J］.大學物理實驗，2013，25(5):94-95.

［6］呂桓林，王永良，鄭麗.大學物理實驗分層教學的研究與探索［J］.實驗室科學，2012，15(6):173-175.

［7］余雪里，周幗紅，李端勇，等.階梯分專業(yè)式大學物理實驗課程的教學研究［J］.大學物理實驗，2013，26(1):111-113.