物理實驗教學示范中心建設的研究與實踐

汪 靜，胡玉才，遲建衛(wèi)

（大連海洋大學理學院，遼寧大連 116023）

根據《遼寧省中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》精神和《遼寧省普通高等學校本科教學改革與質量提高工程實施方案》的具體安排，2011年6月，遼寧省教育廳啟動了普通高等學校本科教學改革與質量提高工程建設項目，其中包括綜合改革試點專業(yè)、精品視頻公開課、優(yōu)秀教學團隊、實驗教學示范中心、工程實踐教學中心等質量工程建設項目。大連海洋大學物理實驗中心被批準為其中的實驗教學示范中心建設項目。根據省示范中心的建設和驗收標準，參照“高等學?；A課實驗教學示范中心建設標準”，結合我校的實際情況，制訂了具有海洋特色的物理實驗教學示范中心建設規(guī)劃，并進行了初步實踐。本文從實驗教學體系與內容、實驗隊伍、設備與環(huán)境等方面闡述了我校物理實驗教學示范中心建設的思路和具體做法，與大家一起交流和探討。

1 實驗教學示范中心建設構想

根據大連海洋大學培養(yǎng)復合性應用型高級人才的總體目標，中心以培養(yǎng)學生實踐能力、創(chuàng)新能力為宗旨，以實驗教學改革為動力，以高素質實驗教學隊伍和完備的實驗條件為保障，全面提高實驗教學水平和實驗室使用效益，滿足課程建設、專業(yè)建設和學科建設的需要，構建集教學、科研一體，課內、課外教學一體，理論教學、實踐教學一體，校內、校外一體的實驗基地。

我校物理實驗教學中心承擔著全校公共物理實驗課、物理演示課程，物理專業(yè)的專業(yè)物理實驗、課程設計、畢業(yè)論文以及全校學生的科技創(chuàng)新，生物物理碩士點的實驗課、畢業(yè)論文以及師生的科研任務。中心面向全校農、工、理3個學科門類、28個本科專業(yè)以及生物、物理碩士點開出10門實驗課，共109個實驗項目，服務學生數約為1 700人／年，工作量每年達到8萬余人時數。

為了更好地滿足本科生、研究生實踐教學和教師科研需求，整合物理實驗中心資源，將教學與科研實驗室深度融合，為培養(yǎng)學生實踐和創(chuàng)新能力提供平臺［1－6］。中心以生物物理重點學科為依托，發(fā)揮科研對實驗教學的促進作用，將科研成果移植到實驗教學中，促進實驗教學內容的更新、教學方法和手段的改進，不斷提高教學水平和教學質量，使學生具備扎實的基礎知識、較強的應用能力和深厚的持續(xù)學習潛力，為經濟社會發(fā)展培養(yǎng)復合性應用型高級人才，發(fā)揮地方院校的復合性應用型人才培養(yǎng)示范作用。

2 實驗教學體系與內容

物理實驗課是學生進入大學后的第一門科學實驗課，在培養(yǎng)學生的科學素質和實驗能力上，特別是培養(yǎng)學生與科學技術相適應的綜合能力和創(chuàng)新能力上起著不可替代的作用。

根據我校復合性應用型人才培養(yǎng)的需求，進一步加強綜合性、設計性實驗，創(chuàng)新性、研究性實驗的比例，在實驗教學體系設計中注重分層次培養(yǎng)，構建多元化的實踐教學體系和實驗課程體系［7］。所謂的層次性，是指在教學過程中逐步地由基礎到應用，由基本操作到設計創(chuàng)新，層層提高，循序漸進地發(fā)展學生的能力。根據學科性質和固有知識體系，實驗教學體系按3個層次進行建設。

第1 個層次為基礎性實驗。屬于必修中必做實驗，教師指導比較具體地進行規(guī)范化教學，從細微處著手，培養(yǎng)學生良好的科學實驗習慣。采用啟發(fā)式、引導式的教學方法，著重進行基本實驗技能和數據處理能力的訓練。實驗為1人1組進行，突出基本知識、基本操作、基本技能在實驗教學中的重要性。

第2個層次為綜合性、設計性實驗。體現理論知識系統(tǒng)化，在教師的指導下由學生獨立完成實驗?？紤]到學生所學專業(yè)，將其分成工程、生物、農學、應用物理等模塊。在綜合性、設計性實驗中除運用里程碑式的、科技前沿緊密結合的著名實驗外，將開設物理學與海洋、生物、水產養(yǎng)殖等學科交叉的具有我校特色的實驗項目。主要由科研內容提取移植，由企業(yè)生產和日常生活實際提升，由已有教學研究成果固化等多渠道不斷更新綜合性設計性實驗項目。使實驗教學內容與科研、工程、社會應用實踐密切聯系，形成良性互動。采取必修中必做和選做相結合的方式，逐步強化學生的綜合分析能力和自主學習意識，強化素質教育與創(chuàng)新能力培養(yǎng)的需求。嘗試2人為1組，有利于學生深化對物理原理和實驗方法的理解，并在實驗中培養(yǎng)學生團隊精神。

第3個層次為創(chuàng)新研究性實驗。目的是培養(yǎng)學生運用已學知識和方法，獨立設計并完成一個實驗過程，并對結果進行分析，突出學生的自主性和獨立性，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。開設“科學研究方法”講座，引導和啟發(fā)學生通過實驗來學會如何剖析實驗問題，制定最佳實驗方案，并留給學生許多啟發(fā)性的，能夠開擴視野、思路的問題或布置一些專題實驗供學生選擇。將2009年獲遼寧省教學成果二等獎“深化農科院校大學物理教學改革的研究與實踐”的基于建構主義學習理論的大學物理實驗教學模式固化于實驗教學中。通過研究性學習，依據建構主義學習理論，在教學過程中教師研究情境創(chuàng)設，以學生為中心進行協作學習，以創(chuàng)新為目標進行意義建構，讓學生主動觀察、主動思索、積極參與、相互啟發(fā)，在不斷肯定和修正的思維過程中實現自我知識建構。采用選修與大學生創(chuàng)業(yè)大賽、學生科研小組、興趣小組等課外科技活動、畢業(yè)論文相結合的方式，將物理學與我校具有海洋特色的生物學、水產養(yǎng)殖學、捕撈學、海洋環(huán)境等學科內容進行交叉融合?？鐚W科教學設計和基于項目的教學研究貫通全部學習過程，著重培養(yǎng)學生獨立操作實驗、文獻檢索、科技寫作與團隊精神等綜合素質和能力。近3 年開發(fā)出了“提拉法制備膠體光子晶體薄膜及其光譜分析”、“魚鱗片表面微觀拓撲結構的測量與分析、“電場對水的理化特性的影響”、“毛發(fā)的形態(tài)結構及其拉伸性能”等設計性、研究創(chuàng)新性實驗項目13項，部分項目已經申請了專利或撰寫成論文公開發(fā)表［8－9］。在學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面成績突出，近5年獲得各類科技競賽獎勵41項，其中獲挑戰(zhàn)杯國家三等獎1項、省級獎勵6項。

3 實驗隊伍建設

實驗教師必須注重知識建構與優(yōu)化。一方面，要擁有精深的專業(yè)理論知識和寬泛的綜合知識，并能將這些知識進行交叉、整合，在教學時，既能講授知識的內容，又能講清它的來龍去脈，這樣可以帶動學生把相關的知識學活；另一方面，教師要不斷地儲備新知識，掌握科技發(fā)展的新動向，注重對最新理論、技術和信息的了解，將這些內容融會在物理實驗學科的教學中，有效地影響學生。

中心的大多數專職教師承擔適量的理論基礎課或專業(yè)課的教學，并且參加科學研究與學科建設，實現了真正意義上的教師“相互流動”，使中心教師科學素質和教學水平得到大幅提高。

中心多年堅持對青年教師進行嚴格的崗前培訓，使青年教師全面了解實驗教學，并逐步獨立承擔教學任務。建立了導師培養(yǎng)制度，即聘請高水平教師作為年輕教師的導師，以提高年輕教師實驗教學水平；注重教師的進修提高，鼓勵在職攻讀學位；十分重視教師實踐能力培養(yǎng)提高，選派教師到教育部現代遠程職教資源開發(fā)基地進行實踐培訓。

中心堅持實驗教學質量保障體系的正常運轉，如制定了明確的制度，規(guī)定新流動的教師要試講通過后才能上崗；新引進的實驗教師和實驗技術人員至少要通過半年的實驗室工作的熟悉階段才能上崗；每年還定期舉行集體備課和青年教師教學技能大賽等活動，使青年教師在教學和業(yè)務等方面逐步提高；所有課程實行由學校教學質量評價與監(jiān)控中心組織的教學質量督查、評價制，包括學校督導組和教學指導委員會聽課、中期教學檢查、學生打分評價教學、定期召開學生和教師座談會等制度。

自中心成立以來，對于專職教師已形成一套切實可行的培養(yǎng)制度，與兼職教師隊伍形成了交叉融合、互相促進的良好局面。目前，實驗教師職稱結構合理、團結穩(wěn)定、責任心強、學歷狀況理想、專業(yè)覆蓋面寬，學緣結構合理、年齡梯次優(yōu)化，核心骨干相對穩(wěn)定，能很好地滿足學校各個專業(yè)實驗教學的需要。在中心任教的19名專、兼職人員中，有教授3人，副教授或高級實驗師6人；具有博士學位5人，碩士學位12人；其中遼寧省教學名師3人、遼寧省普通高校優(yōu)秀青年骨干教師2人。中心成員主持科研項目15項，其中國家自然科學基金項目3項，主持教研項目17項，省級以上項目10項，發(fā)表科研論文56篇，其中被SCI、EI、ISTP收錄32篇；發(fā)表教研論文40篇，授權國家專利11 項。現已建成遼寧省級教學團隊2個，獲省級教學成果二等獎1項，校級教學成果獎2項；中心主要成員編寫并公開出版“十五規(guī)劃教材”、“十一五規(guī)劃教材”等8部，其中實驗教材4部，另有3部自編校內教材，其中實驗教材2部；中心課程建設成果顯著，現有省級精品課（含實驗）2門。

4 實驗中心設備與環(huán)境建設

物理實驗教學示范中心建設應滿足課程建設、專業(yè)建設和學科建設的需要。通過實驗中心建設，促進優(yōu)質資源整合和共享，使實驗室高效、安全地運轉，更好地滿足上述各層次的實驗教學和實踐創(chuàng)新需求。

中心設有基礎物理實驗室、近代物理實驗室、專業(yè)物理實驗室、海洋生物物理實驗室和物理教學演示實驗室。在學校的支持下，曾獲“中央與地方共建高校專項資金——基礎實驗室項目”和“中央與地方共建高校特色優(yōu)勢學科實驗室項目——海洋生物物理實驗室”。顯著改善和優(yōu)化了實驗教學條件和環(huán)境，購置了部分較先進的儀器設備，為更新實驗項目提供了物質保障。近年來中心研制和更新改造的實驗儀器設備共10余臺件，其中部分實驗設備是在教師多年科研和教學的基礎上精煉出來的，例如“周期可調式無毒彈性光柵制作的光柵裝置”［10－11］、“楊氏模量測試儀”［12］等實踐教學儀器。自制的實驗儀器十分有利于學生動手能力和綜合能力的提高以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。同時，通過實驗項目的開發(fā)研制和更新改造，也大大提高了中心教師與實驗技術人員實驗教學儀器的研究開發(fā)水平和創(chuàng)新能力，增強了實驗中心自身可持續(xù)發(fā)展的能力。

中心十分重視文化環(huán)境建設。建設了物理文化走廊，懸掛自制的精美“諾貝爾”物理學家掛像100多幅，各種展板50多幅，傳播現代和前沿物理知識，將科學性、知識性和趣味性有機地結合起來。同時每個實驗室內部也就相關的物理實驗項目，制作了精美的版畫供學生閱覽，極大地提高了學生對物理知識和實驗技能的興趣，有力的打造了中心科學文化氛圍。

5 結束語

我們將按照遼寧省實驗教學示范中心的建設項目要求，以增強學生創(chuàng)新精神和實踐能力為主旨，以深化實驗教學改革為動力，以建設優(yōu)質實驗條件和建立實驗資源開放共享機制為重點，以提高實驗教學隊伍水平為關鍵，不斷創(chuàng)新建設模式、管理體制和運行機制，拓展實驗管理和服務平臺，完善實踐教學體系。將我校物理實驗中心打造成管理體制健全、儀器設備先進、資源配置合理、實驗教學領先、學術氛圍濃厚、科研促進教學效果明顯、具有海洋院校特色的現代化物理實驗教學示范中心。

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