強(qiáng)化實(shí)踐教育 培養(yǎng)創(chuàng)新能力

李永濤， 葛智勇， 田友偉， 董慧媛， 陳 偉， 張紅光， 包 剛

(南京郵電大學(xué)，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，江蘇 南京 210046)

0 引 言

高素質(zhì)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)是當(dāng)前高校教育的重要目標(biāo)，也是落實(shí)科學(xué)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)科技強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的重要環(huán)節(jié)。高素質(zhì)創(chuàng)新型人才的核心標(biāo)志是創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新能力。然而，創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新能力并不是空中樓閣，而是建立在一定的綜合素質(zhì)與能力基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)科學(xué)的訓(xùn)練產(chǎn)生的。指導(dǎo)、組織學(xué)生參與創(chuàng)新競(jìng)賽將成為高素質(zhì)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的有效途徑[1-3]。

1 創(chuàng)新競(jìng)賽是創(chuàng)新人才培養(yǎng)的最佳抓手

高素質(zhì)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，就是在多途徑、多渠道培養(yǎng)學(xué)生綜合能力與素質(zhì)的過(guò)程中，培養(yǎng)并強(qiáng)化創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力的過(guò)程。物理創(chuàng)新競(jìng)賽則在培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力方面發(fā)揮了積極的作用。

1.1 促進(jìn)科學(xué)的世界觀、方法論教育和能力的培養(yǎng)

大學(xué)生物理創(chuàng)新競(jìng)賽選題往往是與日常生活或工程技術(shù)密切相關(guān)的實(shí)際物理問(wèn)題，會(huì)讓學(xué)生感到親切和實(shí)際，并讓學(xué)生更充分地認(rèn)識(shí)到物理學(xué)不僅有抽象的理論體系，也會(huì)是生動(dòng)有趣的實(shí)際應(yīng)用。

創(chuàng)新競(jìng)賽需要學(xué)生自己挖掘問(wèn)題中的物理圖像，綜合運(yùn)用抽象、簡(jiǎn)化等科學(xué)方法將客觀、真實(shí)的物理問(wèn)題轉(zhuǎn)化為物理和數(shù)學(xué)模型，這有助于提高學(xué)生分析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力。大學(xué)生物理創(chuàng)新競(jìng)賽為科學(xué)的世界觀、方法論教育和綜合能力的培養(yǎng)搭建了一個(gè)理想的平臺(tái)，教師通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室、參與教師科研項(xiàng)目，借助創(chuàng)新平臺(tái)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新科研能力。

1.2 提高學(xué)生的開(kāi)放性思維能力與創(chuàng)新意識(shí)

大學(xué)生物理創(chuàng)新競(jìng)賽的題目都既沒(méi)有現(xiàn)成的答案，也沒(méi)有唯一的答案，其研究結(jié)果與研究思路及實(shí)驗(yàn)方案密切相關(guān)，這就使該項(xiàng)賽事具有挑戰(zhàn)性。學(xué)生在研究中充分開(kāi)放思維，嘗試不同的實(shí)驗(yàn)條件和方案，討論不同參量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響等。因此，競(jìng)賽有利于提高學(xué)生們的開(kāi)放性思維能力、創(chuàng)新意識(shí)以及解決實(shí)際問(wèn)題的能力[4-8]。

1.3 培養(yǎng)學(xué)生的科研素質(zhì)

大學(xué)生物理創(chuàng)新競(jìng)賽具有鮮明的研究型特色，學(xué)生在準(zhǔn)備競(jìng)賽的過(guò)程中，需要將所學(xué)的知識(shí)從感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)；從模仿過(guò)渡到獨(dú)立思維，通過(guò)小型系統(tǒng)的科學(xué)研究訓(xùn)練，培養(yǎng)主動(dòng)獲取知識(shí)與信息的能力、建立模型的能力、數(shù)值計(jì)算與工具仿真的能力、采集與處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力、邏輯推理等科研綜合能力。

1.4 促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的養(yǎng)成

競(jìng)賽在培養(yǎng)大學(xué)生的自主學(xué)習(xí)綜合能力與素質(zhì)方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。大學(xué)生物理創(chuàng)新競(jìng)賽作為一項(xiàng)本科生學(xué)術(shù)團(tuán)體賽，采用團(tuán)隊(duì)合作研究、現(xiàn)場(chǎng)答辯的競(jìng)賽模式，這不僅需要選手具有較高的物理學(xué)理論水平和實(shí)驗(yàn)技能，同時(shí)也對(duì)選手的團(tuán)隊(duì)合作精神、交流溝通能力與現(xiàn)場(chǎng)反應(yīng)提出了較高的要求。

2 創(chuàng)新競(jìng)賽是創(chuàng)新人才培養(yǎng)的新模式

從培養(yǎng)掌握現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新人才的高度出發(fā)，南京郵電大學(xué)理學(xué)院一批博士、教授、富有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和科研能力的教師組成的競(jìng)賽指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)，在多年的實(shí)踐中，通過(guò)精心選擇課題、引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室、參與教師科研團(tuán)隊(duì)，教師精心指導(dǎo)，讓學(xué)生在競(jìng)賽過(guò)程中自我學(xué)習(xí)、自我發(fā)現(xiàn)、自我探索、自我歸納，以競(jìng)賽為抓手，為培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才探索出了一條有效途徑，逐步積累了一些經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)[9-10]。

2.1 建立創(chuàng)新競(jìng)賽訓(xùn)練新體系

近年來(lái)，通過(guò)研究和探索創(chuàng)建了以學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)為主線的“一條主線、多層次、動(dòng)態(tài)式、綜合化”的物理創(chuàng)新競(jìng)賽新體系[11]。圍繞江蘇省物理創(chuàng)新競(jìng)賽這一主線，多層次訓(xùn)練，目前物理創(chuàng)新競(jìng)賽分為：基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)綜合提高實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練、設(shè)計(jì)開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練、科學(xué)研究基本訓(xùn)練、研究創(chuàng)新型競(jìng)賽五個(gè)層次。重點(diǎn)加強(qiáng)了設(shè)計(jì)開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練、科學(xué)研究基本訓(xùn)練。初步形成了從低到高、從基礎(chǔ)到前沿、從傳授知識(shí)到綜合能力培養(yǎng)和物理創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式，如圖1所示。

創(chuàng)新訓(xùn)練需要一定的理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，我們首先在低年級(jí)選拔一些具有潛質(zhì)的學(xué)生，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)基本技能的訓(xùn)練，吸引學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室或教師的科研項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，了解科研活動(dòng)的過(guò)程，參與一些小組討論活動(dòng)；在積累一定基礎(chǔ)后根據(jù)學(xué)生自身的興趣愛(ài)好，通過(guò)各級(jí)STITP訓(xùn)練計(jì)劃，精心組織、指導(dǎo)小型課題的科學(xué)研究訓(xùn)練；對(duì)STITP成果及時(shí)總結(jié)，鼓勵(lì)、指導(dǎo)學(xué)生申報(bào)專利、撰寫(xiě)論文，并通過(guò)江蘇省物理創(chuàng)新競(jìng)賽展現(xiàn)自己的成果[12]。

圖1 物理創(chuàng)新競(jìng)賽訓(xùn)練新體系

2.2 擁有甘于奉獻(xiàn)、實(shí)力雄厚的指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)

建立一支高素質(zhì)的競(jìng)賽指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)是教學(xué)改革順利進(jìn)行的根本保證，基于皮亞杰構(gòu)建主義認(rèn)知理論，教師在教學(xué)活動(dòng)中是參與者和引領(lǐng)者，在訓(xùn)練指導(dǎo)過(guò)程中，教師扮演了一個(gè)平等參與的角色，引領(lǐng)學(xué)生參與討論、參與實(shí)驗(yàn)、參與學(xué)術(shù)爭(zhēng)論，共同探索，共同分擔(dān)實(shí)驗(yàn)失敗的壓力，共同分享實(shí)驗(yàn)成功的喜悅[13-14]。

我們已建立起了一支相對(duì)固定和階段聘任相結(jié)合的具有動(dòng)態(tài)機(jī)制的競(jìng)賽指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)。指導(dǎo)教師定時(shí)定期和學(xué)生交流科研工作及其相關(guān)的科研信息，活躍學(xué)術(shù)氣氛，對(duì)培養(yǎng)提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和科研能力有積極作用[15]。不同教師的研究?jī)?nèi)容、研究方法和研究風(fēng)格折射到創(chuàng)新競(jìng)賽和學(xué)生日常的學(xué)習(xí)中，讓學(xué)生從中積淀自己從事科學(xué)研究的厚重基礎(chǔ)。

2.3 探索多元化開(kāi)放式的長(zhǎng)效管理模式

隨著全球化效應(yīng)的加速,經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展對(duì)人才綜合素質(zhì)要求，凸現(xiàn)出多學(xué)科相互交叉、滲透和交融。積極鼓勵(lì)不同專業(yè)學(xué)生交叉組隊(duì)，揚(yáng)長(zhǎng)避短，分工合作。學(xué)生依托所在學(xué)院創(chuàng)新活動(dòng)平臺(tái)、學(xué)生社團(tuán)、學(xué)生科協(xié)等平臺(tái)，促進(jìn)學(xué)生個(gè)性發(fā)展，激發(fā)了學(xué)生原創(chuàng)動(dòng)力。目前已初步設(shè)立了多個(gè)創(chuàng)新研究方向，鼓勵(lì)和組織學(xué)生開(kāi)展多種形式科研活動(dòng)，重視應(yīng)用實(shí)踐訓(xùn)練、過(guò)程設(shè)計(jì)、撰寫(xiě)論文報(bào)告等指導(dǎo)環(huán)節(jié)，縮短基礎(chǔ)與應(yīng)用、競(jìng)賽與科研以及競(jìng)賽內(nèi)容與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)之間的距離。實(shí)現(xiàn)物理創(chuàng)新競(jìng)賽與科研工作有機(jī)交融。

寬松、自由和諧的學(xué)習(xí)環(huán)境，使學(xué)生可根據(jù)自己興趣愛(ài)好自由選擇研究課題、安排學(xué)習(xí)時(shí)間；學(xué)生有自主選擇指導(dǎo)教師的權(quán)利；學(xué)生申報(bào)的STITP項(xiàng)目研究失敗也允許終止結(jié)項(xiàng)；學(xué)生申報(bào)的競(jìng)賽課題在決賽之前也允許調(diào)整。寬松、自由、和諧的氛圍，進(jìn)一步激勵(lì)學(xué)生以樂(lè)觀積極的精神狀態(tài)主動(dòng)學(xué)習(xí)，開(kāi)放的思維得到充分發(fā)揮，個(gè)性得到極大張揚(yáng)，伴隨創(chuàng)新靈感的釋放，自由的學(xué)術(shù)氛圍和勇于接受挑戰(zhàn)的研究態(tài)度為激發(fā)創(chuàng)造力提供了沃土。

2.4 開(kāi)發(fā)物理創(chuàng)新網(wǎng)站

競(jìng)賽資源的缺乏是長(zhǎng)期困擾競(jìng)賽質(zhì)量提高的難題，隨著時(shí)代的發(fā)展，科技進(jìn)步對(duì)人才的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力的培養(yǎng)提出越來(lái)越高的要求，利用網(wǎng)絡(luò)可以更加有效的利用公共資源，提高教學(xué)效益。經(jīng)多年的探索與研究，開(kāi)發(fā)建立了物理創(chuàng)新競(jìng)賽網(wǎng)站，網(wǎng)站系統(tǒng)中含有豐富的競(jìng)賽資源，可以開(kāi)拓學(xué)生的眼界，滿足不同層次學(xué)生的需求，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和個(gè)性化發(fā)展起到積極的推動(dòng)作用。

3 全面提高學(xué)生綜合素質(zhì)

通過(guò)多年努力，以物理創(chuàng)新競(jìng)賽為抓手，在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力方面基本形成了自己的培養(yǎng)特色，學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力普遍得到提高，近5年在江蘇省大學(xué)生物理及實(shí)驗(yàn)科技作品創(chuàng)新競(jìng)賽中，學(xué)生連年獲得包括特等獎(jiǎng)、一等獎(jiǎng)等眾多優(yōu)異成績(jī)，迎來(lái)了本科生在校期間發(fā)表論文、申請(qǐng)專利等可喜景象。

3.1 造就學(xué)生良好的心理素質(zhì)

物理創(chuàng)新競(jìng)賽造就了大學(xué)生追求科學(xué)發(fā)現(xiàn)的百折不撓的心理品質(zhì)。物理創(chuàng)新競(jìng)賽的經(jīng)驗(yàn)告訴我們：參加競(jìng)賽要有好奇心，求知欲，自覺(jué)的學(xué)習(xí)動(dòng)力；要有堅(jiān)強(qiáng)的意志，冷靜的頭腦，靈活的應(yīng)變能力；更要有強(qiáng)烈的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)和堅(jiān)強(qiáng)的自信心，善于調(diào)整競(jìng)技狀態(tài)控制賽前情緒。

3.2 培養(yǎng)學(xué)生的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)和創(chuàng)新精神

對(duì)于大學(xué)物理這樣一門(mén)涉及面極廣的課程，通過(guò)參加全省物理創(chuàng)新競(jìng)賽，使學(xué)生在一個(gè)更廣闊的空間尋找自己的優(yōu)勢(shì)或差距，進(jìn)一步喚醒了學(xué)生的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

3.3 強(qiáng)化團(tuán)隊(duì)意識(shí)

大學(xué)生物理創(chuàng)新競(jìng)賽作為一項(xiàng)本科生學(xué)術(shù)團(tuán)體賽，采用團(tuán)隊(duì)合作研究、現(xiàn)場(chǎng)辯論的競(jìng)賽模式，這不僅需要選手具有較高的物理學(xué)理論水平和實(shí)驗(yàn)技能，同時(shí)也對(duì)選手的團(tuán)隊(duì)合作精神、交流溝通能力與現(xiàn)場(chǎng)反應(yīng)提出了較高的要求。由于入學(xué)時(shí)對(duì)大學(xué)教育了解不夠，導(dǎo)致有的學(xué)生在選擇自己未來(lái)的專業(yè)方向時(shí)，帶點(diǎn)盲目性。通過(guò)物理創(chuàng)新競(jìng)賽，為有志于物理學(xué)習(xí)的同學(xué)提供了重新定位自我的機(jī)會(huì)，為人才的脫穎而出創(chuàng)造了條件[16]。

近5年大學(xué)生物理創(chuàng)新競(jìng)賽的實(shí)踐證明，競(jìng)賽不僅使參賽學(xué)生的創(chuàng)新能力得到了鍛煉，也提高了學(xué)生的專業(yè)知識(shí)水平、提高了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力、提高了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神，提高了學(xué)生的交流能力。使學(xué)生的綜合素質(zhì)得到全面提升。盡管最終參與決賽學(xué)生數(shù)是有限的，但是更多的學(xué)生從初賽、復(fù)賽過(guò)程中得到鍛煉，能力得到提升，參賽選手的成功也將吸引更多學(xué)子參與到大學(xué)生物理創(chuàng)新競(jìng)賽這樣的物理科技活動(dòng)中來(lái)，更多的學(xué)生在競(jìng)賽選手的選拔、培訓(xùn)過(guò)程中大有收獲，創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)受到全面的提升。

4 結(jié) 語(yǔ)

面向全體本科生舉辦的物理實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽經(jīng)過(guò)不斷探索與完善，在今天已經(jīng)初具規(guī)模。擇優(yōu)選拔的團(tuán)隊(duì)在江蘇省物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新競(jìng)賽中取得不錯(cuò)的成績(jī)，每年的競(jìng)賽成績(jī)?cè)诮K省高校中名列前茅。因此，我們堅(jiān)定不移地將此項(xiàng)活動(dòng)開(kāi)展下去，必將為本科生創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力的提升發(fā)揮重要作用。

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