物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新教學(xué)的研究與實(shí)踐

王紅梅

(德州學(xué)院，山東 德州 253023)

實(shí)驗(yàn)的本性是開(kāi)拓創(chuàng)新，與理論縝密論證的關(guān)系是互補(bǔ)互進(jìn)，而物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)又以培養(yǎng)學(xué)生的直覺(jué)思維能力為己任，與理論教學(xué)注重邏輯思維又是互補(bǔ)互進(jìn)的關(guān)系。山東省生物物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心2012年獲批，示范中心建設(shè)為契機(jī)不斷創(chuàng)新，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和手段、實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍和實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理與運(yùn)行機(jī)制等方面進(jìn)行了系統(tǒng)的探索和實(shí)踐，取得了一定的成效。

1 中心實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念及定位

生物物理教學(xué)示范中心以學(xué)?！昂窕A(chǔ)、強(qiáng)實(shí)踐、求創(chuàng)新、高素質(zhì)、重責(zé)任的創(chuàng)新性應(yīng)用型人才培養(yǎng)”辦學(xué)理念為指導(dǎo)，以“加強(qiáng)基礎(chǔ)、強(qiáng)化應(yīng)用、注重交叉、突出跨學(xué)科生命科學(xué)研究特色”為人才培養(yǎng)理念;遵循以學(xué)科建設(shè)提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平的發(fā)展思路;培養(yǎng)具備良好科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新精神、專業(yè)基礎(chǔ)扎實(shí)、綜合素質(zhì)高，能夠從事相關(guān)學(xué)科及其交叉學(xué)科的科研和應(yīng)用技術(shù)開(kāi)發(fā)的人才為目標(biāo);依托山東省功能大分子生物物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室雄厚的科研實(shí)力和學(xué)科優(yōu)勢(shì)，逐步形成培養(yǎng)學(xué)科交叉性、應(yīng)用性、社會(huì)需求性人才培養(yǎng)特色的本科教學(xué)定位。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

2．1 改革思路

實(shí)驗(yàn)中心的實(shí)驗(yàn)教學(xué)自成體系，同時(shí)和理論課有機(jī)結(jié)合。實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的總體思路是:以學(xué)科建設(shè)為核心，以社會(huì)需求為導(dǎo)向，以培養(yǎng)和提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和素質(zhì)為主要教學(xué)目的，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)和提出問(wèn)題的能力、分析解決問(wèn)題的能力、學(xué)科交叉研究能力、技術(shù)創(chuàng)新的能力、發(fā)明創(chuàng)造能力，培養(yǎng)學(xué)生競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)和團(tuán)隊(duì)精神。

2．2 構(gòu)建新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

圖1 “3層次、2實(shí)踐、6模塊”實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系結(jié)構(gòu)圖

中心堅(jiān)持實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科學(xué)研究尤其是生命科學(xué)研究相結(jié)合、與社會(huì)需求相結(jié)合、與學(xué)科前沿發(fā)展相結(jié)合，注重學(xué)生的“一種意識(shí)兩種能力”(即創(chuàng)新意識(shí)、實(shí)踐動(dòng)手能力和知識(shí)應(yīng)用能力)的培養(yǎng)，提出以提高本科生綜合素質(zhì)為目標(biāo)，以改革傳統(tǒng)教學(xué)模式和管理體制為核心，構(gòu)建“3+2+5”實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程體系，即3層次(基礎(chǔ)型、提高型、綜合設(shè)計(jì)研究創(chuàng)新型)、2實(shí)踐環(huán)節(jié)(專業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì))和5模塊(常規(guī)實(shí)驗(yàn)?zāi)K、課題實(shí)驗(yàn)?zāi)K、自主的演示物理實(shí)驗(yàn)?zāi)K、科技創(chuàng)新實(shí)踐模塊、學(xué)科交叉科研實(shí)踐模塊)。創(chuàng)新教學(xué)體系充分發(fā)揮了學(xué)生的個(gè)性，突出培養(yǎng)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的融會(huì)貫通，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)［1］。

2．3 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與手段

2．3．1 采用傳統(tǒng)與現(xiàn)代化相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段

教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，不斷探索教學(xué)手段的改革，在保留傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的同時(shí)，積極運(yùn)用現(xiàn)代教學(xué)手段。例如實(shí)驗(yàn)前的理論講解采用多媒體;實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理采用計(jì)算機(jī);開(kāi)設(shè)計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)等。如電磁學(xué)試驗(yàn)中的波爾茲曼常數(shù)測(cè)定，采用Origin軟件，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合、處理、分析，得到實(shí)驗(yàn)誤差和波爾茲曼常數(shù)值。此外，除了常規(guī)的實(shí)驗(yàn)操作外，還為參加大學(xué)生科技文化活動(dòng)而進(jìn)行科研實(shí)訓(xùn)、教育實(shí)習(xí)、近代物理學(xué)講座、專業(yè)系列講座等手段，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)手段的現(xiàn)代化、多元化。

2．3．2 積極采用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)手段

中心網(wǎng)站含有豐富的網(wǎng)絡(luò)資源，包括模擬實(shí)驗(yàn)、仿真實(shí)驗(yàn)、教學(xué)課件、實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻錄像、基本實(shí)驗(yàn)資料、物理知識(shí)等。以滿足學(xué)生和教師在網(wǎng)上瀏覽、教學(xué)、閱讀、課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)、網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)等不同需要，極大地提高了學(xué)生和公眾學(xué)習(xí)的興趣。

中心建有網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)公布實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放情況，學(xué)生可以通過(guò)“預(yù)約選系統(tǒng)”進(jìn)行預(yù)約、選擇開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)室或?qū)嶒?yàn)項(xiàng)目，各實(shí)驗(yàn)室的儀器報(bào)修也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)在線完成。中心網(wǎng)站使實(shí)驗(yàn)教學(xué)和管理現(xiàn)代化、規(guī)范化，方便了師生，提高了效率。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的教學(xué)項(xiàng)目全部上網(wǎng)，學(xué)生可以通過(guò)多媒體課件進(jìn)行預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)，部分實(shí)驗(yàn)還可以在線模擬，有效地?cái)U(kuò)展了實(shí)驗(yàn)空間。學(xué)生可以不受時(shí)間、地點(diǎn)限制進(jìn)行實(shí)驗(yàn)聯(lián)系練習(xí)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的不足，極大提高了教學(xué)效果。

2．3．3 實(shí)行開(kāi)放式運(yùn)行管理

實(shí)行開(kāi)放式運(yùn)行管理，對(duì)全校師生開(kāi)放。根據(jù)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)和教學(xué)研究的需要，鼓勵(lì)和倡導(dǎo)學(xué)生在課余時(shí)間利用實(shí)驗(yàn)室的資源，從事技能訓(xùn)練和科學(xué)研究活動(dòng)。成立了由各專業(yè)教師組成的學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)，負(fù)責(zé)專業(yè)知識(shí)和技術(shù)的指導(dǎo)。實(shí)驗(yàn)室根據(jù)學(xué)生的需要為學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)儀器、免費(fèi)為學(xué)生提供各種元器件和其他耗材等。實(shí)驗(yàn)室還在假期、周末及其它的課余時(shí)間為有特殊要求的學(xué)生提供指導(dǎo)，為有研究興趣和創(chuàng)新想法的學(xué)生提供場(chǎng)所和設(shè)備，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)明創(chuàng)造，為部分學(xué)生配備專門(mén)的指導(dǎo)教師。中心開(kāi)放式的管理既有利于充分利用實(shí)驗(yàn)室的有限空間和資源，又有利于學(xué)生自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，自主安排實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)時(shí)間，從而調(diào)動(dòng)和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，進(jìn)而達(dá)到培養(yǎng)創(chuàng)新素質(zhì)的目的［2］。

3 優(yōu)化師資隊(duì)伍

高素質(zhì)的教師隊(duì)伍是高等學(xué)校的靈魂，高水平的實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍是實(shí)驗(yàn)中心建設(shè)和發(fā)展的核心，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力、保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。只有實(shí)踐創(chuàng)新能力強(qiáng)的教師，才能有意識(shí)的培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)造意識(shí)［3，4］;只有自身進(jìn)行科學(xué)技術(shù)研究、了解科學(xué)技術(shù)的前沿動(dòng)態(tài)，才能把握科技發(fā)展的趨勢(shì)，鼓勵(lì)學(xué)生勇敢探索有所創(chuàng)造;只有師德高尚、教書(shū)育人，才能培養(yǎng)樂(lè)于奉獻(xiàn)、愛(ài)崗敬業(yè)的優(yōu)秀人才。因此，建設(shè)師德高尚、實(shí)踐創(chuàng)新能力強(qiáng)、學(xué)術(shù)水平高的一支高素質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍，是建設(shè)高水平實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的關(guān)鍵。為此，學(xué)校先后出臺(tái)了《德州學(xué)院師資隊(duì)伍建設(shè)計(jì)劃》、《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)人才工作的意見(jiàn)》、《德州學(xué)院實(shí)驗(yàn)室各級(jí)人員崗位職責(zé)》、《德州學(xué)院關(guān)于加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)的若干意見(jiàn)》、《高職稱人員津貼獎(jiǎng)勵(lì)辦法》、《職稱評(píng)定辦法》、《關(guān)于加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)管理的若干意見(jiàn)》等等文件，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍建設(shè)進(jìn)行了全面規(guī)劃，采取了政策激勵(lì)、穩(wěn)定隊(duì)伍、調(diào)整結(jié)構(gòu)、提高素質(zhì)的有效措施。

3．1 建立完善的激勵(lì)機(jī)制，加強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍建設(shè)

學(xué)校規(guī)定實(shí)驗(yàn)系列高職稱教師與教學(xué)系列高職稱教師享受同樣的崗位津貼;針對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)特點(diǎn)，制定實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作量計(jì)算辦法;實(shí)驗(yàn)技術(shù)成果與理論教學(xué)成果、科研成果同樣對(duì)待;對(duì)技術(shù)革新中取得較大成就的個(gè)人給予獎(jiǎng)勵(lì);對(duì)指導(dǎo)大學(xué)生科技創(chuàng)新大賽中取得優(yōu)異成績(jī)的教師給予重獎(jiǎng)，所獲獎(jiǎng)項(xiàng)按相應(yīng)教學(xué)成果計(jì)算;每年設(shè)置實(shí)驗(yàn)技術(shù)改革專項(xiàng)課題，鼓勵(lì)實(shí)驗(yàn)教師從事技術(shù)創(chuàng)新。將外部激勵(lì)與內(nèi)在動(dòng)力結(jié)合起來(lái)，通過(guò)恰當(dāng)?shù)募?lì)機(jī)制，提高等激發(fā)教師追求發(fā)張的內(nèi)在熱情［5］，把一些優(yōu)秀的教師吸引到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中來(lái)，以改變重理論、輕實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)狀。

3．2 教學(xué)與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，以科研促實(shí)驗(yàn)教學(xué)，建立高水平實(shí)驗(yàn)隊(duì)伍

承擔(dān)理論教學(xué)的教師，必須承擔(dān)相應(yīng)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍的互通;部分實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，搬到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行;鼓勵(lì)教師將科研項(xiàng)目中的問(wèn)題，以適當(dāng)?shù)姆绞揭氲綄?shí)驗(yàn)教學(xué)，吸引學(xué)生參與科研項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生的科研意識(shí)與科研思維，把科研優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為教學(xué)優(yōu)勢(shì)。鼓勵(lì)、吸引高學(xué)歷、高職稱教師從事實(shí)驗(yàn)教學(xué)，保持了教學(xué)隊(duì)伍的穩(wěn)定性和高水平。

3．3 校企聯(lián)合，資源共享，培養(yǎng)雙師型實(shí)驗(yàn)教師

依托實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心和企業(yè)合作，實(shí)現(xiàn)資源共享，加強(qiáng)校企聯(lián)合。聘請(qǐng)企業(yè)工程技術(shù)人員來(lái)實(shí)驗(yàn)室講學(xué)，組織教師到企業(yè)參觀學(xué)習(xí)，并為企業(yè)解決生產(chǎn)中存在的問(wèn)題。通過(guò)與企業(yè)聯(lián)合，提高了實(shí)驗(yàn)教師的技能，開(kāi)闊了視野，把校內(nèi)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與企業(yè)的實(shí)際問(wèn)題很好的聯(lián)系起來(lái)，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容更接近工程實(shí)際［6］，既提高了教師的實(shí)踐創(chuàng)新能力，又激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

4 建設(shè)成果與成效

生物物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心多年來(lái)一直致力于實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革實(shí)踐，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法進(jìn)行了系統(tǒng)的探索和實(shí)踐，跨學(xué)科實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研特色明顯，形成了獨(dú)具特色的“3+2+5”本科生實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，建立了豐富的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源和規(guī)范化實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái)。在學(xué)生創(chuàng)新培養(yǎng)方面取得了一定的成果:學(xué)生加深了對(duì)課程基礎(chǔ)知識(shí)的理解，動(dòng)手能力得到很大的提高，達(dá)到了培養(yǎng)和訓(xùn)練的目的;以物理和生物交叉學(xué)科為研究?jī)?nèi)容的本科生發(fā)表了研究性論文16篇(EI收錄論文3篇，SCI收錄論文2篇)，有4篇本科生畢業(yè)論文獲得了山東省優(yōu)秀學(xué)士論文;學(xué)生在全國(guó)大學(xué)生“挑戰(zhàn)杯”和“節(jié)能減排”“電子設(shè)計(jì)”等大學(xué)生科技文化競(jìng)賽中獲得國(guó)家級(jí)特等獎(jiǎng)1項(xiàng)、一等獎(jiǎng)15項(xiàng)、二等獎(jiǎng)22項(xiàng)、國(guó)家三等獎(jiǎng)9項(xiàng)，省級(jí)特等獎(jiǎng)5項(xiàng)、一等獎(jiǎng)34項(xiàng);2009屆物理學(xué)專業(yè)考研率達(dá)到58．8%。實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革是一項(xiàng)長(zhǎng)期的系統(tǒng)工程，中心將不斷外交流與合作，進(jìn)一步加大實(shí)驗(yàn)室對(duì)外開(kāi)放的力度，保持中心的可持續(xù)發(fā)展，為培養(yǎng)具有競(jìng)爭(zhēng)力的交叉學(xué)科人才做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

［1］ 李遠(yuǎn)略，喬德志．加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放提高學(xué)生的創(chuàng)新能力［J］．安徽科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，23(5):43-45．

［2］ 周永軍，等．開(kāi)設(shè)創(chuàng)物理實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)踐與探索［J］．大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，2013，26(1)．

［3］ 張文桂，李曉宇，郭劍．采取有效措施，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)隊(duì)伍建設(shè)［J］．實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2006，23(1)24-25．

［4］ 代偉，徐平川，陳太紅，等．培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系研究［J］．大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，2013，26(4)．

［5］ 韓忠，黃佳木，何廣宏．哈佛大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室考察與我國(guó)物理實(shí)驗(yàn)學(xué)的思考［J］．實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2011 30(7):36．

［6］ 李香婷，李明子．國(guó)家級(jí)電子電工實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的建設(shè)與實(shí)踐［J］實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2012，29(10):128．