分層次開(kāi)放性團(tuán)隊(duì)化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式構(gòu)建

摘要：實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和科學(xué)素養(yǎng)等方面，扮演著重要角色。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)可以根據(jù)不同科學(xué)思維水平和實(shí)驗(yàn)技能分為基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合提高性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和研究性實(shí)驗(yàn)四個(gè)層次。實(shí)驗(yàn)中心除了保證教學(xué)時(shí)間、實(shí)驗(yàn)室和儀器設(shè)備的全面開(kāi)放外，學(xué)生還可以根據(jù)興趣和能力，從實(shí)驗(yàn)中心給定的多個(gè)題目中選擇，或者自己提出具有可行性的實(shí)驗(yàn)題目，在教師的指導(dǎo)下，查閱文獻(xiàn)資料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，制定操作步驟，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。依托學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目平臺(tái)，以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)，組建項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)、教師團(tuán)隊(duì)和學(xué)生團(tuán)隊(duì)。真正實(shí)現(xiàn)分層次、開(kāi)放性、團(tuán)隊(duì)化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：物理實(shí)驗(yàn)；分層次；開(kāi)放性；團(tuán)隊(duì)化；教學(xué)模式

中圖分類號(hào)：G642.0文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1002-4107（2014）07-0003-02

大學(xué)物理是全部理工科學(xué)生的必修基礎(chǔ)課，實(shí)驗(yàn)作為大學(xué)物理教學(xué)的重要基礎(chǔ)、重要內(nèi)容、重要方法和重要手段，在大學(xué)物理教學(xué)中具有十分重要的地位和作用[1]。它不只是訓(xùn)練學(xué)生的技能，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，更重要的是啟發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法及創(chuàng)新能力，激發(fā)學(xué)生對(duì)物理的熱愛(ài)，培養(yǎng)學(xué)生的科研興趣。因此，通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、提高學(xué)生創(chuàng)新能力是必要的而且是可行的[2]。

從創(chuàng)新能力培養(yǎng)出發(fā)，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該建立一套按照課程知識(shí)體系的內(nèi)在規(guī)律和順序進(jìn)行系統(tǒng)教學(xué)，使科學(xué)素質(zhì)培養(yǎng)貫穿于實(shí)驗(yàn)教學(xué)全過(guò)程的教學(xué)模式[3]。黑龍江大學(xué)物理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中心，尊重認(rèn)識(shí)的發(fā)展規(guī)律，根據(jù)自身教學(xué)特點(diǎn)，建立了分層次、開(kāi)放性、團(tuán)隊(duì)化的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，針對(duì)不同層次的教學(xué)內(nèi)容采用不同的教學(xué)方法，對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新能力進(jìn)行專項(xiàng)培養(yǎng)，將創(chuàng)新理念引入物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)。學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣和能力選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)學(xué)生自己查閱資料、自己思考、自己研究、自己設(shè)計(jì)方案、自己制訂步驟完成實(shí)驗(yàn)，完全打破了傳統(tǒng)教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)分層次、開(kāi)放性、團(tuán)隊(duì)化的新模式教學(xué)，更有利于高素質(zhì)人才的培養(yǎng)和優(yōu)秀人才的涌現(xiàn)[4]。

一、物理實(shí)驗(yàn)分層次教學(xué)模式

作為理工科學(xué)生的必修課，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)發(fā)揮著積極而重要的作用。根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的難易和知識(shí)水平的差異，可以將實(shí)驗(yàn)劃分為四個(gè)層次，即基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合提高性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、研究性實(shí)驗(yàn)。不同層次的實(shí)驗(yàn)，采用的教學(xué)方法也不相同。

（一）基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)

共開(kāi)設(shè)六個(gè)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，如測(cè)量物體的密度、惠斯通電橋、分光儀的使用等，都是十分經(jīng)典的物理實(shí)驗(yàn)。基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)主要培養(yǎng)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能、測(cè)量方式方法和實(shí)驗(yàn)興趣，主要包含實(shí)驗(yàn)儀器的正確使用和基本物理量的測(cè)量，對(duì)物理學(xué)中的力、熱、光、電幾方面的知識(shí)都有涉及。基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)作為所有實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，是全體理工科學(xué)生的必做部分，需要教師悉心指導(dǎo)，詳細(xì)講解。

（二）綜合提高性實(shí)驗(yàn)

充分整合現(xiàn)有教學(xué)資源，共開(kāi)設(shè)二十多個(gè)綜合性、提高性實(shí)驗(yàn)，如轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)量、太陽(yáng)能電池特性的測(cè)量等，拓寬實(shí)驗(yàn)的廣度，加深實(shí)驗(yàn)的難度。在實(shí)驗(yàn)選題時(shí)，教師會(huì)提出指導(dǎo)性的意見(jiàn)和建議，學(xué)生根據(jù)興趣和能力選擇一定數(shù)目的實(shí)驗(yàn)題目。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，老師著重負(fù)責(zé)講解實(shí)驗(yàn)原理、設(shè)計(jì)思想和創(chuàng)新理念，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，教師并不是面面俱到，遏制學(xué)生的創(chuàng)新思維。綜合提高性實(shí)驗(yàn)是對(duì)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)和創(chuàng)新，是開(kāi)啟學(xué)生創(chuàng)新思維的階段性成果，是考驗(yàn)學(xué)生綜合運(yùn)用物理知識(shí)和動(dòng)手操作能力的有效途徑。

（三）設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)主要是檢驗(yàn)學(xué)生的獨(dú)立學(xué)習(xí)能力、綜合知識(shí)運(yùn)用、實(shí)驗(yàn)技能技巧等多方面素質(zhì)。通過(guò)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)和綜合提高性實(shí)驗(yàn)的鍛煉，教師的工作就從主導(dǎo)教學(xué)轉(zhuǎn)換為指導(dǎo)咨詢和啟發(fā)，而學(xué)生也從被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)換為主動(dòng)學(xué)習(xí)。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是以學(xué)生為主導(dǎo)，通過(guò)獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)學(xué)生是否真正掌握有關(guān)知識(shí)和技能，來(lái)解決實(shí)驗(yàn)中遇到的新問(wèn)題。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)難度較大，故作為一門選修課程。經(jīng)過(guò)師生共同努力，已經(jīng)開(kāi)設(shè)了如多方案測(cè)量可溶物密度、多方案測(cè)量檢流計(jì)電阻等二十多個(gè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，供感興趣、有能力的學(xué)生選做。

（四）研究性實(shí)驗(yàn)

研究性實(shí)驗(yàn)主要是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，優(yōu)秀本科生和研究生進(jìn)入教師科研課題的子項(xiàng)目中，參與課題研究，也可以通過(guò)與指導(dǎo)教師協(xié)商討論，開(kāi)設(shè)學(xué)生獨(dú)立的研究項(xiàng)目。建設(shè)學(xué)生學(xué)術(shù)科技創(chuàng)新項(xiàng)目平臺(tái)，完善項(xiàng)目申請(qǐng)、開(kāi)題、中期檢查、結(jié)題一整套的管理體系，以發(fā)表論文、申請(qǐng)專利、開(kāi)發(fā)實(shí)物、參加競(jìng)賽為結(jié)題成果。兩年來(lái)，本科生署名發(fā)表十余篇EI檢索的較高水平論文，取得了大量的創(chuàng)新研究成果。

二、物理實(shí)驗(yàn)開(kāi)放性教學(xué)模式

物理實(shí)驗(yàn)可以分為必做實(shí)驗(yàn)和選做實(shí)驗(yàn)兩個(gè)部分，其中必做實(shí)驗(yàn)主要是基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，是每名學(xué)生必須完成的內(nèi)容，但是實(shí)驗(yàn)時(shí)間不是固定的，學(xué)生可以自由預(yù)約上課時(shí)間；選做實(shí)驗(yàn)包含綜合提高性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和研究性實(shí)驗(yàn)。這三類實(shí)驗(yàn)是學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣進(jìn)行自主選擇的，選做完成規(guī)定數(shù)目的實(shí)驗(yàn)就可以得到學(xué)分。另外，學(xué)校還設(shè)立了開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目和學(xué)術(shù)科技創(chuàng)新項(xiàng)目，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行課題研究。開(kāi)放性教學(xué)模式更具針對(duì)性，能夠?qū)崿F(xiàn)因材施教，有利于學(xué)生合理分配學(xué)習(xí)時(shí)間，更有助于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。但是，這種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ竭€未普及，主要是各大高校的實(shí)際情況無(wú)法實(shí)現(xiàn)真正意義上的開(kāi)放。教師龐大的工作量、儀器設(shè)備的高度損耗、經(jīng)費(fèi)緊張、學(xué)生興趣培養(yǎng)難度大等諸多因素的共同作用下，導(dǎo)致開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的正常運(yùn)作存在很大難度。作為省級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，在相關(guān)基金項(xiàng)目的支持下，黑龍江大學(xué)物理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中心努力加大經(jīng)費(fèi)投入，改進(jìn)儀器設(shè)備的管理維護(hù)，增加兼職實(shí)驗(yàn)教師的人數(shù)，保證了實(shí)驗(yàn)室的高質(zhì)量全方位開(kāi)放。

三、物理實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)化教學(xué)模式

在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生形成創(chuàng)新思維是一項(xiàng)重要工作。不拘一格降人才是提高學(xué)生創(chuàng)新能力的前提；改革教育模式和教學(xué)方法是提高學(xué)生創(chuàng)新能力的重點(diǎn)；建設(shè)高水平的科研平臺(tái)是提高學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量的基礎(chǔ)；加強(qiáng)教師隊(duì)伍建設(shè)是提高學(xué)生創(chuàng)新能力的關(guān)鍵；倡導(dǎo)濃郁的學(xué)術(shù)交流氣氛是提高學(xué)生創(chuàng)新能力的捷徑。經(jīng)過(guò)改革實(shí)踐，我們組建了教師團(tuán)隊(duì)、學(xué)生團(tuán)隊(duì)和項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，打造了全新的團(tuán)隊(duì)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。

（一）教師團(tuán)隊(duì)：優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)

學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，最主要的就是學(xué)生科研素質(zhì)的培養(yǎng)，在培養(yǎng)過(guò)程中教師起著主導(dǎo)作用。但是現(xiàn)如今，單個(gè)教師卻很難勝任這一主要作用。因?yàn)榭茖W(xué)的進(jìn)步和學(xué)科的發(fā)展速度在不斷增加，專業(yè)內(nèi)涵不斷深化，交叉學(xué)科的產(chǎn)生以及學(xué)科間的緊密聯(lián)系，要求教師本身要具備更多學(xué)科的知識(shí)，并加以綜合運(yùn)用。一般情況下，單個(gè)教師很難達(dá)到上述要求。但是，許多高校又對(duì)團(tuán)隊(duì)精神要求不高，論文、專利等一般只看中第一作者，教師之間競(jìng)爭(zhēng)激烈，很難合作。因此要建立真正意義上的教師團(tuán)隊(duì)就需要有明確的措施。根據(jù)我校的實(shí)際情況，物理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中心規(guī)定，每個(gè)實(shí)驗(yàn)題目由4名以上教師擔(dān)當(dāng)授課任務(wù)，組成教師團(tuán)隊(duì)，教授、副教授、講師等組成一隊(duì)，配合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰^強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)員，進(jìn)行集體備課、互相聽(tīng)課、定期教研活動(dòng)，共同完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)。開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目和學(xué)術(shù)科技創(chuàng)新項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的多名指導(dǎo)教師組成一個(gè)教師團(tuán)隊(duì)，教師團(tuán)隊(duì)具有明確的目標(biāo)和規(guī)劃，從立項(xiàng)到任務(wù)分解，形成階段性任務(wù)隊(duì)列，便于不同層次的學(xué)生選做。教師團(tuán)隊(duì)內(nèi)部分工更為細(xì)化，必要時(shí)確定實(shí)驗(yàn)節(jié)點(diǎn)，綜合考量一個(gè)團(tuán)隊(duì)的進(jìn)度，教師間的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)將更有益于實(shí)驗(yàn)題目和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的完成。最后，通過(guò)實(shí)驗(yàn)的完成程度和效果來(lái)衡量團(tuán)隊(duì)的實(shí)力，促進(jìn)師資隊(duì)伍水平的提升。

（二）學(xué)生團(tuán)隊(duì)：合作創(chuàng)新

在學(xué)生中，不僅競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)強(qiáng)，合作意識(shí)也很強(qiáng)。在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和研究性實(shí)驗(yàn)中，一個(gè)實(shí)驗(yàn)題目或項(xiàng)目，將幾名學(xué)生組建成團(tuán)隊(duì)，創(chuàng)建良好的合作氛圍，更有益于實(shí)驗(yàn)題目和項(xiàng)目的完成。組建團(tuán)隊(duì)可以按照學(xué)生自己的想法自行組建，也可以由教師推薦。不同年級(jí)的研究生、本科生，或者是不同專業(yè)的學(xué)生都可以構(gòu)成一個(gè)團(tuán)隊(duì)，通過(guò)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，可以增強(qiáng)項(xiàng)目的持久性，也可以培養(yǎng)后備力量，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)隊(duì)伍的組建打好基礎(chǔ)。團(tuán)隊(duì)內(nèi)部分工明確，根據(jù)每個(gè)組員的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行任務(wù)分配，促進(jìn)學(xué)生的積極性。

（三）項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)：精益求精

每個(gè)學(xué)術(shù)科技創(chuàng)新項(xiàng)目、開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目、挑戰(zhàn)杯或電子設(shè)計(jì)大賽題目，根據(jù)不同的題目和方向，組成獨(dú)立的師生共同參與的項(xiàng)目研究團(tuán)隊(duì)。建議多名不同學(xué)科背景的指導(dǎo)教師，共同對(duì)一個(gè)學(xué)生項(xiàng)目進(jìn)行指導(dǎo)。鼓勵(lì)不同年級(jí)、不同專業(yè)的研究生、本科生混合組隊(duì)，形成多元化、交叉式、梯隊(duì)化建設(shè)。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)內(nèi)部經(jīng)常舉辦小型交流會(huì)或者學(xué)術(shù)會(huì)議，團(tuán)隊(duì)與團(tuán)隊(duì)之間也可以開(kāi)展學(xué)術(shù)交流，提高學(xué)生的求知欲望，拓寬學(xué)生的研究思路和研究領(lǐng)域，打開(kāi)學(xué)生的學(xué)術(shù)視野，傳播當(dāng)前科學(xué)動(dòng)態(tài)和發(fā)展趨勢(shì)。在項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)模式下?tīng)I(yíng)造創(chuàng)新學(xué)術(shù)氛圍，不僅能夠鍛煉學(xué)生的溝通交流能力，而且為實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的進(jìn)行奠定了基礎(chǔ)。在師生共同努力下，物理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中心項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)取得豐碩的創(chuàng)新成果，學(xué)生署名發(fā)表十多篇學(xué)術(shù)文章，參加物理相關(guān)競(jìng)賽多次獲獎(jiǎng)，學(xué)生的創(chuàng)新能力獲得了穩(wěn)步快速的發(fā)展[5]。

參考文獻(xiàn)：

[1]沈元華.在基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中努力培養(yǎng)創(chuàng)新人才[J].大學(xué)物理，2000，(1).

[2]安文玉.在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中促進(jìn)學(xué)生高階思維能力的發(fā)展[J].黑龍江教育：高教研究與評(píng)估，2012，(6).

[3]金恩培.淺談美國(guó)、加拿大幾所大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)情況[J].物理實(shí)驗(yàn)，2002，（1）.

[4]邱菊，劉宇星.對(duì)物理實(shí)驗(yàn)課教學(xué)改革的認(rèn)識(shí)與思考[J].黑龍江高教研究，2007，（1）.

[5]安利民.大學(xué)生實(shí)踐能力與創(chuàng)新素質(zhì)的培養(yǎng)[J].世紀(jì)橋，2011，（7）.

收稿日期：2013-11-25

作者簡(jiǎn)介：安利民（1979—），男，黑龍江齊齊哈爾人，黑龍江大學(xué)物理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中心（省級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心）副主任，博士，副教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事物理實(shí)驗(yàn)教法和先進(jìn)功能材料的光學(xué)性質(zhì)研究。

基金項(xiàng)目：黑龍江省高等教育教學(xué)改革工程項(xiàng)目（JG2012010500）；黑龍江省教育科學(xué)”十二五”規(guī)劃課題（GBD1211048）；黑龍江大學(xué)學(xué)位與研究生教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（2012-25）；黑龍江大學(xué)第二屆“三育人”科研項(xiàng)目（2012-16）