大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”式開(kāi)放教學(xué)模式設(shè)計(jì)

劉毅

［摘要］提出了“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)開(kāi)放教學(xué)模式。對(duì)模式設(shè)計(jì)目標(biāo)，模式設(shè)計(jì)擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題等方面進(jìn)行了討論。

［關(guān)鍵詞］大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)開(kāi)放教學(xué)

［中圖分類(lèi)號(hào)］Ｇ４２０［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A［文章編號(hào)］2095-3437（2013）08-0113-02

物理實(shí)驗(yàn)教育在創(chuàng)建高水平大學(xué)和培養(yǎng)創(chuàng)新性人才方面發(fā)揮著不可替代的基礎(chǔ)性作用。傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式仍然按照理論知識(shí)結(jié)構(gòu)的力、熱、光、聲、電進(jìn)行劃分，即使是在分層次教學(xué)過(guò)程中，也難以脫離實(shí)驗(yàn)教科書(shū)的桎梏，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中基本依照教材的要求和步驟，以及實(shí)驗(yàn)室給定的儀器來(lái)完成，這僅僅是接觸了一些分離的知識(shí)點(diǎn)，自由探索的空間有限，難以滿(mǎn)足培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和解決實(shí)際問(wèn)題的要求。

開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)變了學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室的角色，把學(xué)生推向教學(xué)的主體地位。實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放模式多種多樣，其中“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”的開(kāi)放模式正成為國(guó)內(nèi)外物理實(shí)驗(yàn)教育的主流。如美國(guó)大學(xué)實(shí)行徹底的學(xué)分制，凡是對(duì)物理實(shí)驗(yàn)有興趣的學(xué)生都可以選擇這門(mén)課。斯坦福大學(xué)、哈佛大學(xué)的“project”實(shí)驗(yàn)課相當(dāng)于我們所說(shuō)的有課題性質(zhì)的“設(shè)計(jì)性、探究性實(shí)驗(yàn)” 。其特點(diǎn)是注重為學(xué)生提供足夠的條件，由學(xué)生選擇實(shí)驗(yàn)題目、擬定實(shí)驗(yàn)方案、配置實(shí)驗(yàn)設(shè)備、測(cè)量數(shù)據(jù)、分析結(jié)果、完成報(bào)告、對(duì)實(shí)驗(yàn)的時(shí)間和最終結(jié)果不作硬性規(guī)定，學(xué)生可以根據(jù)自己的時(shí)間、能力及興趣來(lái)安排，這些實(shí)驗(yàn)的選題都是科學(xué)前沿，學(xué)生在教授指導(dǎo)下，從事創(chuàng)造性的實(shí)驗(yàn)工作。國(guó)內(nèi)部分著名高校，物理實(shí)驗(yàn)室通常和著名教授的科研實(shí)驗(yàn)室有合作關(guān)系，把教師和學(xué)生選定的課題作為開(kāi)放式教學(xué)的項(xiàng)目，讓學(xué)生自主選題，自己組織團(tuán)隊(duì)，從事研究性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。由此可見(jiàn)，“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”的教學(xué)模式正成為實(shí)驗(yàn)開(kāi)放式教學(xué)的核心，也是體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放水平的真正標(biāo)志。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)要實(shí)現(xiàn)真正高質(zhì)量的開(kāi)放，必須要走“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”的模式。

對(duì)于地處西部欠發(fā)達(dá)地區(qū)的綜合性大學(xué)來(lái)講，貴州大學(xué)承擔(dān)著為服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的重任，為貴州“工業(yè)強(qiáng)省”戰(zhàn)略的實(shí)施培養(yǎng)地方性人才的重任。基于此，厚基礎(chǔ)、寬口徑、重個(gè)性、強(qiáng)能力、求創(chuàng)新的人才培養(yǎng)模式尤為重要?？紤]到大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)受眾面廣（我校每年約有不同專(zhuān)業(yè)的本科學(xué)生近4000人修物理實(shí)驗(yàn)課），在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能和解決實(shí)際問(wèn)題的能力上具有不可替代的基礎(chǔ)性作用等特點(diǎn)，選擇大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)作為基礎(chǔ)平臺(tái)，以項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)開(kāi)放式教學(xué)，顯得尤為重要。

一、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式開(kāi)放教學(xué)模式設(shè)計(jì)

（一） 模式設(shè)計(jì)目標(biāo)

通過(guò)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)這門(mén)面向全校本科生的必修課平臺(tái)，設(shè)置 “必修中的選修”，在完成常規(guī)教學(xué)項(xiàng)目的同時(shí)，組織部分研究性、設(shè)計(jì)性的前沿課題，或由學(xué)生自主選題，讓學(xué)生自己組織團(tuán)隊(duì)，以解決問(wèn)題為目標(biāo)，設(shè)計(jì)解決方案、組織設(shè)備和材料、實(shí)施實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)分析處理、總結(jié)報(bào)告等，自主地進(jìn)行學(xué)習(xí)、研究，體驗(yàn)科學(xué)探索發(fā)現(xiàn)的過(guò)程，以培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的興趣和能力。

（二）模式設(shè)計(jì)的技術(shù)支撐

采用當(dāng)前成熟的物理實(shí)驗(yàn)選課軟件，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)預(yù)約選課。隨著網(wǎng)絡(luò)的普及和信息化技術(shù)的發(fā)展，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開(kāi)放性已經(jīng)成為可能。我們采用的選課系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)排課、學(xué)生自主選課、成績(jī)管理、智能統(tǒng)計(jì)等功能，進(jìn)一步提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開(kāi)放性和交互性。利用本系統(tǒng)，可以在現(xiàn)有師資力量的前提下，通過(guò)允許學(xué)生自主選擇實(shí)驗(yàn)課程、自主選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、自主選擇上課時(shí)間，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開(kāi)放性。同時(shí)，又通過(guò)人性化的統(tǒng)計(jì)分析功能，實(shí)驗(yàn)課程管理員能夠輕易掌握學(xué)生上課的動(dòng)態(tài)信息，防止教學(xué)過(guò)程中學(xué)生亂選課、少選課等情況發(fā)生，保證教學(xué)秩序的正常進(jìn)行。

（三） 模式設(shè)計(jì)的時(shí)間及空間管理

開(kāi)放以項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)，使項(xiàng)目?jī)?nèi)容面向?qū)W生全開(kāi)放，同時(shí)采用網(wǎng)絡(luò)預(yù)約的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)間及空間管理，在現(xiàn)有的物理實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)選課系統(tǒng)中，設(shè)置“選修”項(xiàng)目，為學(xué)有余力的同學(xué)設(shè)置個(gè)性菜單。時(shí)間管理上，充分體現(xiàn)學(xué)有余力，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)置上多預(yù)留課余時(shí)間段。在空間管理上，單獨(dú)開(kāi)辟學(xué)生創(chuàng)新工作室，創(chuàng)新工作室是學(xué)生自由體驗(yàn)科學(xué)探索發(fā)現(xiàn)過(guò)程的空間，有別于一般的教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，可實(shí)行松散管理，讓學(xué)生有充分支配儀器的自由。

（四）模式設(shè)計(jì)的資源配置

面向?qū)W生開(kāi)放的項(xiàng)目，要體現(xiàn)探索性、研究性、設(shè)計(jì)性、交叉性、前沿性。除了基于大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，組織開(kāi)發(fā)一些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目外，更為重要的是一定要將部分教師的研究性課題納入到物理實(shí)驗(yàn)選題中來(lái)。在物理實(shí)驗(yàn)的選課平臺(tái)里設(shè)置部分教師的科研項(xiàng)目，既可以由教師直接指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)研究，也可以由教師個(gè)人科研實(shí)驗(yàn)室的博士碩士研究生直接到物理實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)助教，這種教學(xué)模式可以極大地提高學(xué)生的興趣和積極性，培養(yǎng)學(xué)生的科研能力和創(chuàng)新能力。在資源配置過(guò)程中，除了對(duì)本學(xué)院物理相關(guān)學(xué)科資源進(jìn)行利用外，考慮到綜合性大學(xué)學(xué)科多樣性和差別化，不同專(zhuān)業(yè)的學(xué)生有不同的需求，可以擴(kuò)大合作范圍，動(dòng)員外學(xué)院的相關(guān)課題資源，將其納入到大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)選課平臺(tái)中來(lái)。

同時(shí)，要給學(xué)生自主選題的空間，可以設(shè)置部分無(wú)命題的空白項(xiàng)目，讓學(xué)生自主選題，自己組織團(tuán)隊(duì)，擬定實(shí)驗(yàn)方案、配置實(shí)驗(yàn)設(shè)備、測(cè)量數(shù)據(jù)、分析結(jié)果、完成報(bào)告。在選課系統(tǒng)，學(xué)生可及時(shí)反饋所需的儀器及耗材清單，由實(shí)驗(yàn)室來(lái)準(zhǔn)備。

（五） 模式設(shè)計(jì)的激勵(lì)機(jī)制

激勵(lì)機(jī)制的建立關(guān)系到開(kāi)放模式是否能夠順利開(kāi)展。激勵(lì)機(jī)制分為兩個(gè)方面，一是對(duì)學(xué)生的激勵(lì)機(jī)制，一是對(duì)教師的激勵(lì)機(jī)制。對(duì)學(xué)生的激勵(lì)，主要體現(xiàn)在學(xué)分上。對(duì)教師的激勵(lì)，主要體現(xiàn)在工作量上。對(duì)學(xué)生而言，可以加大選修的學(xué)分權(quán)重，尤其是對(duì)探索性比較強(qiáng)的項(xiàng)目給予傾斜，對(duì)學(xué)科小論文的撰寫(xiě)積極性給予鼓勵(lì)。對(duì)教師而言，可以加大選修課、課余指導(dǎo)課的工作量權(quán)重，特別是對(duì)指導(dǎo)探索性、開(kāi)發(fā)性、研究性項(xiàng)目的老師要給予更多的鼓勵(lì)和支持，在工作量和津貼等上面給予傾斜。

（六） 模式設(shè)計(jì)的成績(jī)考核管理

對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的考核采取多樣化的方式，采用常規(guī)的計(jì)分模式和創(chuàng)新性成績(jī)考核模式相結(jié)合。常規(guī)的計(jì)分模式由平時(shí)實(shí)驗(yàn)成績(jī)和考試成績(jī)平均，考試成績(jī)由筆試和操作兩部分組成。而創(chuàng)新性成績(jī)考核模式則可采用學(xué)術(shù)小論文、學(xué)術(shù)小報(bào)告等形式，對(duì)最終結(jié)果不作硬性規(guī)定，鼓勵(lì)探索。也可和本科生研究計(jì)劃（SRT）和學(xué)科競(jìng)賽（物理實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽）等相結(jié)合，將項(xiàng)目申請(qǐng)和參加學(xué)科競(jìng)賽的積極性也作為考核的方面之一。對(duì)教師的考核獎(jiǎng)勵(lì)，應(yīng)加大對(duì)指導(dǎo)本科生實(shí)驗(yàn)教師的傾斜力度。

（七） 模式設(shè)計(jì)擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題

一是學(xué)生自由選題項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)的時(shí)間及空間組織管理設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)最終實(shí)現(xiàn)的是開(kāi)放性，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開(kāi)放性，是指實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、時(shí)間和空間對(duì)學(xué)生開(kāi)放。要實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開(kāi)放性，首先從教學(xué)組織模式要提供學(xué)生自主學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)和條件。隨著網(wǎng)絡(luò)的普及和信息化技術(shù)的發(fā)展，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開(kāi)放性已經(jīng)成為可能。基于網(wǎng)絡(luò)的選課系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)排課、學(xué)生自主選課、師生交互、遞交批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告、成績(jī)管理、智能統(tǒng)計(jì)等功能，豐富了教學(xué)輔助手段，細(xì)化了各項(xiàng)管理，進(jìn)一步提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開(kāi)放性和交互性；同時(shí)，又通過(guò)人性化的統(tǒng)計(jì)分析功能，實(shí)驗(yàn)課程管理員能夠容易掌握學(xué)生上課的動(dòng)態(tài)信息，防止教學(xué)過(guò)程中學(xué)生亂選課、少選課等情況發(fā)生，保證教學(xué)秩序的正常進(jìn)行。

再者，就是項(xiàng)目資源和教師資源配置管理?！绊?xiàng)目驅(qū)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)開(kāi)放模式的關(guān)鍵在于項(xiàng)目，豐富的項(xiàng)目資源是體現(xiàn)開(kāi)放質(zhì)量的指標(biāo)，而項(xiàng)目資源的有效配置則需要優(yōu)良的教師資源來(lái)支撐。項(xiàng)目資源和教師資源配置涉及的因素很多，是制約實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放的主要因素之一，怎樣有效地配置項(xiàng)目資源和教師資源仍是當(dāng)前物理實(shí)驗(yàn)開(kāi)放教學(xué)管理的難點(diǎn)，也是需要進(jìn)一步探索的課題。由于長(zhǎng)期以來(lái)教學(xué)體制的原因，專(zhuān)業(yè)條塊分割的現(xiàn)象仍較為明顯，學(xué)科間交叉融合的壁壘仍很高，使得物理實(shí)驗(yàn)與其它專(zhuān)業(yè)的課題交叉難度較高。要使得物理實(shí)驗(yàn)的開(kāi)放式教學(xué)質(zhì)量得到提升，就必須要打破物理實(shí)驗(yàn)和其它學(xué)科的壁壘，加強(qiáng)合作，將更多的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目資源引入到開(kāi)放平臺(tái)中來(lái)。

二、結(jié)論

考慮到物理實(shí)驗(yàn)教育在創(chuàng)建高水平大學(xué)和創(chuàng)新性人才中發(fā)揮著不可替代的基礎(chǔ)性作用，為了打破傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，我們通過(guò)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)這門(mén)面向全校本科生的必修課平臺(tái)，以實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放為目標(biāo)，以網(wǎng)絡(luò)預(yù)約選課為技術(shù)支持，以項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)，設(shè)置“必修中的選修”，在完成常規(guī)教學(xué)項(xiàng)目的同時(shí)，組織部分研究性、設(shè)計(jì)性的前沿課題，或由學(xué)生自主選題，體驗(yàn)物理科學(xué)的探索發(fā)現(xiàn)過(guò)程，培養(yǎng)創(chuàng)造性的實(shí)驗(yàn)工作能力，達(dá)到素質(zhì)教育的目的。

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［責(zé)任編輯：碧瑤］