開放實驗平臺建設中增強大學生的科研訓練

郭中華，劉 昊，陶 磊，王志全

（蘭州城市學院培黎工程技術學院，甘肅蘭州 730070）

開放實驗平臺建設中增強大學生的科研訓練

郭中華，劉 昊，陶 磊，王志全

（蘭州城市學院培黎工程技術學院，甘肅蘭州 730070）

開放實驗平臺的建設有利于提高學生的創(chuàng)新精神和實踐能力，為建設應用型本科院校，培養(yǎng)綜合素質高的應用型高級專門人才，面向地方經(jīng)濟建設，以蘭州城市學院物理系為例，闡述開放實驗平臺建設過程中增強大學生科學訓練的一些有益嘗試。

物理實驗；開放實驗平臺；教學改革；科研訓練

20世紀90年代末我國提出應用型本科教育的概念，高等教育轉變?yōu)楝F(xiàn)實意義的通識型人才教育進程中，我國三分之一的新建本科院校明確提出以應用型本科教育為發(fā)展方向［1］。面向地方經(jīng)濟建設，以應用型本科教育為發(fā)展目標，物理學課程的教學體系也應轉變?yōu)橐钥茖W素質的教育為主，注重教育的社會功用，培養(yǎng)知識與技能兼?zhèn)涞母邔哟螒眯腿瞬拧?/p>

物理學是一門實驗科學，各種實踐教學環(huán)節(jié)對于培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新能力尤為重要，教育部“質量工程”［2］中也強調(diào)，知識來源于實踐，能力來自于實踐，素養(yǎng)更需要在實踐中養(yǎng)成。因此構建開放性的實驗平臺，增強大學生的科研訓練把被動式的教學過程和個性化的培養(yǎng)內(nèi)容相結合，引導并培養(yǎng)學生具有創(chuàng)新精神和實踐能力，是促進教育教學改革的強大驅動力，進而營造一個開放、進取的校園學術氛圍，有利于促進新建地方本科院校整體教育教學質量的提高。

1　開放實驗平臺的建設

（1）建立儀器齊全、環(huán)境良好的實驗室

學院重視辦學基礎設施建設，建成物理實驗中心，現(xiàn)有有力學、熱學、光學、電磁、原子物理、近代物理、中教法、光電檢測與研究等實驗場所，設備完好率90%以上，實驗開出率100%，學院現(xiàn)有的實驗實訓場所及設備儀器能夠滿足物理學專業(yè)和大學物理公共課實驗教學的需要，同時為全院學生開放實驗提供服務。

與此同時，為配合理論課教學，增加教學的直觀性，自制或購買相關的教學儀器、模型、教具，建立了儀器齊全、環(huán)境良好的實驗室，比如光學實驗室，基本做到了凡是教材上講到的波動光學現(xiàn)象，都能在實驗中實現(xiàn)，真正做到了理論與實驗教學相互促進，強化了物理學是一門實驗科學的觀念，避免了理論教學中容易出現(xiàn)的抽象、脫離實際的現(xiàn)象。

（2）開放實驗室

為更好的使物理課程教學系統(tǒng)化，提高學生的實踐能力，2011年物理實驗中心響應學院實驗室開放政策，向學生開放各實驗室，各實驗室獨立或相互合作，針對學生對課堂中的理論知識概念理解抽象的弊端，使學生可隨時進入實驗室，做他們自己想做的實驗，進行進一步的仔細觀察和學習，由于有了自主權，學生的學習積極性空前高漲，不僅激發(fā)了學生的學習興趣，而且培養(yǎng)了學生的動手能力、科學素質和探索精神。

（3）構建數(shù)字化的實驗平臺

物理實驗中心各實驗室均有相關配套的教學軟件，并依托校園網(wǎng)、高等學校教學資源網(wǎng)和數(shù)字圖書館，在課堂教學中，提供豐富的教學課件和講義、多媒體素材等，完善課程教學資源庫，借助多媒體技術手段的應用擴大學生知識的信息量，同時注重講解實驗的圖像，對實驗裝置的架構、數(shù)量級的概念重點闡釋，啟發(fā)學生去想象，建立物理圖像，由此增加物理學知識在近代工業(yè)、科技中的應用范例，開拓學生的創(chuàng)新思維。

此外，針對專門的課程體系，在本科生科研創(chuàng)新項目中還設計出一些仿真實驗軟件，并投入實際使用，拓展了實驗的廣度和深度，一方面所需投資少，可減少貴重儀器的損傷，另一方面突破實驗條件和環(huán)境的局限，將抽象難懂的概念、規(guī)律通過仿真實驗生動、形象的表現(xiàn)出來，擴展了物理問題的研究途徑與方法，且具有一定的應用價值，在促進本科教學質量和服務水平方面均發(fā)揮了重要的作用。

2　科研訓練活動及科研素養(yǎng)的培養(yǎng)

（1）調(diào)整實驗教學

原有的物理學實驗教學計劃中，各實驗室教學內(nèi)容仍以經(jīng)典物理實驗為基礎，局限于基礎性驗證性實驗，素質教育和能力教育的教學改革內(nèi)容沒有體現(xiàn)，學生的創(chuàng)新思維無從談起。2012年物理實驗中心制定了新的教學大綱，使得各實驗室均開設了比例為25%的綜合性、設計性實驗項目，將課程內(nèi)容與學科發(fā)展聯(lián)系起來，讓學生了解到課程相關的研究動態(tài)［3］，及新技術應用的基本理論基礎知識。

同時配合相應理論課程教學，實驗課程中貫徹研究性教學，引導學生進行研究性學習，通過查閱文獻，咨詢老師，自己設計研究性課題，不僅培養(yǎng)了學生的學習興趣，提高了學生獲取信息的能力，還可以使學生綜合運用所學知識，進行跨學科學習。

（2）開設開放性實驗項目

將物理學實驗課程的教學與大學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)結合，進行改革、探索和實踐，以提高學生的學習效率和科學素養(yǎng)為目的［4］，結合各實驗室的具體情況和現(xiàn)有設備，物理實驗中心制定了合理可行的開放性實驗項目［5］，均為綜合性、設計性和創(chuàng)新型的實驗，學生可自行設計實驗方案實現(xiàn)實驗目的，并要求撰寫項目計劃書、實驗設計思路，實驗報告。開放性實驗項目實行素質拓展學分制，在四年的專業(yè)理論學習過程中要求修夠一定的學分。

自學院開展開放性實驗項目以來，物理實驗中心連續(xù)開展了7項開放性實驗項目，參與學生包括物理學專業(yè)、電子信息專業(yè)、機械制造專業(yè)、焊接技術等專業(yè)學生。在指導教師的帶領下，同學們積極參與到各項目的實際進程中，通過開放性實驗項目，同學們在理論知識學習的基礎上進行實踐活動，即加深了理論知識的理解，也鍛煉了學生的動手能力，更培養(yǎng)了他們提出問題、思考問題、解決問題的能力。

（3）鼓勵及引導學生參加大學生科技競賽、課外科技活動

物理實驗中心通過開放實驗平臺的建設，深入研究課程內(nèi)容，提取相關課題指導學生畢業(yè)論文的撰寫或是畢業(yè)設計的制作之外，這幾年來有計劃地指導學生參加大學生物理科技作品競賽、電子設計、數(shù)學建模等科技競賽，鼓勵和指導學生參加“挑戰(zhàn)杯”大學生課外學術科技作品項目、大學生科技創(chuàng)新項目等科技活動，獲得校級獎勵、省級獎勵十余項，并指導學生撰寫相關論文，發(fā)表論文7篇。

這種以團隊合作形式的實踐活動，使得學生綜合應用所學知識分析和解決實際問題，不僅擴大學生的知識視野，啟發(fā)他們的科學思維方法，而且通過這些活動學生的設計思想和敢于創(chuàng)新的精神得到了培養(yǎng)，更重要的是他們的團隊協(xié)作能力、交流表達能力等科研素養(yǎng)也得到了有效的提高。

3　總 結

通過上述實踐，探索開放實驗平臺建設中提高大學生科研素養(yǎng)的途徑與方法，形成了一套良好的培訓案例，目前已建立物理學教學團隊，有良好的研究環(huán)境，為本科生科研訓練活動提供保障，以此在知識和實踐之間搭建一座橋梁，培養(yǎng)學生對科研工作的興趣和熱情。在此基礎上實施的研究性教學，及以課程論文、研究性實驗、課外學術科技作品為載體，引導學生進行探究式學習的教學模式，將知識傳授與研究方法和科研能力的培養(yǎng)結合起來，將科研訓練和學科競賽、畢業(yè)論文工作相結合，鼓勵學生自主立項，這樣增加了學生對科研訓練的興趣和自信，培養(yǎng)了學生的科研素養(yǎng)，也在完成科研訓練的同時獲得相應的成果，一舉多得。

［1］ 陳小虎，吳中江，李建啟.新建應用型本科院校的特征及發(fā)展思考［J］.中國大學教學，2010（6）:41-43.

［2］ 周濟.實施“質量工程”，貫徹“2號文件”，全面提高高等教育質量［J］.中國大學教學，2007（3）:4-8.

［3］ 王金發(fā).構建開放式研究性的教學與學習新模式［J］.中國高等教育，2007，21:20-22.

［4］ 王亞雄.大學物理教學改革的思考［J］.陜西師范大學學報，2005（1）:267-268.

［5］ 魏秀芳.開設開放性物理實驗項目培養(yǎng)大學生科研創(chuàng)新能力［J］.大學物理實驗，2014，27（1）: 117-119.

Enhancing Undergraduates’Scientific Research Training in the Construction of Open Experimental Platform

GUO Zhong-hua，LIU Hao，TAO Lei，WANG Zhi-quan
（School of Bailie Engineering&Technology，LanZhou City University，Gansu Lanzhou 730070）

The construction of open experimental platform is conductive to improving the undergraduates’innovation spirit and practice ability.For constructing the application-oriented university，cultivating high comprehensive quality applied talents，geared to the needs of local economy，this paper takes the physics department of Lanzhou City University for example and elaborates some beneficial attempt in the scientific training during the construction process of the open experimental platform.

physical experiment；open experimental platform；reform in education；research training

G642.0

A

10.14139/j.cnki.cn22-1228.2015.02.037

1007-2934（2015）02-0129-03

2014-11-17

國家自然科學基金項目（11464025，11064007）；教育部“新世紀優(yōu)秀人才支持計劃”（NCET-11-0906）；甘肅省教育科學“十二五”規(guī)劃課題（［2012］GSGXG045）。