基于基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的創(chuàng)新人才培養(yǎng)

王曉萌 劉金玉 王世燕 李 靜

（中國石油大學(xué)〈華東〉理學(xué)院，山東 青島 266580）

傳統(tǒng)觀念認(rèn)為實(shí)驗(yàn)教學(xué)是教學(xué)工作的附屬，但隨著對(duì)實(shí)踐教學(xué)育人意識(shí)的強(qiáng)化與重視，這種觀念逐漸被摒棄?？茖W(xué)研究離不開實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，更離不開基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)創(chuàng)新型、綜合型人才的重要環(huán)節(jié)之一，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室是培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才的重要基地，物理實(shí)驗(yàn)課則是高等院校對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)基本訓(xùn)練的必須基礎(chǔ)課程[1]。中國石油大學(xué)〈華東〉物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心主要承擔(dān)全校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作。實(shí)驗(yàn)中心根據(jù)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)，以培養(yǎng)學(xué)生工程素養(yǎng)、科技素養(yǎng)、創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力為目的，努力打造適合既面向全體學(xué)生又兼顧個(gè)性化教育的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練平臺(tái)[2]，深化基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)建設(shè)與改革，促進(jìn)了創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

1 搭建適合大面積物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課程設(shè)置

基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)有著與專業(yè)實(shí)驗(yàn)不同的特點(diǎn)和背景。實(shí)驗(yàn)中心的教學(xué)工作主要面向的是全校所有理、工科專業(yè)，涉及的專業(yè)面廣，一體化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式和課程設(shè)置不能針對(duì)不同專業(yè)學(xué)生做到個(gè)性化教育。然而，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建以培養(yǎng)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能、創(chuàng)新實(shí)踐能力和滿足不同專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)要求為目標(biāo)，符合個(gè)性化教育的宗旨。

圖1 實(shí)驗(yàn)課程體系設(shè)置

該“倒金字塔式”的課程體系設(shè)置具有“分層次”、“分模塊”、“特色性”等特點(diǎn)。“分層次”指的是針對(duì)不同專業(yè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置有所區(qū)別，“分模塊”指的是在每一層次的實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置中設(shè)有鍛煉學(xué)生不同能力的單元。兩者結(jié)合分為三個(gè)層次：第一層次為某些非理工科專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)大部分基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和小部分綜合實(shí)驗(yàn)；第二層次為部分工科專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)部分基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、部分綜合實(shí)驗(yàn)和小部分拓展實(shí)驗(yàn)；第三層次為物理類專業(yè)學(xué)生則學(xué)習(xí)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)、拓展實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。另外，在本實(shí)驗(yàn)課程體系設(shè)置中針對(duì)不同專業(yè)的特點(diǎn)還考慮增設(shè)了具有專業(yè)特色的部分實(shí)驗(yàn)，例如設(shè)置了像落球法測量油品的粘滯系數(shù)、電熱法測量油品的比熱容等具有石油特色的實(shí)驗(yàn)。

分級(jí)式、分模塊單元式以及特色式的實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置既滿足了基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)大面積教學(xué)的需求，又考慮了不同專業(yè)對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)；既扎實(shí)了學(xué)生的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ挚梢允箤W(xué)生掌握綜合性的知識(shí)結(jié)構(gòu)，打破專業(yè)間人為的壁壘[3]；既提高學(xué)生的創(chuàng)造力，也滿足社會(huì)對(duì)于復(fù)合型人才的需求,適應(yīng)開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。

2 實(shí)行“多角度”、“全方位”開放創(chuàng)新式實(shí)驗(yàn)教學(xué)

開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)遵循因材施教原則，充分體現(xiàn)了學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體這一特點(diǎn)[4]。開放式教學(xué)的理念應(yīng)貫穿實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程始終，在課前、課中、課后為學(xué)生打造一個(gè)多角度、全方位[5]的開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

2.1 增加考核、調(diào)節(jié)機(jī)制的網(wǎng)絡(luò)預(yù)約開放平臺(tái)

網(wǎng)絡(luò)開放平臺(tái)是開放式網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的基礎(chǔ)，學(xué)生自主預(yù)約式的選課方式更是基礎(chǔ)的基礎(chǔ)。過去學(xué)生主要通過現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)預(yù)約平臺(tái)在統(tǒng)一時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)約，一個(gè)實(shí)驗(yàn)預(yù)約滿以后其它學(xué)生則不能進(jìn)行預(yù)約。這種“先到先得”的實(shí)驗(yàn)預(yù)約方式存在一些弊端，比如，學(xué)生在沒有預(yù)習(xí)不了解實(shí)驗(yàn)的情況下盲目預(yù)約、預(yù)約實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理簡單、預(yù)約相似的實(shí)驗(yàn)等問題。為了改善這種情況，目前，在網(wǎng)絡(luò)預(yù)約平臺(tái)中加入了預(yù)約考核模塊和動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)預(yù)約。預(yù)約考核模塊是指在學(xué)生預(yù)約時(shí)先進(jìn)行考核，包括對(duì)實(shí)驗(yàn)原理理解、簡單操作、實(shí)驗(yàn)儀器等方面的簡單問題的解答，對(duì)于不合格的學(xué)生則不能進(jìn)行預(yù)約，對(duì)于合格的學(xué)生則再根據(jù)“先到先得”的預(yù)約模式。這種模式也利于教師對(duì)于學(xué)生的預(yù)習(xí)結(jié)果有更直觀更好的認(rèn)識(shí)，從而更好的對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行調(diào)整，也在一定程度上符合“翻轉(zhuǎn)課堂”[6]的理念。動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)預(yù)約是指對(duì)于預(yù)約中出現(xiàn)的某些時(shí)間段只有極少數(shù)學(xué)生的情況進(jìn)行第二次預(yù)約，以防止資源的浪費(fèi)。

網(wǎng)絡(luò)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)開放平臺(tái)除了實(shí)驗(yàn)預(yù)約系統(tǒng)外還包含教學(xué)資源、教學(xué)視頻、實(shí)驗(yàn)設(shè)備使用、查詢[7]、實(shí)驗(yàn)心得交流、實(shí)驗(yàn)成績查詢、仿真實(shí)驗(yàn)、交互實(shí)驗(yàn)等。交互實(shí)驗(yàn)指的是學(xué)生可以在任何有網(wǎng)絡(luò)的地方實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)儀器的控制進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，這比仿真實(shí)驗(yàn)更具有直觀性，可以成為未來實(shí)驗(yàn)室改革的一個(gè)參考點(diǎn)。

2.2 開放教學(xué)實(shí)驗(yàn)室

開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)是指從時(shí)間上空間上面向?qū)W生開放所有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，充分發(fā)揮學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體地位[8-10]。開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)是素質(zhì)教育的一種具體體現(xiàn)，它能夠滿足學(xué)生的個(gè)性化培養(yǎng)，以及培養(yǎng)學(xué)生探究性、自主性、合作性的學(xué)習(xí)能力。因此，基于開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)而建設(shè)各類開放實(shí)驗(yàn)室就顯得尤為重要。

（1）創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室。學(xué)生根據(jù)自己的規(guī)劃自主統(tǒng)籌安排實(shí)驗(yàn)研究，從實(shí)驗(yàn)選題，查閱文獻(xiàn)，到擬定實(shí)驗(yàn)方案等過程。這可以讓學(xué)生有很大的自由空間，有利于學(xué)生開放思維，提出思路和辦法，有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和解決實(shí)際問題的能力。在時(shí)間管理上采用門禁管理制度，由實(shí)驗(yàn)員對(duì)學(xué)生及相應(yīng)指導(dǎo)教師進(jìn)行指紋門禁授權(quán)管理。

（2）校企共建開放實(shí)驗(yàn)室。目前，通過與企業(yè)聯(lián)合在高校建立實(shí)驗(yàn)室，已經(jīng)成為一種重要方式。它可以取得先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)資源，為學(xué)生搭建與生產(chǎn)實(shí)踐接軌的先進(jìn)、共享、開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。例如，筆者所在單位與北京賽凡光電儀器有限公司共同建設(shè)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練基地。學(xué)生不僅可以在基地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，還可以進(jìn)一步依托企業(yè)的拓展資源進(jìn)行深入研究。校企共建開放實(shí)驗(yàn)室符合國家對(duì)高素質(zhì)、應(yīng)用型、復(fù)合型人才的需求。

（3）學(xué)生成果展示實(shí)驗(yàn)室。這類實(shí)驗(yàn)室是將學(xué)生參加各類各級(jí)競賽的獲獎(jiǎng)作品以及學(xué)生在創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室或拓展實(shí)驗(yàn)室完成的優(yōu)秀作品予以集中展示。它采用固定時(shí)間段集中開放的方式，面向全校師生開放。成果展示實(shí)驗(yàn)室不論對(duì)學(xué)生還是對(duì)教師都有很好的示范、激勵(lì)和啟發(fā)作用，學(xué)生可以從中汲取靈感從而促進(jìn)自身的發(fā)展。

2.3 開放學(xué)科創(chuàng)新競賽平臺(tái)

目前，各高校都鼓勵(lì)學(xué)生參加各種創(chuàng)新競賽，可見學(xué)科競賽對(duì)于學(xué)生能力的培養(yǎng)和素質(zhì)的提高都有著促進(jìn)作用[11-12]。基于這一角度出發(fā)，結(jié)合基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)室的特點(diǎn)，制定出一套開放的學(xué)科創(chuàng)新競賽平臺(tái)。

為了保證開放力度以及受眾面，競賽平臺(tái)采用分層模式。目前，面向?qū)W生開放的競賽主要有：實(shí)驗(yàn)室舉辦的實(shí)驗(yàn)技能大賽、校級(jí)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目、山東省物理科技創(chuàng)新大賽、國家級(jí)各類競賽等。對(duì)于基礎(chǔ)薄弱或者較低年級(jí)的學(xué)生可以參加基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室舉辦的實(shí)驗(yàn)技能大賽，為之后進(jìn)入創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室打基礎(chǔ)。當(dāng)學(xué)生到二年級(jí)或較高年級(jí)學(xué)生可以參加校級(jí)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目、山東省物理科技創(chuàng)新大賽以及國家級(jí)各類競賽。這種具有層次性的競賽模式能夠保證學(xué)生的參與性與開放性。在這種模式下，實(shí)驗(yàn)室歷年來也在指導(dǎo)學(xué)生方面取得了眾多優(yōu)異的成績。

3 落實(shí)實(shí)驗(yàn)室管理體制改革

實(shí)驗(yàn)室改革以及創(chuàng)新人才的培養(yǎng)不僅與實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，課程設(shè)置等有關(guān)，還與實(shí)驗(yàn)室的管理息息相關(guān)。基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室的管理應(yīng)采用校、院、實(shí)驗(yàn)中心三級(jí)管理體制，以校、院的辦法規(guī)范為指導(dǎo)，以實(shí)驗(yàn)中心的實(shí)際為根本制定符合基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)開放平臺(tái)的創(chuàng)新體制。

首先，實(shí)行以人為核心的人才隊(duì)伍建設(shè)管理模式，注重對(duì)實(shí)驗(yàn)室人員觀念的創(chuàng)新與轉(zhuǎn)變，緊跟實(shí)驗(yàn)室管理改革的步伐。其次，引入網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)不僅可以使資源在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)共享，還方便了不同實(shí)驗(yàn)室間的交流溝通。第三，采用“責(zé)任制”、“輪換式”管理模式。將責(zé)任落實(shí)到每一個(gè)人有利于提高工作的積極性以及責(zé)任感。在人人有責(zé)的前提下，也要適時(shí)的進(jìn)行責(zé)任輪換，這有利于實(shí)驗(yàn)室的良性持續(xù)發(fā)展。最后，建立符合實(shí)驗(yàn)中心實(shí)際的教學(xué)團(tuán)隊(duì)考核體系，以量化式的考核評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為主，主要包括：實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作，實(shí)驗(yàn)儀器管理、維護(hù)與開發(fā)，指導(dǎo)大學(xué)生工作（參與競賽、創(chuàng)新訓(xùn)練、課題研究、畢業(yè)設(shè)計(jì)），教材、專著編寫等的量化考核評(píng)價(jià)。

4 結(jié)語

人才培養(yǎng)是目前高校的主要任務(wù)，培養(yǎng)符合社會(huì)需求的創(chuàng)新型、綜合型、應(yīng)用型人才更是長久的目標(biāo)。實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練在培養(yǎng)人才的過程中起著至關(guān)重要的作用，所以實(shí)驗(yàn)室的改革與創(chuàng)新也是對(duì)人才培養(yǎng)的改革與創(chuàng)新。以面向大面積專業(yè)的基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)中心為例，通過搭建物理實(shí)驗(yàn)課程體系、開放創(chuàng)新教學(xué)模式以及深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理體制改革，建立了適應(yīng)新形勢下人才培養(yǎng)要求的運(yùn)行機(jī)制。近年來，實(shí)驗(yàn)室得益于實(shí)驗(yàn)改革創(chuàng)新，學(xué)生取得了許多優(yōu)異的成績。這為本科人才的培養(yǎng)起到了積極的作用，取得了良好的效果。

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