科研訓練在物理實驗教學中的應用

殷月紅 胡保付 曹國華

摘要：物理實驗課程是理工科學生的基礎(chǔ)課程，對學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)，綜合素質(zhì)提高具有不可取代的作用。文章通過分析目前物理實驗教學中存在的弊端，針對性的將科研創(chuàng)新與實驗教學有效結(jié)合，構(gòu)建科研訓練教學平臺，探索新形勢下培養(yǎng)應用型創(chuàng)新人才有效的教學模式。理論知識聯(lián)系實際應用，激發(fā)學生的探索精神，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)造能力，提高學生的科研素質(zhì)，為建設(shè)創(chuàng)新型國家培養(yǎng)高素質(zhì)科學應用型人才提供教學思路。

關(guān)鍵詞：物理實驗；科研訓練；教學改革；創(chuàng)新人才

物理學是理工科高等院校開設(shè)的一門基礎(chǔ)性學科，作為一門與實驗緊密結(jié)合的學科，大學物理實驗對培養(yǎng)學生科學實驗能力、動手能力和獨立思考能力和解決實際問題能力起著不可取代的作用，因此對物理實驗教學體制進行改革，提高教學水平，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力一直是高校教師研究的重要課題[1]。

目前物理實驗課程主要分為基礎(chǔ)性實驗，綜合提高性實驗和設(shè)計研究性實驗，盡管在課程上有了層次分配，但是在實際教學中主要以基礎(chǔ)性實驗為主，使得學生可以較全面的接受基礎(chǔ)理論知識，但是不能有效提高學生的綜合素質(zhì)，比如創(chuàng)新能力、嚴謹?shù)目茖W思維等[2]。目前各大高校對學術(shù)研究都投入更多的精力，科研條件得到提高，很多高校都引入了一些大型的實驗儀器和配套設(shè)備。不過大部分的實驗儀器主要用于科學研究和研究生培養(yǎng)，幾乎沒有和本科教學進行結(jié)合，沒有充分發(fā)揮實驗儀器，特別是大型儀器的應用價值。因此將科研訓練引入到物理實驗教學中，使得科研創(chuàng)新與實驗教學有效結(jié)合[3]，進行教學體系改革，將研究的創(chuàng)新思維引入到本科教學中，可以更為有效的培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。

由于大部分物理實驗都是驗證性實驗，綜合性和設(shè)計性實驗比例過低。教學程序模塊化進行，學生預習，老師課堂理論講解和實驗演示，學生按照既定過程操作實驗獲取數(shù)據(jù)，最后數(shù)據(jù)處理撰寫實驗報告。這種程序化的教學在知識的傳授和接收上具有較好的效果，但是不利于學生的創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)；同時綜合性和設(shè)計性實驗的課程多以課題調(diào)研的方式進行，沒有完整的進行實驗課題，由此對學生綜合知識的應用和提高缺乏有效的考核。針對此種情況，將科研中的實驗儀器和研究課題有選擇性的引入到實驗教學中，不僅可以提高實驗儀器的利用率，更重要的是讓學生參與科研活動中，可以提高學生的動手能力和創(chuàng)新能力。

因此，通過將科研教學引入到物理實驗教學中，使實驗教學和科研創(chuàng)新有效結(jié)合，讓學生得到一定的科研訓練，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和實踐動手能力，將是值得探索的培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的教學模式。充分利用科研實驗室的實驗條件，與物理實驗特別是專業(yè)物理實驗進行有效結(jié)合，建立科研訓練平臺，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。將是提高學生創(chuàng)新能力的有效方式。

首先，可以提高理論知識的實際應用，物理專業(yè)的學生對專業(yè)課程有一定的理論基礎(chǔ)，所以進行科研訓練的第一步是將理論知識和實際應用進行聯(lián)系，通過對實驗儀器的結(jié)構(gòu)分析、工作原理講解，不僅讓學生對儀器有基本認識，鼓勵學生對儀器部件作用進行分析，將學到的理論知識挖掘出來，給學生提供獨立思考和實際動手的機會，激發(fā)學生的學習興趣。再則，實行分組教學和課題設(shè)計相結(jié)合，建立教學科研訓練平臺。鼓勵學生根據(jù)自己的興趣主動參與科研課題的研究，采取分組教學的方式開展，根據(jù)個人選擇分成科研小組，確定研究主題，充分發(fā)揮學生的思考能力和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)他們的團隊協(xié)作能力。在這個過程中，教師為學生講解專業(yè)的前沿科學及科研水平，為確定課題提供大致范圍，對學生的課題方案進行審核，提供指導，對課題小組的學生表現(xiàn)進行考核。實行分組教學，鼓勵學生參與科研課題，在整個過程中，活動的主體始終都是學生，鼓勵他們積極動手，解決實際問題，充分發(fā)揮學生的學習創(chuàng)造力、綜合知識的運用能力，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識。

總之，物理實驗是理工科學生重要的知識組成部分，對學生綜合素質(zhì)培養(yǎng)具有十分重要的作用；經(jīng)過前期的教學實踐，將科研訓練與實驗教學有效結(jié)合，形成了一套良好的教學模式，并取得一定的教學成果；通過進行儀器講解，讓學生將理論知識和實際應用有效聯(lián)系，通過課題選取，調(diào)動學生的學習積極性和探索精神，通過課題實現(xiàn)，激發(fā)學生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)造能力，有效提高學生的綜合素質(zhì)。通過建立科研訓練教學平臺，鼓勵學生進入課題組，也使得學生的學習興趣有效的進行延續(xù)，這對學生大學生活的整體規(guī)劃和就業(yè)擇業(yè)提供了很好的引導。因此將實驗教學和科研創(chuàng)新進行結(jié)合，是具有實踐性的教學改革方式，對高校培養(yǎng)創(chuàng)新應用型人才具有很好的效果。

參考文獻

[1] 張鳳琴，林曉瓏，王逍.創(chuàng)新人才培養(yǎng)下的大學物理實驗教學改革研究[J].大學物理，2017，36（3）：36-39.

[2] 邢麗波，桂馨，康九紅.實驗室開放與管理[J].實驗室研究與探索，2014（9）：252-255.

[3] 李智，張朝暉. 以“科研引領(lǐng)實驗教學”理念，推動物理實驗教學的改革和團隊建設(shè)[J].物理實驗，2018，38（3）：24-27.

作者簡歷：

殷月紅（1979.3—），女，山東聊城人，博士，講師，主要從事大學物理教學工作和半導體材料物理研究工作。

基金項目：

河南省高等學校重點科研項目計劃（17A140018），河南理工大學教育教學研究改革 基金項目資助（2017JG093）。