提高學(xué)生工程實踐能力和團隊合作能力的探索

陳余行

摘 要：分析了目前大學(xué)物理實驗教學(xué)模式在培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力方面不足的原因，結(jié)合工科大學(xué)的人才培養(yǎng)特點和模式，探討了如何在物理實驗階段培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力和團隊合作能力，使物理實驗課程更好地嵌入工科大學(xué)各專業(yè)的人才培養(yǎng)體系。

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理實驗 工程實踐能力 團隊合作

中圖分類號：G642 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）10（c）-0-02

大學(xué)物理實驗是學(xué)生進入大學(xué)后受到系統(tǒng)實驗方法和實驗技能訓(xùn)練的開端，是大學(xué)生實踐教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)，是對理工科類各專業(yè)學(xué)生進行科學(xué)實驗基本訓(xùn)練的一門必修基礎(chǔ)課程。它使學(xué)生通過實驗學(xué)習(xí)物理思想、物理實驗的方法與技能，初步掌握科學(xué)實驗的基本思想方法和工作方法，增強科學(xué)實驗的能力，為今后的學(xué)習(xí)和工作奠定良好的實驗基礎(chǔ)，對于培養(yǎng)大學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力有著不可替代的作用。本文根據(jù)我校的人才培養(yǎng)定位和“新工科”建設(shè)的要求，結(jié)合工科大學(xué)的人才培養(yǎng)特點和模式，探討了如何在基礎(chǔ)的物理實驗階段培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力，使物理實驗課程更好地嵌入工科大學(xué)各專業(yè)的人才培養(yǎng)體系。

1 當(dāng)前物理實驗教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容及其在培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力和團隊合作能力方面的不足

目前，筆者學(xué)校的大學(xué)物理實驗經(jīng)過多年的教學(xué)改革實踐，采用三級教學(xué)即基礎(chǔ)實驗、綜合實驗和設(shè)計性實驗3個環(huán)節(jié)的的教學(xué)體系。

基礎(chǔ)實驗為基本物理量的測量和基本儀器的使用，主要為預(yù)備性、基礎(chǔ)性實驗。實驗的目的主要是讓學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握基本物理量的測量、基本儀器的調(diào)節(jié)和使用，并讓學(xué)生逐步領(lǐng)會怎樣做好實驗、分析處理數(shù)據(jù)、書寫實驗報告等，使學(xué)生受到嚴(yán)格的基礎(chǔ)訓(xùn)練，為他們養(yǎng)成良好的科學(xué)實驗素養(yǎng)打下基礎(chǔ)。

綜合實驗為實驗測量方法和實驗技術(shù)的學(xué)習(xí)，其目的主要是使學(xué)生掌握物理實驗的測量方法、主要儀器設(shè)備的使用及常用物理量的測量等，在通過實驗鞏固加深理解物理知識的同時，提高學(xué)生綜合應(yīng)用多種實驗技術(shù)、實驗方法和實驗儀器的能力，進一步提高學(xué)生的實驗技能和科學(xué)素養(yǎng)。

設(shè)計性實驗是實驗教師在學(xué)生具備綜合實驗知識及能力之后，提出一些有利于啟發(fā)創(chuàng)新思維、有科研性質(zhì)的實驗課題， 讓學(xué)生自主進行設(shè)計并完成的實驗。設(shè)計性實驗的目的是使學(xué)生運用所學(xué)的實驗知識和技能， 在實驗方案的設(shè)計、測量儀器的選擇、測量條件的確定等方面受到系統(tǒng)的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生獨立的科學(xué)實驗?zāi)芰蛣?chuàng)新能力。

這種實驗教學(xué)體系打破了普通物理實驗中力、熱、電、光等類別之間的界限 ，建立了真正以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)，分層次、模塊化、全面開放的物理實驗教學(xué)體系，是對傳統(tǒng)物理實驗教學(xué)的一次突破和超越。但是，隨著科技的進步和相關(guān)學(xué)科產(chǎn)業(yè)的升級，特別是相對于“新工科”建設(shè)的要求，當(dāng)前物理實驗教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容在培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力和團隊合作能力方面開始體現(xiàn)出一些不足，導(dǎo)致物理實驗教學(xué)與現(xiàn)在的工科人才的培養(yǎng)目標(biāo)存在一些脫節(jié)。

目前物理實驗在內(nèi)容上主要有以下3種類型。

1.1 應(yīng)用性實驗

根據(jù)物理原理導(dǎo)出的測量關(guān)系式，以物理測量為基礎(chǔ)，對事物的某種特性或參量進行測定的實驗，如三棱鏡頂角的測量、牛頓環(huán)等。

1.2 驗證性實驗

對某一物理理論或物理假設(shè)進行檢驗的實驗，如驗證光柵衍射的光柵方程、彈簧振子的簡諧振動實驗等。

1.3 探索性實驗

要求采用一定的物理實驗手段去了解尚未認識的事物的內(nèi)在特性或規(guī)律，如棱鏡色散的研究，液體中粘滯現(xiàn)象的研究等。

在課程中，為了培養(yǎng)和提高學(xué)生的實驗技能和科學(xué)素養(yǎng)，應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生對3種類型的實驗都有所接觸，但是對不同學(xué)科的學(xué)生課程應(yīng)適當(dāng)調(diào)整這3種實驗類型的比例，適時調(diào)整實驗的側(cè)重點，這樣才能與學(xué)生專業(yè)所要求的該學(xué)科及相應(yīng)層次的人才培養(yǎng)的目標(biāo)更好地匹配。

2 對目前教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容改進的一些思考

時代在前進，科學(xué)在發(fā)展，社會對人才的要求在提高，國家也提出了“新工科”的建設(shè)要求，大學(xué)物理實驗必須以學(xué)生為主體，以社會需要為導(dǎo)向，著重培養(yǎng)大學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力，提高學(xué)生的團隊合作意識和能力[1-4]。通過多年的教學(xué)實踐觀察發(fā)現(xiàn)，要實現(xiàn)達到這一目標(biāo)，就必須對現(xiàn)有的教學(xué)體系和內(nèi)容進行一些必要的改進。

對于工科學(xué)生而言，在實驗內(nèi)容的設(shè)置和教學(xué)體系的環(huán)節(jié)上應(yīng)當(dāng)注意以下兩點改進。

2.1 適當(dāng)增大應(yīng)用性實驗的比例設(shè)置

應(yīng)用性實驗的特點決定了這是學(xué)生利用理論知識進行實踐活動的最直接的實驗，是培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力，進行實踐操作和方法訓(xùn)練的最快捷、最簡單、最有效的方式。而從社會的現(xiàn)實來看，工科院校學(xué)生的實踐操作能力與就業(yè)存在密切的關(guān)系，體現(xiàn)著社會發(fā)展的需要。對企業(yè)而言，需要的是遇到問題馬上就能解決的人才，企業(yè)界十分重視學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐工作業(yè)績。對學(xué)生尤其是工科學(xué)生而言，要增強就業(yè)競爭力，重要的就是在校期間努力培養(yǎng)自身的綜合能力尤其是實踐操作和創(chuàng)新能力，理論學(xué)習(xí)所積累的知識只有通過實踐才能轉(zhuǎn)變成人的能力，進而提高人的素質(zhì)；而素質(zhì)中最為根本的是實踐操作能力與創(chuàng)新能力。學(xué)校如果培養(yǎng)的學(xué)生缺乏實踐能力與創(chuàng)新能力，學(xué)生在社會上就缺乏競爭力，所以工程實踐能力是考核工科素質(zhì)教育成效的關(guān)鍵指標(biāo)，是檢驗學(xué)習(xí)效果的依據(jù)。實踐操作能力的強弱是一個人能否成才的重要標(biāo)志，對工科學(xué)生而言，要力求避免出現(xiàn)“高分低能”的現(xiàn)象，因此，進行大量的應(yīng)用性實驗的訓(xùn)練是非常必要的，同時應(yīng)當(dāng)注重新技術(shù)在實驗中的應(yīng)用，例如，傳統(tǒng)的某些測量手段可以用先進的傳感器測量替代，這樣可以更好地提高學(xué)生的工程實踐能力，因為，在工程實踐中新科技的應(yīng)用是最為廣泛的。

2.2 設(shè)計性實驗中應(yīng)在注重培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的同時，注意培養(yǎng)學(xué)生的團隊意識

對企業(yè)而言，個人的能力出色固然重要，但成功更多是源于團隊合作，因此，對工科學(xué)生而言，在實驗中除了培養(yǎng)和提高工程實踐能力和創(chuàng)新能力外，還應(yīng)加強團隊意識，培養(yǎng)和提高自己的團隊合作能力。在設(shè)計性實驗階段，學(xué)生的實驗水平和知識水平都已經(jīng)有了一定基礎(chǔ)，具備了深入研究的前提，但是同時設(shè)計性實驗的難度也相應(yīng)的提高了，有些已經(jīng)比較接近于科研課題，學(xué)生通過設(shè)計性實驗中的任務(wù)分析、方案制定、制作實施、系統(tǒng)調(diào)試、指標(biāo)測試、性能改進和報告撰寫等全過程的實踐和攻關(guān)，既能把所學(xué)的理論知識加以綜合運用，又能把研究視野擴展到相關(guān)的知識領(lǐng)域和接觸一些先進的元器件并加以運用。動手實踐的能力得到實實在在的訓(xùn)練，發(fā)現(xiàn)問題和處理問題的能力會有實質(zhì)性的提高，創(chuàng)新素質(zhì)在這種潛移默化的過程中得以形成和提升。同時，由于有的設(shè)計性實驗難度較大，指導(dǎo)教師可以讓多名學(xué)生以課題小組的形式開展實驗，為小組內(nèi)每個學(xué)生分配各自的任務(wù)，在實驗操作階段，根據(jù)實施方案，課題小組內(nèi)每位同學(xué)既分工負責(zé)各自的任務(wù)，又相互配合，這種方式有助于培養(yǎng)其責(zé)任感和團隊精神。

3 結(jié)語

大學(xué)物理實驗課程教學(xué)改革是一項長期的任務(wù)，尤其是現(xiàn)在“新工科”建設(shè)的背景下，實驗的教學(xué)改革更是凸現(xiàn)必要性和緊迫性。因此我們需要不斷更新教學(xué)內(nèi)容、改進教學(xué)體系，優(yōu)化教學(xué)模塊，以社會需要為導(dǎo)向，著重培養(yǎng)大學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力，提高學(xué)生的團隊合作意識和能力，培養(yǎng)學(xué)生善于思考、勇于創(chuàng)新的精神，為學(xué)生今后的可持續(xù)發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻

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