楊文艷，孫寶光，李可人

加強物理實驗教學改革 促進應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)

楊文艷，孫寶光，李可人

結(jié)合高等教育所面臨的挑戰(zhàn)及其應(yīng)對措施，強調(diào)物理實驗是培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新能力的一門重要課程。探討了教學內(nèi)容、教學方法的改革，指出了物理實驗教學改革對培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才的作用。

物理實驗；教學改革；實踐能力；創(chuàng)新能力；設(shè)計性實驗

物理實驗在開發(fā)學生智力，激發(fā)學生學習興趣方面占有絕對優(yōu)勢，這是由于物理學是實驗的科學,許多物理規(guī)律都是從物理實驗中發(fā)現(xiàn)的,理論的正確性也要通過實驗來驗證。學生通過做實驗,加深對知識的認識和理解,得到基本訓(xùn)練,培養(yǎng)了實事求是、認真嚴謹?shù)目茖W態(tài)度,提高了運用知識解決實際問題的能力。

一、改革教學方法，強化設(shè)計性實驗

目前，我國高校大部分實驗內(nèi)容都屬于驗證性實驗，而驗證性實驗過多，使學生受到“重理論，輕實驗”的傳統(tǒng)教育理念的影響，在實驗中學生們被動地按已制定好的實驗步驟和方法去操作，沒有自我發(fā)揮的機會，很容易造成學生對實驗的積極性不高，學生的學習目的不明確；教師在上實驗課時，按著實驗教材給學生講解實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗?nèi)容、實驗步驟、介紹儀器使用及注意事項等，學生則根據(jù)老師的要求及實驗步驟照著葫蘆畫瓢，就完成了實驗項目，學生在整個過程中都處于被動狀態(tài)。從效果上看，學生雖然完成了實驗，并沒有完全掌握實驗方法，甚至不會正確使用儀器，無法處理實驗中出現(xiàn)的問題等等，諸如此類現(xiàn)象無法發(fā)揮學生的學習主動性，嚴重束縛了學生自由思維的空間，不利于創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，達不到培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新能力的要求。因此，要使高校培養(yǎng)出來的人才適應(yīng)社會發(fā)展的需要，就必須進行實驗教學改革。

現(xiàn)結(jié)合國內(nèi)外高校物理實驗教學的最新動態(tài)，從人才全面培養(yǎng)的角度出發(fā)，對物理實驗課的教學體系進行改革和探索，引入設(shè)計性實驗。改革后的教學體系不僅有訓(xùn)練學生的基本技能和基本實驗方法的基礎(chǔ)性實驗,還有以學生自行設(shè)計為主、教師指導(dǎo)為輔的設(shè)計性實驗。設(shè)計性實驗是以學生為主體，在教師的指導(dǎo)下，根據(jù)給定的實驗?zāi)康暮蛯嶒灄l件，學生設(shè)計實驗方案，選擇實驗器材、擬定實驗程序，自己加以實現(xiàn)并對結(jié)果進行分析處理的實驗。它介于基礎(chǔ)實驗與科學實驗之間，是一種對科學實驗全過程進行初步訓(xùn)練的教學實驗。從形式上區(qū)分，包括原理性設(shè)計實驗、操作性設(shè)計實驗和制作性設(shè)計實驗；從知識要求上區(qū)分，包括利用已掌握的知識對常用儀器進行的設(shè)計、開拓常用儀器的新用法進行的設(shè)計、在一定方向擴展知識后利用新科技進行的設(shè)計等。我們引入設(shè)計性實驗是以培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新能力為核心，實驗教學改革與課程改革相同步，素質(zhì)教育與創(chuàng)新教育相結(jié)合，理論教育與實驗教育相依托［1］；激發(fā)學生學習興趣、開發(fā)學習潛能、培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力，提高物理實驗教學質(zhì)量；強化設(shè)計性實驗，注重問題引導(dǎo)，自主設(shè)計和研究，為學生創(chuàng)造良好的實驗條件和環(huán)境，引導(dǎo)學生走向創(chuàng)新道路。

設(shè)計性實驗的特點是實驗的內(nèi)容必須經(jīng)過精心的挑選，使它具有綜合性、典型性和探索性；設(shè)計性實驗是一種較高層次的實驗訓(xùn)練，它的動手能力評價標準應(yīng)比驗證性實驗更嚴格，它要求對實驗的目的更明確，實驗原理更清楚，能正確選用、配置儀器和調(diào)整儀器；能構(gòu)分析、判斷和處理實驗過程中出現(xiàn)的問題，正確操作和處理數(shù)據(jù)，有效地減少誤差。以物理實驗中“望遠鏡的設(shè)計與組裝”為例，學生根據(jù)已有的知識進行選擇器材，自行設(shè)計實施方案，不同的學生設(shè)計出來的望遠鏡的種類不相同，有的設(shè)計開普勒望遠鏡，有的設(shè)計伽利略望遠鏡，即便是同種類型的望遠鏡，其現(xiàn)象也不盡相同，但最終的效果都是物體經(jīng)過成像后視角變大了。同學們在設(shè)計實驗的過程中，各抒己見，爭論不休，都要通過實驗證明各自的方案。同學們在討論中，互相交流，相互啟發(fā)，相互學習，鍛煉了獨立分析、解決問題的能力，鞏固了所學的知識和技術(shù)，大大提高了學生的實驗熱情，激發(fā)了創(chuàng)造性思維，有助于培養(yǎng)學生的合作意識、團隊意識、團隊精神，為培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力奠定基礎(chǔ)。設(shè)計性實驗打破了傳統(tǒng)的實驗教學模式，學生由被動學習轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W習，學習的積極性得到有效的調(diào)動，學生的獨立思維、才智、個性得到充分尊重，有利于創(chuàng)新思維及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

二、加強實驗教學隊伍建設(shè)

設(shè)計性實驗不像驗證性實驗?zāi)菢臃€(wěn)定，它要求不斷推陳出新，要及時充實新內(nèi)容，淘汰舊實驗，以保持設(shè)計性實驗的先進性、趣味性、創(chuàng)新性及有效性。另外，設(shè)計性實驗要求教師能夠正確回應(yīng)學生所提出的各種方案，能夠清楚地回答學生在實驗中出現(xiàn)的各種問題。實驗中，教師不僅要認真啟發(fā)學生的思維，傳授分析問題和解決問題的方法，還要善于總結(jié)，并思考如何設(shè)計能夠得到更好的實驗效果。這就要求實驗教師應(yīng)具備扎實的理論基礎(chǔ)和較豐富的實驗工作經(jīng)驗，知識面寬，思維想象力豐富，富有實踐能力和創(chuàng)新精神，能夠從事獨立的科學研究和教學研究。因此，必須建設(shè)一支學歷、職稱層次和年齡結(jié)構(gòu)合理，實驗教學和理論教學相互通，教學、科研和實驗技術(shù)相兼容，核心骨干相對穩(wěn)定的實驗教師隊伍［2］。目前，我們已經(jīng)從以下幾方面進行了此項工作：

（1）提高認識，改變傳統(tǒng)的實驗人員隸屬于教輔人員的觀念，制定相應(yīng)政策，采取有效措施，引進高水平、高素質(zhì)人才進入實驗隊伍，以改善職稱層次和年齡結(jié)構(gòu)。（2）實驗教學和理論教學相互貫通，進行教師資源整合。（3）鼓勵在職攻讀碩士、博士學位，促進知識更新，提高業(yè)務(wù)水平，以改善實驗隊伍學歷結(jié)構(gòu)。（4）加強實驗教師團隊建設(shè)，建設(shè)一支實踐經(jīng)驗豐富，勇于開拓創(chuàng)新的實驗教學團隊。努力塑造出一批理論知識深厚、實踐能力強、創(chuàng)新意識濃厚的高素質(zhì)教師隊伍。

三、改進考核辦法，提高教學質(zhì)量

課程考核的目的是檢驗教與學的效果，促進教學內(nèi)容的完善、教學方法的改進，促進素質(zhì)教育和人才的培養(yǎng)［3］。在總結(jié)其它高校物理實驗課程考核方式的基礎(chǔ)上，我們建立了一套比較科學的、公正的物理實驗課程考核機制，以引導(dǎo)學生在平時的實驗和學習過程中就注意自身素質(zhì)、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，引導(dǎo)他們由過去的“學習、考試型”向“學習、思考、創(chuàng)新”型轉(zhuǎn)變。物理實驗中心采取多種考核方式相結(jié)合的評定方法對學生實驗進行考評，主要包括平時實驗操作考查，實驗理論綜合考試，以及設(shè)計性實驗項目的小論文的成績評定。其中平時實驗操作考查是對實驗預(yù)習、實驗態(tài)度、實驗儀器的使用、實驗操作熟練程度、實驗數(shù)據(jù)記錄、實驗數(shù)據(jù)處理及實驗結(jié)果分析等方面的評定，學生所做的每個實驗由不同的實驗教師進行指導(dǎo)，并給出實驗成績，所有實驗做完后，最終的平均成績就是學生的平時實驗操作成績；實驗理論綜合考試主要是對實驗綜合知識的理解及實驗故障處理方法等方面的考查；設(shè)計性實驗項目的小論文要求學生提出實驗方案、設(shè)計思路、組合出基本的實驗裝置流程，實驗教師根據(jù)實驗方案的可行性和創(chuàng)新性、實驗結(jié)果的正確性和小論文的規(guī)范性等要素進行成績評定。總之，實驗成績的考評注重學生在實驗操作過程中所表現(xiàn)出來的實踐動手能力、知識的綜合運用能力及創(chuàng)新能力，強調(diào)學生在親身參與實踐活動過程中所獲得的感悟和體驗，注重學生在發(fā)現(xiàn)問題、提出問題和解決問題的過程中的知識綜合、思維運用和見解創(chuàng)新等方面。這種考核方式有效地降低了學生死記硬背的幾率，也降低了由于考試發(fā)揮失誤，而導(dǎo)致成績偏低的幾率，給思維活躍、綜合能力強的同學以自由發(fā)揮的機會。同時，在做實驗時，學生也能夠領(lǐng)略不同教師的思維方式及授課風格，能夠拓寬學生的知識面，為培養(yǎng)創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力奠定基礎(chǔ)。

四、結(jié)語

以培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才為指導(dǎo)思想，以培養(yǎng)基礎(chǔ)厚、知識新、素質(zhì)高、實踐能力強的高層次人才作為首要任務(wù)，加強物理實驗教學的改革，使物理實驗教學體系不僅有基礎(chǔ)性實驗,還增加設(shè)計性實驗，給大學物理實驗教學注入新的活力，使實驗教學由淺入深、由簡單到復(fù)雜、由被動模仿到主動設(shè)計以及綜合運用，逐漸加深學習內(nèi)容的深度、廣度和綜合程度，極大地調(diào)動了學生學習的積極性和主動性。在實驗中，學生獲得了探索科學的體驗、活躍了思維、鍛煉了能力，逐步培養(yǎng)了學生的實踐能力、創(chuàng)新思維及創(chuàng)新能力。設(shè)計性實驗突出了學生的主體地位，有利于學生個性的發(fā)展，為培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才創(chuàng)造了良好的條件。

[1]宋立權(quán),何玉林等.機械基礎(chǔ)實驗實踐教學體系改革與，實踐實驗室研究與探索[J].2009，28（9）.

[2]鄭春龍,胡惠君,蔣聯(lián)海.省級實驗教學示范中心建設(shè)實踐與思考[J].實驗室研究與探索2007（5）.

[3]梅孝安,蘇卡林等.大學物理實驗教學創(chuàng)新改革研究[J].大眾科技2009（4）.

G642.423

A

1673-1999（2010）14-0169-02

楊文艷（1978-），女（蒙古族），內(nèi)蒙古赤峰人，碩士，重慶科技學院數(shù)理系講師；孫寶光，重慶科技學院數(shù)理系講師。

2010-04-09

重慶科技學院教改項目(200913)研究成果。