盧榮德 程福臻 孫臘珍 葉邦角 周幸祥 陶小平 黃環(huán)

(中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理學(xué)院 安徽 合肥 230026)

大學(xué)擔(dān)負(fù)著培養(yǎng)高質(zhì)量創(chuàng)新型人才的重任．大學(xué)課堂向?qū)W生傳授大量前人長期積累和沉淀的豐富知識和經(jīng)驗.物理實驗主要是傳授人類從實踐中獲取知識的技能和方法，是培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際,分析、解決問題能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)[1]．演示實驗旨在引導(dǎo)學(xué)生觀察和分析實驗現(xiàn)象，建立物理圖像和模型，總結(jié)規(guī)律，是理論教學(xué)與實驗教學(xué)的橋梁和紐帶[2]．大學(xué)物理演示實驗室作為培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要陣地,是理論、實驗及科研一體化的必由之路，其質(zhì)量與水平是大學(xué)科技創(chuàng)新能力的重要標(biāo)志．從一定意義上講,演示實驗室的構(gòu)建水平可體現(xiàn)大學(xué)的教學(xué)、實驗、科研和管理水平[3]．

近年來,國家對高等教育的投入明顯加大,大學(xué)實驗室在儀器設(shè)備的數(shù)量與質(zhì)量方面得到了一定的改善,聚集了許多優(yōu)質(zhì)資源,為提升大學(xué)教學(xué)質(zhì)量、開展科研工作提供了重要的保障[4]．但同時也必須冷靜地意識到：目前國內(nèi)大學(xué)實驗室建設(shè)特別是演示實驗還存在一系列問題, 演示實驗教學(xué)在人才培養(yǎng)中的作用還沒有得到充分地發(fā)揮．只有切實轉(zhuǎn)變觀念,將演示實驗教學(xué)放到創(chuàng)新人才培養(yǎng)的高度去認(rèn)識,進(jìn)一步加強演示實驗室建設(shè)與管理,加快演示實驗教學(xué)改革,才能為學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)和創(chuàng)新型國家建設(shè)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)．本課題以構(gòu)建大學(xué)物理演示實驗教學(xué)平臺為典范，力圖建立一種實用的演示實驗動感創(chuàng)新性教學(xué)平臺，并試圖將其推廣到大學(xué)物理教學(xué)實踐中去．

1 構(gòu)建動感創(chuàng)新教學(xué)平臺的思路和運行模式

在大學(xué)物理演示實驗教學(xué)平臺的探索實踐中,逐步形成了“通過演示實驗使課堂與實驗教學(xué)無縫對接,對學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)、規(guī)范、創(chuàng)新的演示實驗教學(xué),給學(xué)生一個科學(xué)、寬松的理論聯(lián)系實際的動手機(jī)會,為學(xué)生提供一個發(fā)揮自主思考和實踐的活動空間”的建設(shè)理念．

運行模式為：一手抓課堂教學(xué)與演示實驗結(jié)合,另一手抓演示實驗與實驗教學(xué)結(jié)合，把演示實驗室歸并為四大功能模塊；實行演示實驗開放管理,加快演示實驗項目的改進(jìn)與創(chuàng)新．

1.1 實行課堂實驗教學(xué)無縫對接制定新的演示實驗?zāi)K教學(xué)體系

對剛剛從中學(xué)應(yīng)試教育進(jìn)入大學(xué)的一年級本科生, 立刻對他們要求創(chuàng)新型的實驗設(shè)計和課程論文工作,是不現(xiàn)實的．但可在這個層面上圍繞營造創(chuàng)新氣氛、培養(yǎng)創(chuàng)新意識、增強探索能力開展演示實驗教學(xué)是有益的．再加上在中學(xué)階段學(xué)生習(xí)慣于“被動接受”的學(xué)習(xí)模式, 許多知識的背景和方法被忽略掉,僅僅記憶結(jié)論部分．要想在大學(xué)一二年級的學(xué)生課堂與實驗中滲透創(chuàng)新教育, 至少應(yīng)使學(xué)生面對書本知識的時候,不再霧里看花或迷信照搬．

因此,通過演示實驗作為突破口，進(jìn)行課堂與實驗教學(xué)的方法和手段改革.

(1)以課堂演示實驗作為導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)，有意穿插相關(guān)現(xiàn)象的來龍去脈，使學(xué)生弄明白知識點的框架構(gòu)建在什么前提之下，同時讓學(xué)生認(rèn)識到課本上的做法并不唯一．

(2)引導(dǎo)學(xué)生對具體問題做具體分析；重視對實際實驗現(xiàn)象的捕捉,學(xué)會利用這些現(xiàn)象判斷實驗結(jié)果；對設(shè)備元件選擇和實際操作合理性可做出判斷；對演示實驗中出現(xiàn)的問題善于觀察、勇于探索；使學(xué)習(xí)的過程成為學(xué)生自主探索知識的體驗；對演示實驗方案的設(shè)計有較多的理解.這樣，對實踐能力的提高就有了保證．

(3)大學(xué)物理教學(xué)不僅是傳授知識，驗證理論和掌握技能,更重要的是培養(yǎng)學(xué)生能夠真正具有獨立的工作能力和良好的科學(xué)素養(yǎng).演示實驗教學(xué)不僅授人以知識與技術(shù),培養(yǎng)動手能力和分析、解決問題的能力,而且可影響人的世界觀、思維方式和作風(fēng)．

(4)學(xué)生在演示實驗中可感受、理解知識產(chǎn)生和發(fā)展的過程,養(yǎng)成科學(xué)精神和創(chuàng)新思維的良好習(xí)慣；從實驗的準(zhǔn)備、操作以及總結(jié)分析實驗現(xiàn)象的全過程中,培養(yǎng)和提高學(xué)生收集處理信息的能力、獲取新知識的能力、分析解決問題的能力、語言文字表達(dá)能力以及團(tuán)結(jié)協(xié)作和社會活動的能力．

傳統(tǒng)演示實驗?zāi)Ｊ揭央y以適應(yīng)現(xiàn)代教育體系創(chuàng)新和發(fā)展的需要．因此,新型的大學(xué)物理演示實驗既不依附于課堂教學(xué)，又不附屬于實驗教學(xué)，成為課堂、實驗教學(xué)的橋梁與紐帶,而且成為理論、實驗與科研一體化教學(xué)相輔相成的相對獨立教學(xué)體系．

1.2 實行開放管理加快演示實驗的改革與創(chuàng)新

為適應(yīng)新的培養(yǎng)目標(biāo),在具體的運行和操作過程中,演示實驗室實行開放管理,增設(shè)項目,不斷改革與創(chuàng)新．

(1)演示實驗室以基礎(chǔ)演示實驗與新型演示實驗相結(jié)合來制定每門實驗課程的教學(xué)計劃,各自有不同的教學(xué)目的和要求．

要求各演示實驗課程在原有實驗內(nèi)容的基礎(chǔ)上,每學(xué)期至少創(chuàng)新或增加一個具有新穎性、趣味性、探究性、前沿性等特征的演示實驗．

(2)增設(shè)開放性實驗：演示實驗根據(jù)課程組或教學(xué)團(tuán)隊的研討提供出不同的實驗系列、實驗項目菜單供學(xué)生選擇．

在演示實驗進(jìn)行過程中,采取目標(biāo)管理,從方案設(shè)計、儀器選擇、實驗操作、現(xiàn)象探究到結(jié)果分析,均要求學(xué)生自主獨立完成．

(3)實行開放管理,為廣大師生從事各種教研、科技活動提供場所．

演示實驗開放管理就是要求實驗室在完成既定教學(xué)任務(wù)的前提下,面向廣大師生、科研人員開放,把演示實驗辦成良好的課堂、實驗教研與科技活動的基地．

同時,開放演示實驗還使不同課程、不同學(xué)科之間互相呼應(yīng)、互相借鑒、互相啟迪,這些交流對提高演示實驗的水平大有裨益．

在開放中,逐步形成為教學(xué)服務(wù)的同時參與科研活動,以科研促進(jìn)教學(xué)發(fā)展的良性循環(huán)．

建設(shè)與改革表明實行理論、實驗課程一體化教學(xué),制定新的演示實驗?zāi)K化教學(xué)體系,實行演示實驗室開放管理,增設(shè)開放性演示實驗等建設(shè)思路和運行模式是正確的、可行的．

1)兩年來的實踐使我們深刻地感受到一體化而相對獨立演示實驗教學(xué)體系更具有系統(tǒng)性,演示內(nèi)容和教材能以更快的速度進(jìn)行調(diào)整和更新．

2)反映當(dāng)前水平的新知識、新技術(shù)更容易通過演示實驗手段表述；更重要的是,演示實驗教學(xué)的系統(tǒng)性和超前性可促進(jìn)理論教學(xué)的改革．

3)新型演示實驗?zāi)K化教學(xué)體系的設(shè)置,改變了專業(yè)覆蓋面窄、設(shè)備重復(fù)、資源浪費、職能分工不明確等弊端,同時還可不斷地優(yōu)化資源配置,提高管理效益,為加快演示實驗教學(xué)改革打下堅實的基礎(chǔ)．

2 構(gòu)建演示實驗教學(xué)創(chuàng)新體系的措施

培育高素質(zhì)的創(chuàng)新人才,必須充分發(fā)揮大學(xué)自身的學(xué)科、師資、專業(yè)、體制等優(yōu)勢,構(gòu)建新型富有成效的大學(xué)物理演示實驗教學(xué)創(chuàng)新平臺是可行的．

2.1 演示實驗動感創(chuàng)意平臺的管理體制

大學(xué)學(xué)科門類齊全,人才培養(yǎng)體系健全．充分發(fā)揮這種學(xué)科優(yōu)勢,建立以校一級和院系兩級管理實驗室的管理體制,搭建以數(shù)字化探究型教學(xué)為目標(biāo)的物理演示實驗教學(xué)平臺.

(1)逐步形成以國家級精品課程、國家教學(xué)團(tuán)隊為核心來組建的重點實驗室；國家示范中心為龍頭,基礎(chǔ)物理實驗室為骨干,功能實驗室為主體的管理體制,充分發(fā)揮實驗室的整體效益．

(2)不斷完善科學(xué)有效的運行機(jī)制,例如通過實施主管教員負(fù)責(zé)的演示實驗教學(xué)運行機(jī)制、主管技術(shù)人員負(fù)責(zé)實驗室儀器設(shè)備使用管理運行機(jī)制.以及演示實驗室建設(shè)規(guī)劃優(yōu)化分工協(xié)作運行機(jī)制,對實驗經(jīng)費、儀器設(shè)備、實驗用房等資源實行統(tǒng)一管理．

(3)以講座教授帶領(lǐng)下教學(xué)團(tuán)隊為主體規(guī)劃安排演示實驗內(nèi)容,精選實驗項目,注意課程前后之間的聯(lián)系,循序漸進(jìn),構(gòu)成一個由淺入深、具有內(nèi)在聯(lián)系的有機(jī)整體．

(4)充分利用學(xué)?，F(xiàn)有實驗室、儀器設(shè)備和人員隊伍,做到既符合學(xué)校實際,又有一定超前性；重視理論、實驗教學(xué)與科研相結(jié)合,形成一個具有整體優(yōu)勢和效益、結(jié)構(gòu)合理、規(guī)模相當(dāng)?shù)睦碚摗嶒炁c研究一體化培養(yǎng)體系[7]．

2.2 發(fā)揮專業(yè)特色實現(xiàn)教學(xué)實驗與科研一體化

大學(xué)具備雄厚的專業(yè)實力和辦學(xué)優(yōu)勢,體現(xiàn)在課堂、實驗和科研方面就是特色教學(xué)．教學(xué)與研究的辯證結(jié)合是大學(xué)提升的重要標(biāo)志；這種特色是教學(xué)、實驗與科研的統(tǒng)一體．因此,大學(xué)物理演示實驗教學(xué)應(yīng)該充分體現(xiàn)學(xué)校自身的學(xué)科、專業(yè)、師資特色．

(1)要形成一種有利于營造探索、創(chuàng)造型人才成長的氛圍和環(huán)境,更好地利用學(xué)校的科研項目和成果資源,并讓其轉(zhuǎn)化成教學(xué)資源,發(fā)揮出培養(yǎng)人才的功能,建立一種教學(xué)與科研緊密結(jié)合的基于研究的教學(xué)模式,使大學(xué)物理演示實驗教學(xué)成為大學(xué)課堂、實驗與科研一體化整體中不可分割的一部分[8]．

(2)體現(xiàn)在課堂教學(xué)方面,演示實驗融教育與研究為一體,促進(jìn)教學(xué)與研究相結(jié)合,強調(diào)以探索和研究為基礎(chǔ)的教學(xué)；課堂教學(xué)和實驗訓(xùn)練方法應(yīng)表現(xiàn)較強的科學(xué)研究特色,注意培養(yǎng)學(xué)生的批判和探索精神．

(3)根據(jù)學(xué)生從課堂-實驗-應(yīng)用的不同學(xué)習(xí)階段,將大學(xué)物理演示實驗分為課堂演示實驗(如視頻演示實驗、演示實驗教具箱，成為導(dǎo)學(xué)系統(tǒng))、探究性演示實驗(面上循環(huán))、開放性演示實驗(與課堂遙相呼應(yīng))和研究性演示實驗(與研究性實驗、課程論文成龍配套)四個階段；明確各階段的培養(yǎng)重點,有效地組織演示實驗教學(xué)內(nèi)容,有針對性地施行不同的教學(xué)方法,真正形成與大學(xué)物理教學(xué)目標(biāo)相一致的多元化演示實驗教學(xué)機(jī)制．

2.3 專職演示實驗教學(xué)團(tuán)隊組建

大學(xué)具有相對雄厚的師資隊伍，他們不僅從事本專業(yè)領(lǐng)域中尖端技術(shù)的探索、研究和開發(fā),掌握著豐富的專業(yè)信息和學(xué)術(shù)發(fā)展動態(tài),而且在治學(xué)態(tài)度、為人處世、研究方法等方面有著豐富的經(jīng)驗和感悟[9]．

(1)開展研究型教學(xué),搭建大學(xué)物理演示實驗動感創(chuàng)意教學(xué)平臺,必須充分發(fā)揮師資優(yōu)勢,通過建立和完善相應(yīng)約束和激勵機(jī)制,調(diào)動教師從事本科教學(xué),從事研究型教學(xué)的積極性和主動性．

(2)在實踐中推行人才特區(qū)政策,以超常規(guī)的熱情、努力、舉措來抓好課堂、實驗與科研人才建設(shè),通過實施課堂、實驗教師一體化等措施,營造有利于自主創(chuàng)新的環(huán)境,使一批創(chuàng)新人才茁壯成長,帶出高水平創(chuàng)新團(tuán)隊,出高水平的演示實驗創(chuàng)新成果．

(3)形成一個以學(xué)科領(lǐng)軍人物為第一梯隊、學(xué)術(shù)帶頭人為第二梯隊、學(xué)術(shù)骨干力量為第三梯隊、學(xué)術(shù)發(fā)展力量為第四梯隊的緊密銜接的梯層結(jié)構(gòu),構(gòu)成了一個各有所長、合力共進(jìn)的演示實驗教學(xué)“雁陣”[10]．

實踐證明,通過組建專職實驗技術(shù)隊伍,根據(jù)既分工又合作的原則,既消除了內(nèi)部壁壘,又實現(xiàn)了低成本、高效率運作目標(biāo),有力地促進(jìn)了教學(xué)質(zhì)量的提高．

2.4 全面開放平臺

通過“985工程”、“211工程”的建設(shè)和資金支持,大學(xué)擁有了相對優(yōu)越的實驗條件,包括一些在國內(nèi)外都非常先進(jìn)的實驗設(shè)備和教學(xué)儀器,為改善實驗教學(xué)條件、實施開放式教學(xué)創(chuàng)造了條件,使大學(xué)物理演示實驗教學(xué)成為連接課堂教學(xué)、創(chuàng)新性能力培養(yǎng)與課題研究的紐帶,也為實驗室的全面開放、推動大學(xué)本科教學(xué)改革奠定了堅實基礎(chǔ)．

(1)全面開放演示實驗室,創(chuàng)設(shè)與重點學(xué)科相關(guān)的特種探究性演示實驗,配備多學(xué)科交叉和綜合演示實驗,由學(xué)生根據(jù)自己的興趣、愛好與特長自主設(shè)計與制作,完成一項創(chuàng)意性演示儀器,從中得到創(chuàng)造精神和實踐能力的全面的鍛煉與提高．

(2)創(chuàng)建特色的大學(xué)物理演示實驗室，建立培養(yǎng)與開發(fā)學(xué)生創(chuàng)造思維,訓(xùn)練與施展創(chuàng)造能力的科技演示活動基地：

(3)理工科大學(xué)可適應(yīng)高新技術(shù)的發(fā)展及產(chǎn)業(yè)的建立,由學(xué)校和科研院所、合肥高新區(qū)生產(chǎn)單位合作共建高新產(chǎn)業(yè)演示項目的“孵化器”,吸收研究生、高年級本科生及有創(chuàng)新能力的低年級學(xué)生與教師、實驗技術(shù)人員一起共同完成技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)品開發(fā)演示項目．

2.5 演示實驗室的長效機(jī)制

形成長效系統(tǒng)機(jī)制,激勵師生積極參與大學(xué)物理演示實驗教學(xué)與研究，對教師可采取的激勵措施有:

(1)為促進(jìn)大學(xué)物理創(chuàng)新演示實驗的全面開放,用加權(quán)的方法對開出創(chuàng)新演示實驗課目予以傾斜鼓勵,并納入教師工作量考核.

(2)對自主研究設(shè)計出綜合性、設(shè)計性演示實驗題目的教師,評職稱時可作為重要評聘指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)[10]．

對學(xué)生采取激勵措施:

(1)教師將科研項目與大學(xué)物理演示創(chuàng)新實驗結(jié)合,有目的地引導(dǎo)學(xué)生,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識,對取得成就的學(xué)生,學(xué)校制定相應(yīng)的學(xué)分政策予以獎勵．

(2)建立大學(xué)物理演示實驗創(chuàng)新鼓勵基金,為學(xué)生開展創(chuàng)新性演示實驗注入物質(zhì)活力．

(3)與企業(yè)建立長期聯(lián)系(如新能源汽車、世博會科大元素等),使學(xué)生的實踐應(yīng)緊密結(jié)合社會需求,更進(jìn)一步加深對物理知識的理解,更好地靈活應(yīng)用于實踐,在演示創(chuàng)新實驗中達(dá)到激勵發(fā)明創(chuàng)造的目的．

3 結(jié)束語

大學(xué)物理演示實驗教學(xué)動感創(chuàng)意平臺運行高效,提高了大學(xué)物理系列一體化課程教學(xué)效果,促進(jìn)教學(xué)、科研隊伍建設(shè)．

(1)演示實驗室成為大學(xué)物理教師的研究、科技活動的培育基地,從原來沒有研究方向到現(xiàn)在有了自己較明確、有特色的研究方向和領(lǐng)域,以此為研究基地科研項目有了零的突破,已經(jīng)申請到國家級科研項目和省級科研項目3項,因而形成穩(wěn)定的教學(xué)研究、科研隊伍,不僅吸引和培養(yǎng)了人才,而且為教學(xué)和學(xué)科的可持續(xù)發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)．

(2)探索出了一套行之有效的運行管理制度,即以三名教師和一名實驗技術(shù)人員為主體,聘任3～5名研究生為助教參與實驗室運行管理,向全校服務(wù)開放．

(3)探索出實踐教學(xué)與理論教學(xué)的協(xié)調(diào)運行關(guān)系，演示實驗呼應(yīng)于課堂、實驗教學(xué),實現(xiàn)課堂與實驗教學(xué)無縫對接.

理論聯(lián)系實踐,理論可先行,實驗有據(jù)可依；演示實驗課不必滯后于理論課,演示實驗和課堂、大學(xué)物理實驗側(cè)重點有所不同,相互交叉有利于實踐訓(xùn)練的系統(tǒng)化,并能促進(jìn)學(xué)生更深入地理解理論．

多元化的方式進(jìn)行有機(jī)結(jié)合會有很好的效果,例如,大學(xué)物理階段的大多數(shù)驗證性內(nèi)容可采用實物演示方式,而其他工程性、技術(shù)性、探索性內(nèi)容則進(jìn)行多元化方式的結(jié)合,并以某種方式為主．

(4)通過建設(shè)演示實驗的實踐,加強和提升了大學(xué)物理演示實驗教學(xué)的水平,強化理論課的實踐教學(xué)功能,在教學(xué)內(nèi)容和方式上進(jìn)行課堂和實驗的“一體化”教學(xué)改革．

物理演示實驗多元化教學(xué)為大學(xué)生課外科技活動提供一個良好的平臺,而且促進(jìn)了素質(zhì)教育；不僅服務(wù)于公共課程的教學(xué),而且為學(xué)科建設(shè)作了有益的先導(dǎo)性探索,并形成輻射示范效應(yīng)．

為了適應(yīng)現(xiàn)代化物理教學(xué)發(fā)展的要求,如何更好地完善大學(xué)物理演示實驗,提高演示實驗的教學(xué)效果一直是值得研究的課題．

1 李芝華,黃樂平.高校實驗教學(xué)與大學(xué)生創(chuàng)新教育的研究.長沙鐵道學(xué)院學(xué)報(社會科學(xué)版),2007 (2):271～272

2 盧榮德,程福臻,陶小平.大學(xué)物理課堂研究性教學(xué)模式的探索與實踐.教育與現(xiàn)代化,2010(2): 37～42

3 左鐵鏞. 充分發(fā)揮實驗教學(xué)在創(chuàng)新人才培養(yǎng)中的作用.中國高等教育,2007(23): 18～19

4 周小紅，等.對大學(xué)物理理論課與演示實驗及其視頻相配合的新模式的探索.物理與工程,2009,19(4): 32～33

5 汪文明.大學(xué)物理演示實驗創(chuàng)新的探索.高等函授學(xué)報(自然科學(xué)版)，2005，19(6) : 14～16

6 萬其中,李文生. 高校實驗教學(xué)改革與創(chuàng)新人才培養(yǎng). 當(dāng)代教育論壇，2007 (4) : 103～105

7 劉天寧,徐清. 高校實驗教學(xué)改革和實驗室建設(shè)與創(chuàng)新人才的培養(yǎng). 昆明理工大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版),2007(6):101～103

8 盧榮德. 大學(xué)物理數(shù)字化演示實驗教學(xué)平臺.實驗室的探索與研究,2006(4): 56～57

9 劉圣漢,趙保全,潘利梅.研究型大學(xué)創(chuàng)新團(tuán)隊建設(shè)誤區(qū)與對策探析.科技管理研究, 2008(3) : 208～209

10 盧榮德，等. 試論高校實驗技術(shù)檔案現(xiàn)代化管理之功用.科技管理研究,2008(7):56～58