陳 森，吳 平，趙雪丹，邱 宏，黃筱玲

（北京科技大學(xué)，北京 100083）

普通物理實(shí)驗(yàn)是理、工科大學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后最先接觸的實(shí)踐課，是學(xué)生接受系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練的開端，課程中所涉及的實(shí)驗(yàn)知識(shí)、實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)方法是后繼實(shí)踐訓(xùn)練的基礎(chǔ)，也是學(xué)生以后從事各項(xiàng)科學(xué)探索和工程實(shí)踐的基礎(chǔ)，對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)和創(chuàng)新意識(shí)的形成起著至關(guān)重要的作用。如何在面向數(shù)千名學(xué)生的普通物理實(shí)驗(yàn)中引入科學(xué)研究的思維方式開展研究性教學(xué)，多年來，我們從教學(xué)理念、課程內(nèi)容、教學(xué)模式以及考核方式等方面入手進(jìn)行了富有成效的改革、創(chuàng)新和實(shí)踐[1－7]，構(gòu)建了以培養(yǎng)高素質(zhì)、研究型、創(chuàng)新型復(fù)合人才為目標(biāo)的研究性物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系。

1 教學(xué)理念創(chuàng)新

在教學(xué)過程中，正確處理教師與學(xué)生、課內(nèi)與課外、理論與實(shí)踐、過程與結(jié)果的關(guān)系，緊跟時(shí)代步伐，堅(jiān)持以素質(zhì)培養(yǎng)為基準(zhǔn)，將傳授知識(shí)與提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力有機(jī)融合，科研思維始終貫穿于整個(gè)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)。

2 課程內(nèi)容體系建設(shè)

從開展科學(xué)研究的思路和角度出發(fā)，對(duì)開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目逐個(gè)進(jìn)行研究，堅(jiān)持基本知識(shí)、基本技能與研究意識(shí)兼顧培養(yǎng)的原則，注重實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的基礎(chǔ)性、科學(xué)性和時(shí)代性，提出每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的具體研究性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求。

在注重對(duì)學(xué)生進(jìn)行基本知識(shí)、基本方法、基本技能訓(xùn)練的同時(shí)，積極引入和自主開發(fā)物理思想鮮明、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容貼近現(xiàn)代生活、實(shí)驗(yàn)手段先進(jìn)、能夠反映現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展與進(jìn)步的綜合性、研究性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

2005年起陸續(xù)將自主研制開發(fā)的“金屬薄膜的制備”、“金屬薄膜厚度的測(cè)量”、“金屬薄膜電阻率的測(cè)量”、“磁性薄膜的磁電阻測(cè)量”、“金屬薄膜生長(zhǎng)過程動(dòng)態(tài)特性監(jiān)測(cè)”、“薄膜應(yīng)力測(cè)量”、“薄膜材料電容率測(cè)量”、“磁場(chǎng)特性研究”等系列實(shí)驗(yàn)引入普通物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)。這一系列實(shí)驗(yàn)各有重點(diǎn)，內(nèi)容互有相關(guān)。每個(gè)實(shí)驗(yàn)既可獨(dú)立進(jìn)行，也可組成一個(gè)大的研究性實(shí)驗(yàn)課題。這些自主研發(fā)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是科研向教學(xué)轉(zhuǎn)化的成果，它們不僅物理現(xiàn)象豐富、內(nèi)容新穎，對(duì)學(xué)生有很強(qiáng)的吸引力，還具有很好的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可拓展性和研究性教學(xué)理念可實(shí)踐性。通過恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)設(shè)計(jì)，教師可以依據(jù)科研創(chuàng)新的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，指導(dǎo)學(xué)生觀察和分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生提出問題、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、開展具有多樣性、研究性的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐，逐步培養(yǎng)其進(jìn)行科學(xué)研究的實(shí)踐能力。教師引導(dǎo)和鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中對(duì)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐中遇到的現(xiàn)象和問題進(jìn)行討論，許多學(xué)生以小論文的形式完成自己的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)在形式上和操作上更貼近教師指導(dǎo)學(xué)生做科研課題研究。

3 教材建設(shè)

為了更好地進(jìn)行研究性教學(xué)，編寫了滲透自主性、研究性教學(xué)理念的實(shí)驗(yàn)教材《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教程》。教材中每個(gè)實(shí)驗(yàn)提出了學(xué)生預(yù)習(xí)時(shí)要搞清楚的基本問題或關(guān)鍵問題。每個(gè)實(shí)驗(yàn)都設(shè)有研究性題目，這些研究性題目是教師根據(jù)多年的教學(xué)實(shí)踐，在考慮了大學(xué)一、二年級(jí)學(xué)生的知識(shí)水平、實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)條件的基礎(chǔ)上提出的，能夠給予學(xué)生更多自由、自主探索的空間。

4 教學(xué)組織模式創(chuàng)新

4.1 研究性教學(xué)層次化

在全體學(xué)生都需要完成的基本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容方面，在教學(xué)中首先提出要研究的問題，提示學(xué)生為了研究這些問題，需要從哪些方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，要考慮的影響因素有哪些，進(jìn)而擬好研究方案與實(shí)驗(yàn)步驟。通過這些內(nèi)容的教學(xué)，即使學(xué)生掌握了基本知識(shí)與基本實(shí)驗(yàn)技能，也滲透了研究性意識(shí)的培養(yǎng)和研究性思維的養(yǎng)成。

每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中提出一個(gè)或數(shù)個(gè)研究性題目，作為第二層次供學(xué)有余力和對(duì)物理實(shí)驗(yàn)有興趣的同學(xué)選擇，這些題目凝聚了物理實(shí)驗(yàn)課程組任課教師多年的教學(xué)研究和科學(xué)研究的經(jīng)驗(yàn)，充分考慮了學(xué)生的知識(shí)水平和實(shí)驗(yàn)技能，使學(xué)生可以獨(dú)立開展研究。

開設(shè)適合低年級(jí)學(xué)生的研究性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目模塊作為第三層次，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分成兩類，一類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目提供較為具體的研究思路與路線，幫助學(xué)生進(jìn)入研究性課題，第二類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目則僅給出研究課題，完全由學(xué)生提出研究方案。第三層次的研究型教學(xué)也吸引了部分有能力、有興趣的低年級(jí)學(xué)生盡早地參與到本科生創(chuàng)新實(shí)踐以及科研實(shí)踐中。

4.2 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)行套餐制

全面實(shí)施開放式教學(xué)，網(wǎng)絡(luò)選課，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)行套餐制，不同專業(yè)學(xué)生根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)、自己興趣選擇不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目組合開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)，保證教學(xué)資源充分利用的同時(shí)也滿足了個(gè)性化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要。

4.3 必修與選修相結(jié)合

為了滿足對(duì)研究性物理實(shí)驗(yàn)有濃厚興趣的工科學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)的要求，我們將近代物理實(shí)驗(yàn)Ⅰ中實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目作為公共選修課向工科學(xué)生開放，為其提供了解現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與測(cè)試手段的基本原理、提高實(shí)驗(yàn)技能的機(jī)會(huì)。

4.4 多種培養(yǎng)方式并舉，開辟第二課堂

多種培養(yǎng)方式并舉，構(gòu)建突破課堂邊界的大學(xué)習(xí)系統(tǒng)，把課內(nèi)與課外有機(jī)地結(jié)合起來。鼓勵(lì)教師指導(dǎo)本科生創(chuàng)新項(xiàng)目，吸引學(xué)生走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行相應(yīng)的科學(xué)研究，接受科研訓(xùn)練。鼓勵(lì)學(xué)生利用物理實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽，大學(xué)生課外學(xué)術(shù)實(shí)踐競(jìng)賽等平臺(tái)，運(yùn)用已學(xué)到的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能走出實(shí)驗(yàn)室去解決相關(guān)的實(shí)際問題，提高學(xué)生的綜合實(shí)踐能力及綜合素質(zhì)。

4.5 建立基于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的資源集成系統(tǒng)，支撐研究性學(xué)習(xí)

建立與研究性教學(xué)相適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái)，營(yíng)造濃厚的研究性學(xué)習(xí)的氛圍。通過平臺(tái)，學(xué)生可進(jìn)行教學(xué)資料與文獻(xiàn)查閱、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、網(wǎng)上答疑、電子課件下載、課堂教學(xué)錄像觀看等多種活動(dòng)，學(xué)生也可以隨時(shí)到實(shí)驗(yàn)室與指導(dǎo)教師面對(duì)面交流和討論，使物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)在時(shí)間上和空間上得到延伸。

5 考核方式創(chuàng)新

建立適合研究性教學(xué)方式的“全過程－立體化”考核辦法。注重對(duì)整個(gè)學(xué)習(xí)過程中學(xué)生學(xué)習(xí)情況的評(píng)定，明確地把實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)作為課程成績(jī)?cè)u(píng)定的組成部分，實(shí)驗(yàn)報(bào)告批改注重?cái)?shù)據(jù)處理、討論分析，增加分?jǐn)?shù)比重，期末考試采取多樣形式，如口頭報(bào)告、筆試＋口頭報(bào)告、筆試＋實(shí)驗(yàn)操作、新實(shí)驗(yàn)考核等。

6 結(jié)束語

經(jīng)過多年的實(shí)踐表明，在面向人數(shù)眾多的大一、大二低年級(jí)學(xué)生的普通物理實(shí)驗(yàn)中，引入科學(xué)研究的思維方式，開展研究性教學(xué)，教學(xué)理念先進(jìn)，受益面大，學(xué)生的學(xué)科知識(shí)水平、實(shí)驗(yàn)的積極性、自主學(xué)習(xí)能力、科學(xué)研究的意識(shí)顯著提高，能有效地提高教學(xué)質(zhì)量，對(duì)于培養(yǎng)研究型、創(chuàng)新型復(fù)合人才有著重要的意義。

[1]丁紅勝，董軍軍，吳平.綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)思路探討[J].大學(xué)物理，2007，26（5）：44－47.

[2]吳平，邱宏，黃筱玲，等.金屬薄膜制備及物性測(cè)量系列實(shí)驗(yàn)[J].大學(xué)物理，2006，25（5）：39－41.

[3]黃筱玲，田躍，邱宏，等.將濺射鍍膜及薄膜生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)引入普通物理實(shí)驗(yàn)[J].物理實(shí)驗(yàn)，2005，25（5）：28－30.

[4]吳平.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[5]邱宏，吳平，王鳳平，等.把“四探針測(cè)量金屬薄膜電阻率”引入普通物理實(shí)驗(yàn)[J].大學(xué)物理，2004，23（5）：59－42.

[6]吳平，邱宏，孫旭貴，等.將科學(xué)研究的思維方式引進(jìn)普通物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2003，20（1）：73－75.

[7]邱宏，惠曉薇.在普通物理實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和科研開發(fā)能力[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2003，20（3）：96－98.