劉烈　張朝民　吳建寶

摘 要：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要以教師設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生依據(jù)教師的要求去完成，這樣對(duì)學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新能力未得到充分體現(xiàn)和發(fā)揮，不利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立創(chuàng)新的能力。上海工程技術(shù)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心探索建設(shè)適合自身實(shí)際的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的平臺(tái)，通過創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)，將課堂教學(xué)進(jìn)一步在時(shí)間、空間和內(nèi)容上延伸，保護(hù)和延續(xù)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)大學(xué)低年級(jí)學(xué)生對(duì)科學(xué)研究的興趣，進(jìn)一步深化教學(xué)改革，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn) 建設(shè) 研究

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-3973（2013）007-180-02

1 研究背景

國(guó)外一些著名大學(xué)的物理實(shí)驗(yàn)課程具有教學(xué)主體開放性、教學(xué)方法和教學(xué)手段的多樣性、教學(xué)內(nèi)容的時(shí)代性等特點(diǎn)；突出物理實(shí)驗(yàn)“設(shè)計(jì)性、研究性、探索性”的教育功能。哥倫比亞大學(xué)和麻省理工學(xué)院的“upper division”的實(shí)驗(yàn)課，斯坦福大學(xué)、哈佛大學(xué)的“project”實(shí)驗(yàn)課程相當(dāng)于我們的設(shè)計(jì)性、探究性實(shí)驗(yàn)，其特點(diǎn)是注重為學(xué)生提供足夠的條件，學(xué)生自主選題、擬定實(shí)驗(yàn)方案、配置實(shí)驗(yàn)設(shè)備、測(cè)量數(shù)據(jù)、分析結(jié)果、完成報(bào)告，對(duì)實(shí)驗(yàn)的時(shí)間和最終結(jié)果不作硬性規(guī)定，學(xué)生可以根據(jù)自己的時(shí)間、能力及興趣來安排。許多學(xué)生每周要在實(shí)驗(yàn)室度過30多個(gè)小時(shí)，這種教學(xué)模式極大地提高了學(xué)生的興趣和積極性，培養(yǎng)了學(xué)生的科研能力和創(chuàng)新能力。目前我國(guó)許多高校加大了對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視和資金投入，從事實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教師在實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式和教學(xué)方法上不斷探索改革，大多將物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)分為：基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)等階段。但實(shí)驗(yàn)中主要還是以教師設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生依據(jù)老師的要求去完成，這樣對(duì)學(xué)生的綜合、創(chuàng)新能力未得到充分體現(xiàn)和發(fā)揮，不利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立創(chuàng)新的能力。目前許多高校也在探索適合自身情況創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的平臺(tái)建設(shè)和實(shí)踐。

2 大學(xué)物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)

2.1 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

上海工程技術(shù)大學(xué)的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程自1982年獨(dú)立設(shè)課以來，經(jīng)過不斷地教學(xué)改革和探索實(shí)踐，逐步建立并形成了一個(gè)以培養(yǎng)學(xué)生初步具有獨(dú)立科學(xué)實(shí)驗(yàn)工作能力為目的，符合原國(guó)家教委制定的《高等工業(yè)學(xué)校物理課程教學(xué)基本要求》的課程知識(shí)體系和教學(xué)體系。第一階段進(jìn)行“誤差基本理論與實(shí)驗(yàn)基本技術(shù)”和“基本實(shí)驗(yàn)”教學(xué)；第二階段進(jìn)行“科學(xué)實(shí)驗(yàn)的階段與過程”和“設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)”教學(xué)，學(xué)生自選實(shí)驗(yàn)課題，采用討論式教學(xué)，這是應(yīng)用實(shí)驗(yàn)理論，提高實(shí)驗(yàn)技能的階段，使學(xué)生在實(shí)踐與探索中增長(zhǎng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的能力。成績(jī)較為突出的學(xué)生進(jìn)入第三階段——?jiǎng)?chuàng)新實(shí)驗(yàn)（也稱“優(yōu)良答辯”），第三階段是創(chuàng)造性的運(yùn)用實(shí)驗(yàn)理論階段，并對(duì)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)進(jìn)行綜合考核的階段。學(xué)生自愿參加，自選課題，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，自己進(jìn)行實(shí)驗(yàn)獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并進(jìn)行總結(jié)并參加答辯。上海工程技術(shù)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的第三階段“創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)”（優(yōu)良答辯）實(shí)行了多年，在學(xué)生中也有較好的反響，他們認(rèn)為這樣的考試形式很新穎，是一個(gè)展現(xiàn)自己能力的舞臺(tái)。但是由于課時(shí)的限制，有些學(xué)生有很好的實(shí)驗(yàn)選題和創(chuàng)意，但由于實(shí)驗(yàn)的答辯的時(shí)間臨近期末考試，所以這些不錯(cuò)的選題卻因沒有足夠的時(shí)間展開便草草結(jié)束。

2.2 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)的研究目標(biāo)和內(nèi)容

為了讓“創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)”中產(chǎn)生的思想火花不因答辯結(jié)束而熄滅，讓這些學(xué)生的創(chuàng)新能力得到充分的發(fā)展，中心設(shè)想通過構(gòu)建大學(xué)物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的平臺(tái)，不僅可以對(duì)這樣的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)繼續(xù)加以引導(dǎo)，進(jìn)一步完善實(shí)驗(yàn)研究，將研究結(jié)果以論文形式公開發(fā)表，對(duì)他們創(chuàng)新思想也是一種肯定；有較好創(chuàng)意和實(shí)用價(jià)值的選題，可以鼓勵(lì)其向大學(xué)生創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目發(fā)展，使之轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新項(xiàng)目，其項(xiàng)目中采用的技術(shù)若具有新穎性、創(chuàng)造性和實(shí)用性，則鼓勵(lì)學(xué)生申請(qǐng)專利。

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)以本學(xué)科教學(xué)實(shí)驗(yàn)室為基礎(chǔ)，以開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)造性實(shí)踐能力為目的，為學(xué)生提供一個(gè)展現(xiàn)和發(fā)揮自身才能的空間和環(huán)境。創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)的內(nèi)容主要是創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的軟、硬件建設(shè)：軟件建設(shè)主要是進(jìn)行教師團(tuán)隊(duì)建設(shè)，組成創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)，進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐的指導(dǎo)，促進(jìn)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行和可持續(xù)發(fā)展；硬件建設(shè)主要是充分利用物理實(shí)驗(yàn)中心實(shí)驗(yàn)室的基本設(shè)施，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)平臺(tái)整合、添置儀器用具，探索構(gòu)建合理有效的硬件環(huán)境，促進(jìn)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的開展。

2.3 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)的實(shí)施步驟

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)軟件建設(shè)：教師指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)建設(shè)。根據(jù)教師專長(zhǎng)及興趣、教師和學(xué)生的雙向選擇，組建指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)，對(duì)學(xué)生在創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)。

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)硬件建設(shè)：對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心所屬物理實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有硬件設(shè)備進(jìn)行分析和整合，初步在力學(xué)、電學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、傳感器技術(shù)等實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建可進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的平臺(tái)。

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的應(yīng)用：學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行課題研究。課題的來源可以由學(xué)生自擬、教師根據(jù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)拓展設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)選題（物理學(xué)的發(fā)展歷史、前沿科技及物理學(xué)知識(shí)在工程技術(shù)及生活中的應(yīng)用等）或者其它可以利用該創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行研究的項(xiàng)目。在研究中，盡量利用已有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，鼓勵(lì)學(xué)生自制簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)器具、搭建實(shí)驗(yàn)裝置。

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開放：實(shí)行導(dǎo)師負(fù)責(zé)制，向創(chuàng)新課題小組學(xué)生開放。研究小組的活動(dòng)時(shí)間由學(xué)生自定，但需用實(shí)驗(yàn)室或器材應(yīng)事先與導(dǎo)師或相關(guān)人員預(yù)約。

圖1 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)框圖

3 大學(xué)物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)的成果

通過2個(gè)教學(xué)年的實(shí)踐，共指導(dǎo)學(xué)生完成大學(xué)生創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目“新型光學(xué)可視讀數(shù)裝置”、“光波導(dǎo)傳感器測(cè)量液體濃度研究”、“磁流體光強(qiáng)調(diào)制器”、“車輛識(shí)別及控制系統(tǒng)”、“氮分子激光器的性能提高”、“基于光波導(dǎo)的氣體檢測(cè)方法研究”、“納米管類電子元件的輸送性能研究”等7項(xiàng)市、校級(jí)項(xiàng)目的申請(qǐng)；完成了“用超聲光柵研究聲速與溶液濃度及溫度之關(guān)系”、“D葡萄糖溶液變旋現(xiàn)象的研究”、“N摻雜對(duì)zigzag型石墨烯納米帶德能帶結(jié)構(gòu)和運(yùn)輸性質(zhì)的影響”、“水立方薄膜（ETFT膜）導(dǎo)熱系數(shù)的確定”等10余篇研究論文；有1項(xiàng)發(fā)明專利已獲批準(zhǔn)、1項(xiàng)實(shí)用新型專利已在申請(qǐng)。

4 結(jié)語

實(shí)踐教育是上海工程技術(shù)大學(xué)的優(yōu)良傳統(tǒng)和特色，是學(xué)校創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系的重要組成部分。學(xué)校非常重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作，在校長(zhǎng)的直接領(lǐng)導(dǎo)下，成立實(shí)踐教學(xué)專家指導(dǎo)委員會(huì)，完善和協(xié)調(diào)實(shí)踐教學(xué)工作、實(shí)驗(yàn)室開放和創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)。對(duì)學(xué)生的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，參與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的學(xué)生對(duì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)給予肯定，學(xué)生對(duì)自己的研究項(xiàng)目非常感興趣，尤其是看到自己的論文獲得發(fā)表；大學(xué)生創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目獲得批準(zhǔn)、項(xiàng)目完成；有些技術(shù)還可以申請(qǐng)專利，他們都有一種成功的自豪。通過大學(xué)物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)的研究與探索，教師將課堂教學(xué)進(jìn)一步在時(shí)間、空間和內(nèi)容上延伸，保護(hù)和延續(xù)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)大學(xué)低年級(jí)學(xué)生對(duì)科學(xué)研究的興趣，在高等教育大眾化的同時(shí)，能因材施教，重視學(xué)生的個(gè)性化教育，使學(xué)生的創(chuàng)造力得到應(yīng)有的發(fā)揮，從而進(jìn)一步深化教學(xué)改革、創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。

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