張曉蘭

（黑龍江科技學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150027）

0 引言

著名諾貝爾物理學(xué)獎獲得者丁肇中教授認為“任何理論沒實驗證明是沒有用的，實驗可以推翻理論，但理論絕對不能推翻實驗”。這也簡明扼要的概述了實驗的重要性。大學(xué)物理實驗是大學(xué)生進入大學(xué)后的第一門實踐性課程，是培養(yǎng)學(xué)生“動手能力”的必修基礎(chǔ)課。這種能力不僅是實驗操作能力，更重要的是創(chuàng)造性思維能力。實驗教學(xué)的目的是讓學(xué)生學(xué)習(xí)實驗測量方法、科學(xué)思維方法和科學(xué)研究的基本方法。它對于學(xué)生能力培養(yǎng)和科學(xué)素質(zhì)訓(xùn)練所起的作用是其它課程難以替代的?，F(xiàn)如今，大學(xué)物理實驗又是工程技術(shù)的一個主要基礎(chǔ)。這是由于在工程技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展過程中，大多數(shù)操作方法與測量的技巧都是建立在大學(xué)物理實驗操作技術(shù)上的。與此同時，大學(xué)物理實驗中，諸多測量原理、技術(shù)、處理數(shù)據(jù)的方法等都能夠直接應(yīng)用到工程技術(shù)領(lǐng)域當中。然而，在當前大學(xué)物理實驗教學(xué)仍存在許多問題，針對存在的問題，探討基于CDIO 工程教育理念的大學(xué)物理實驗教學(xué)改革，對培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)技能和工程能力具有重要意義。

1 關(guān)于對大學(xué)物理實驗教學(xué)現(xiàn)狀分析

通常對大學(xué)物理實驗中諸多驗證性實驗、認證性實驗等探究所占的比例是非常大的，因此，導(dǎo)致和產(chǎn)品設(shè)計與生產(chǎn)等諸多工程環(huán)境都無任何的關(guān)聯(lián)，這樣一來，學(xué)生在最容易獲得工程經(jīng)驗階段相反收獲是最小的。除此之外，在大學(xué)物理實驗教學(xué)中，未把個人能力、職業(yè)素質(zhì)、團隊合作精神等能力培養(yǎng)都融入到課程教學(xué)當中。然而，在大學(xué)物理實驗課的傳統(tǒng)教學(xué)中，教學(xué)方法也是簡單的灌輸式。不論是驗證性的實驗，還是綜合性的實驗，或者設(shè)計性的實驗，首先每次實驗時都是由老師講解實驗原理和步驟、注意事項等，然后學(xué)生按照老師的講授或?qū)嶒炛v義要求進行操作,利用實驗儀器測試出數(shù)據(jù)，最后寫出實驗報告。整個實驗教學(xué)都是圍繞教師而展開的，學(xué)生僅僅是被動地參與，灌輸?shù)某煞侄?，啟發(fā)性內(nèi)容少。雖然這種方式對加深學(xué)生對理論知識學(xué)習(xí)、提高實踐操作能力等都是極其有效的，然而，上述實驗方式強調(diào)學(xué)生嚴格按照既定設(shè)計對已有知識進行確認，這樣一來，導(dǎo)致學(xué)生積極、主動探索解決方案過程便完全被忽略了，束縛了學(xué)生科學(xué)思維能力的發(fā)展，不利于培養(yǎng)學(xué)生的科研素質(zhì)和創(chuàng)新能力。另外，在很多的實驗項目中，一些實驗儀器一般都集成化、箱式化，實驗儀器設(shè)計十分成熟，學(xué)生操作起來相對簡單，學(xué)生實驗時只是測試一些簡單的數(shù)據(jù)。而對實驗設(shè)計思想與方法選擇、測試手段與故障診斷方法的完善、結(jié)論驗證等關(guān)鍵環(huán)節(jié)都逐漸被淡化。其結(jié)果是學(xué)生在完成相應(yīng)的實驗操作之后，盡管會獲得一些相關(guān)知識，但是卻未能充分發(fā)揮出學(xué)生積極性與主動性，與此同時，學(xué)生溝通能力與合作能力都沒有得到很大程度提升。

因此，在大學(xué)物理實驗課中，其主要是培養(yǎng)的大多數(shù)都是知識型學(xué)生。那么如何真正將“知識型學(xué)生”轉(zhuǎn)變成“創(chuàng)新型學(xué)生”，這樣一來，能夠為社會培養(yǎng)一大批專業(yè)技能較強且素質(zhì)偏高的創(chuàng)新型學(xué)生，從而增強學(xué)生的團隊合作精神，因此，這為當前各類高校所要解決的首要問題，但是，當前CDIO 工程教育理念成為解決上述問題的一個有效措施。國內(nèi)外的經(jīng)驗都表明，CDIO的理念和方法適合工科教育教學(xué)過程中的各個環(huán)節(jié)。

2 CDIO工程教育理念是近幾年國際工程教育改革取得的一巨大成果

自2000年開始，目前已經(jīng)有四所大學(xué)成立了一國際性研究中心，同時由Knut and Alice Wallenberg 基金會約2000 完美元的資助。在經(jīng)過長達四年的探究，提出了SDIO 工程教育理念，此外，還建立了一個以CDIO 命名的國際合作組織。事實上，此次改革CDIO 改革教育目標目的是要將學(xué)生培養(yǎng)成為一個可以熟練掌握技術(shù)基礎(chǔ)知識的高素質(zhì)人才，并且能夠指導(dǎo)新產(chǎn)品與新系統(tǒng)開發(fā)以及運行；而且全面了解技術(shù)研究和發(fā)展對社會的影響。實際上，CDIO是構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)以及運作4個英文單詞的縮寫，為學(xué)生提供實踐、理論課程之間有機知識關(guān)聯(lián)的教學(xué)情景、鼓勵學(xué)生以主動的方式學(xué)習(xí)工程。

CDIO 工程教育理念為“做中學(xué)”與“基于項目教育與學(xué)習(xí)”的一種集中概括與抽象表達。而將“做中學(xué)”學(xué)習(xí)方式應(yīng)用在大學(xué)物理實驗教學(xué)中，這樣一來，此項傳統(tǒng)實驗課便將傳統(tǒng)與現(xiàn)代教學(xué)方法緊密結(jié)合在一起，不斷培養(yǎng)和提高學(xué)生整體素質(zhì)以及綜合能力。

3 結(jié)合CDIO工程教育理念改革的大學(xué)物理實驗教學(xué)

在大學(xué)物理實驗內(nèi)容上壓縮驗證性實驗，增加綜合性、設(shè)計性實驗的比重。有關(guān)電子信息、超導(dǎo)技術(shù)、納米技術(shù)等項目應(yīng)盡量開設(shè)，使實驗課程緊跟時代、科技發(fā)展、緊貼現(xiàn)實生活，增強實用價值，在提高科技含量的同時激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，為使學(xué)生能夠盡早地成為優(yōu)秀的工程技術(shù)人才打下堅實的基礎(chǔ)。減少必做實驗項目，增加選做實驗項目。我校設(shè)置公共基礎(chǔ)實驗課之外，又結(jié)合專業(yè)特色設(shè)置特色物理實驗課程。例如：電路設(shè)計實驗、光纖傳感實驗等。結(jié)合計算機專業(yè)設(shè)置仿真實驗系統(tǒng)以及實驗數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)應(yīng)用等。由于這些特色實驗課程與學(xué)生的本專業(yè)培養(yǎng)相結(jié)合，深受學(xué)生的歡迎。這樣做不僅便于因材施教原則的貫徹，而且又培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力與實踐操作能力，最終達到培養(yǎng)實踐型人才目標。在實驗教學(xué)中要以學(xué)生為中心，采用啟發(fā)式、案例式等教學(xué)方法，注重培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。

大學(xué)四年的學(xué)習(xí)畢竟是短暫的，學(xué)生要掌握的應(yīng)該是學(xué)習(xí)的方法，而不僅僅是具體的內(nèi)容。具有了自主學(xué)習(xí)的能力，掌握了獲得知識的方法，也就具有了終身學(xué)習(xí)的能力。在實驗教學(xué)中,注意所使用實驗儀器不要太智能化，因為儀器智能化后，往往是幾個按鍵就能解決問題，學(xué)生動手的機會大大減少，得不到應(yīng)有的鍛煉和提高。

在大學(xué)物理實驗教學(xué)中，選出一些品學(xué)兼優(yōu)且又有能力的學(xué)生參與實驗室建設(shè)與科研工作，教師正確指導(dǎo)學(xué)生進行科研工作，這樣一來，教師既可以對科學(xué)發(fā)展的最新動態(tài)進行全面了解，而且又能掌握學(xué)科帶來新成果，并且更有利于將教學(xué)深度予以深化，切實提高教學(xué)質(zhì)量與效果，更便于學(xué)生在實踐工作中詮釋構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)和運作過程，不斷激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，并且又能提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題以及解決問題的能力。但是，教師指導(dǎo)學(xué)生對科研項目進行研究必須十分得當，其科研項目體現(xiàn)出教學(xué)內(nèi)容和工程技術(shù)應(yīng)用緊密結(jié)合特點，從而賦予現(xiàn)代發(fā)展氣息。除此之外，學(xué)生在參與教研項目后，又能提高學(xué)生綜合能力，并且最終實現(xiàn)“做中學(xué)”目的。比如：我校大學(xué)物理實驗室讓部分學(xué)生參與開發(fā)教學(xué)軟件、制定多媒體課件、仿真設(shè)計等。因此，教師應(yīng)該在大學(xué)物理實驗教學(xué)當中，結(jié)合實驗讓同學(xué)們把每一個實驗當作CDIO 的一個項目來進行學(xué)習(xí)。首先將全班學(xué)生以團隊的形式劃分成若干個實驗小組，使學(xué)生從實驗的預(yù)習(xí)、設(shè)計實驗方案、實驗操作、分析檢測、數(shù)據(jù)處理到結(jié)題報告以至答辯等各個環(huán)節(jié)得到一次較為全面的綜合性科研訓(xùn)練。在實驗過程中，不但能夠促使學(xué)生體驗到團隊協(xié)作的意義，而且還為培養(yǎng)學(xué)生工程實際應(yīng)用能力奠定了一定的基礎(chǔ)。在此過程當中，不能只是提供給學(xué)生一些長期使用的設(shè)計方案作參考，而是為學(xué)生提供大量有價值的理論知識，利用實驗室已有的儀器與設(shè)備，再通過到圖書館、網(wǎng)絡(luò)等多種途徑查閱相關(guān)的資料，由學(xué)生獨立設(shè)計實驗方案，并且在實驗之前，要對實驗結(jié)果進行深入探討。在實驗室當中，教師只需要為學(xué)生講解一些關(guān)于儀器、設(shè)備使用方法，其具體的操作、實驗實施以及實驗運行結(jié)果都要在報告中體現(xiàn)出來。以一具體大學(xué)物理實驗，從而使學(xué)生能夠真正領(lǐng)會到CDIO 所包含的內(nèi)容，進而不斷提高學(xué)生CDIO 能力。在條件允許以及確保學(xué)生安全的情況下，能夠允許學(xué)生出現(xiàn)驗證性錯誤，這樣一來，能夠避免教師糾正學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、查找原因以及解決問題等培養(yǎng)環(huán)節(jié)的缺少，然而，此種能力培養(yǎng)是在工程實踐中極其重要的一部分內(nèi)容。在將項目完成之后，既能使學(xué)生達到基礎(chǔ)知識教學(xué)要求，而且又能使學(xué)生在實踐操作中，提高溝通、團隊合作以及正確表述文字能力等，同時，又能夠拓寬學(xué)生視野范圍，增強學(xué)生創(chuàng)新意識，激發(fā)學(xué)生不斷進行創(chuàng)新。

4 結(jié)束語

大學(xué)物理實驗是實踐性較強的課程，因此，學(xué)生在最初學(xué)習(xí)階段，其積極性與主動性是非常高的，然而，若實驗教學(xué)方法不夠科學(xué)、合理，那么勢必會對學(xué)生積極性產(chǎn)生一定影響。因此，我們必須在CDIO工程教育理念的正確指導(dǎo)之下，將學(xué)生作為教學(xué)的中心，使學(xué)生對所學(xué)知識有更深的了解，從而收到良好的教學(xué)效果。

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