張 楊，孫晶華，李慶波，朱 正，王 朔

(哈爾濱工程大學(xué)，黑龍江哈爾濱 150001)

“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”是我國(guó)高等理工科院校必開(kāi)的一門(mén)基礎(chǔ)課程，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)和創(chuàng)新能力的基石。

哈爾濱工程大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心中心每年承擔(dān)全校40個(gè)理工科專(zhuān)業(yè)，111個(gè)班級(jí)，3 300名學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，是全校覆蓋專(zhuān)業(yè)最廣，學(xué)生受益面最大的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心。

中心依據(jù)我國(guó)現(xiàn)階段經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)人才培養(yǎng)的需要及我校堅(jiān)持“培養(yǎng)具有堅(jiān)定信念與創(chuàng)新精神，視野寬、基礎(chǔ)厚、能力強(qiáng)、素質(zhì)優(yōu)的可靠頂用之才”的目標(biāo)，確立了中心的建設(shè)指導(dǎo)思想:以培養(yǎng)適應(yīng)新世紀(jì)科技發(fā)展要求的高素質(zhì)人才為宗旨，以轉(zhuǎn)變教育觀念和教育思想為先導(dǎo)，以培養(yǎng)學(xué)生具備綜合的科學(xué)素質(zhì)和創(chuàng)新精神為目標(biāo)，以課程體系、課程內(nèi)容和教學(xué)模式的改革和建設(shè)為核心，創(chuàng)建國(guó)內(nèi)一流的、體現(xiàn)研究型大學(xué)的物理實(shí)驗(yàn)課程體系和實(shí)踐教學(xué)支撐平臺(tái)［1］。

經(jīng)過(guò)多年的教學(xué)實(shí)踐，結(jié)合自身情況，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中形成了“強(qiáng)化基礎(chǔ)、注重能力、突出創(chuàng)新”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念，明確了培養(yǎng)“知識(shí)、能力、素質(zhì)”全面發(fā)展的創(chuàng)新型人才的目標(biāo)。并依此搭建了三個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái):好奇心喚醒平臺(tái)、科學(xué)素質(zhì)養(yǎng)成平臺(tái)、創(chuàng)新與探索實(shí)踐平臺(tái)。

1 基于創(chuàng)新人才培養(yǎng)的教學(xué)改革

1．1 建設(shè)課程系列化、結(jié)構(gòu)層次化、項(xiàng)目模塊化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

從人才培養(yǎng)體系整體出發(fā)，以能力培養(yǎng)為主線，建設(shè)課程系列化、結(jié)構(gòu)層次化、項(xiàng)目模塊化的科學(xué)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系［3］。加強(qiáng)綜合性、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，構(gòu)建與理論教學(xué)既有機(jī)結(jié)合又相對(duì)獨(dú)立，與科研、工程、實(shí)際應(yīng)用密切聯(lián)系的教學(xué)內(nèi)容。

結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，編寫(xiě)《物理演示實(shí)驗(yàn)》和《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》系列物理實(shí)驗(yàn)教材。從教學(xué)目的出發(fā)，每本教材都將其教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行凝練，這樣做的目的就是時(shí)時(shí)提醒教師和學(xué)生，不僅“教”要明確“教”的目標(biāo)，而且“學(xué)”要明確“學(xué)”的目的。教材內(nèi)容上打破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教材的編寫(xiě)方式，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)與高級(jí)科普讀物有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，不僅進(jìn)一步豐富了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，而且還解讀實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、原理背后的歷史故事、緣由發(fā)展和在日常生活或國(guó)防科技領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用等內(nèi)容，由一個(gè)個(gè)生動(dòng)的范例和詳細(xì)的講解將學(xué)生的好奇心喚醒，真正對(duì)該實(shí)驗(yàn)內(nèi)容產(chǎn)生興趣，積極主動(dòng)地關(guān)注實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象背后的物理學(xué)原理［4-5］。在每個(gè)實(shí)驗(yàn)中，以各種物理現(xiàn)象、歷史、科學(xué)家小傳為背景，增加了對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)在生產(chǎn)實(shí)踐、生活和科研方面的應(yīng)用。使學(xué)生初步窺視那些物理學(xué)原理所導(dǎo)致的影響人類(lèi)發(fā)展進(jìn)程的巨大應(yīng)用。為了使教材具有更好的可讀性，教材采用了彩版印刷。在編排方面，注重版面設(shè)計(jì)，圖文并茂，給人以賞心悅目的感覺(jué)。在內(nèi)容的敘述上，力求做到生動(dòng)形象、通俗易懂，更多地強(qiáng)調(diào)物理圖像和物理學(xué)思想，使學(xué)生在欣賞和快樂(lè)的過(guò)程中體驗(yàn)并學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)［2-6］，見(jiàn)圖1。

圖1 課程結(jié)構(gòu)圖

1．2 建立分大類(lèi)教學(xué)體系為學(xué)生提供自由、自主的學(xué)習(xí)環(huán)境

依托學(xué)?！皩?shí)驗(yàn)室綜合管理系統(tǒng)”，對(duì)不同的大類(lèi)專(zhuān)業(yè)分套餐排課，針對(duì)不同專(zhuān)業(yè)的學(xué)生給出不同的套餐和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的選擇建議，由學(xué)生自主選擇上課時(shí)間和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。在每一套餐中，為學(xué)生提供充足的、優(yōu)質(zhì)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目菜單供學(xué)生選擇?？紤]不同專(zhuān)業(yè)的共性需要，在不同套餐中的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目允許交叉［4］。同時(shí)為滿足個(gè)性化需求，允許跨模塊選擇。

同時(shí)建立以學(xué)生為中心，采取“時(shí)間、內(nèi)容和空間”上全方位開(kāi)放的教學(xué)模式。在時(shí)間上，學(xué)生可以自主選擇上課時(shí)間。在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上，開(kāi)設(shè)足夠多的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，供學(xué)生選擇與本專(zhuān)業(yè)密切聯(lián)系的應(yīng)用性綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。實(shí)驗(yàn)允許反復(fù)、失敗重做，鼓勵(lì)做得深入，鼓勵(lì)實(shí)驗(yàn)研究，并有加分。在空間上，通過(guò)科技創(chuàng)新、科技競(jìng)賽等多種教學(xué)組織形式，以合作式、研究式為主的學(xué)習(xí)方式，拓展學(xué)生進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)的空間。學(xué)生可以通過(guò)課堂內(nèi)外、實(shí)驗(yàn)室內(nèi)外、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、圖書(shū)館、虛擬實(shí)驗(yàn)室等多種方式進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，突破了傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)室空間的約束。高水平的研究是實(shí)驗(yàn)教學(xué)充滿活力的源泉。教學(xué)中鼓勵(lì)學(xué)生把學(xué)習(xí)與研究結(jié)合起來(lái)，在學(xué)習(xí)中研究、研究中學(xué)習(xí)，寓教于研，鼓勵(lì)師生思維相互碰撞，擦出火花，提出問(wèn)題。其中一些可深入探討的課題已獲得學(xué)校的實(shí)驗(yàn)立項(xiàng)和大學(xué)生科技創(chuàng)新立項(xiàng)的資助［5］。通過(guò)啟發(fā)與引導(dǎo)，把研究型教學(xué)和自主式學(xué)習(xí)的思想貫穿物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的始終。

1．3 基于MOOC理念建立教師、學(xué)生雙向無(wú)線測(cè)評(píng)系統(tǒng)

學(xué)生對(duì)教師教學(xué)效果和教學(xué)能力的評(píng)價(jià)是促進(jìn)教學(xué)相長(zhǎng)的重要舉措，與理論課期末網(wǎng)絡(luò)評(píng)分不同，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的評(píng)價(jià)需要課堂上進(jìn)行評(píng)價(jià)，但是傳統(tǒng)的填表等評(píng)價(jià)方法使得學(xué)生在教師的教學(xué)效果和教學(xué)能力存在質(zhì)疑的時(shí)候也往往不敢表達(dá)自己真實(shí)的意愿，因此要想獲得學(xué)生實(shí)驗(yàn)教師教學(xué)教學(xué)效果和教學(xué)能力的客觀評(píng)價(jià)，必須借助新的評(píng)價(jià)方法和評(píng)價(jià)系統(tǒng)［6］。借助無(wú)線通信技術(shù)，發(fā)展一種基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的手持式教學(xué)效果評(píng)價(jià)系統(tǒng)，使得學(xué)生能夠敢于客觀的評(píng)價(jià)教學(xué)效果，同時(shí)教師對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行時(shí)時(shí)評(píng)測(cè)，實(shí)現(xiàn)教師、學(xué)生雙向評(píng)價(jià)，教師測(cè)評(píng)不合格的學(xué)生要重做，學(xué)生測(cè)評(píng)不合格的教師要進(jìn)行整改。

1．4 探索物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新基地建設(shè)

科技創(chuàng)新活動(dòng)是提升大學(xué)生創(chuàng)新能力的重要載體。高校擁有豐富的科技創(chuàng)新資源，學(xué)術(shù)思想活躍，學(xué)科門(mén)類(lèi)齊全，成為知識(shí)傳承、創(chuàng)新實(shí)踐的主要基地［2］。創(chuàng)新基地的實(shí)驗(yàn)教師是從事創(chuàng)新工作的主體，要充分調(diào)動(dòng)每個(gè)教師的積極性和創(chuàng)造性，鼓勵(lì)實(shí)驗(yàn)中心的教師撰寫(xiě)學(xué)術(shù)論文和參加相關(guān)學(xué)術(shù)會(huì)議，與時(shí)俱進(jìn)，使教師不斷拓展研究領(lǐng)域，不斷增長(zhǎng)研究能力。同時(shí)學(xué)生的參與和熱情直接決定了創(chuàng)新基地的建設(shè)成效。因此，要以關(guān)注學(xué)生的實(shí)際發(fā)展為立足點(diǎn)，從學(xué)生的切實(shí)需求入手，通過(guò)相應(yīng)的激勵(lì)手段，提升學(xué)生參與科學(xué)研究的激情，夯實(shí)學(xué)生創(chuàng)新基地建設(shè)的基礎(chǔ)。為了讓學(xué)生真正體驗(yàn)科學(xué)研究，中心除了自己開(kāi)展物理演示儀器設(shè)計(jì)大賽外，還積極鼓勵(lì)學(xué)生參與全國(guó)性，國(guó)際性的科創(chuàng)大賽，讓學(xué)生大膽提出自己的設(shè)計(jì)理念，支持他們開(kāi)展有意義的研究與設(shè)計(jì)［7-8］。當(dāng)然，創(chuàng)新不能急功近利，基地的建設(shè)是一個(gè)長(zhǎng)期發(fā)展和積累的過(guò)程。

1．5 推進(jìn)研究型教學(xué)方法和考核方式

高水平的研究是實(shí)驗(yàn)教學(xué)充滿活力的源泉。教學(xué)中鼓勵(lì)學(xué)生把學(xué)習(xí)與研究結(jié)合起來(lái)，在學(xué)習(xí)中研究、研究中學(xué)習(xí)，寓教于研，鼓勵(lì)師生思維相互碰撞，擦出火花，提出問(wèn)題［8］。其中一些可深入探討的課題已獲得學(xué)校的實(shí)驗(yàn)立項(xiàng)和大學(xué)生科技創(chuàng)新立項(xiàng)的資助。通過(guò)啟發(fā)與引導(dǎo)，把研究型教學(xué)的思想貫穿物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的始終。

對(duì)于研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生自己查閱資料、分析消化，制定實(shí)驗(yàn)方案，動(dòng)手實(shí)施直到完成實(shí)驗(yàn)研究論文。教師只是啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。在此基礎(chǔ)上，鼓勵(lì)高年級(jí)學(xué)生自主設(shè)計(jì)有特色的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)定著重考核學(xué)生動(dòng)手能力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、綜合實(shí)踐能力，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)試、分析及處理能力，以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫(xiě)能力。考試內(nèi)容比平時(shí)的實(shí)驗(yàn)層次更高，以設(shè)計(jì)性、綜合性為主，開(kāi)拓學(xué)生視野，提升動(dòng)手能力［9-10］。同時(shí)，為配合個(gè)性化拔尖人才培養(yǎng)的目標(biāo)，學(xué)生可以申請(qǐng)期末考試免試。申請(qǐng)免試的學(xué)生除要取得平時(shí)的基本實(shí)驗(yàn)、綜合訓(xùn)練環(huán)節(jié)、專(zhuān)題討論課等教學(xué)環(huán)節(jié)的優(yōu)異成績(jī)外，還要選做由主講教師在不同教學(xué)階段布置的若干結(jié)合工程實(shí)際、著重創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)的免試題目，并根據(jù)實(shí)際情況獲得最終成績(jī)。

2 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)多年的教學(xué)實(shí)踐，結(jié)合自身情況，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中形成了“強(qiáng)化基礎(chǔ)、注重能力、突出創(chuàng)新”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念，明確了培養(yǎng)“知識(shí)、能力、素養(yǎng)”全面發(fā)展的拔尖型人才的目標(biāo)。在已有三大平臺(tái)的基礎(chǔ)上，不斷地進(jìn)行改革和探索:(1)建設(shè)有利于學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力培養(yǎng)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和與之相適應(yīng)的新體系物理實(shí)驗(yàn)系列教材。(2)提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，推行開(kāi)放式的考核方式。(3)由企業(yè)出資建立聯(lián)合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，支持大學(xué)生科技創(chuàng)新。(4)注重教學(xué)與科研相結(jié)合，有效地將科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容，自主設(shè)計(jì)研制有特色的、體現(xiàn)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革成果的新儀器，發(fā)揮國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的輻射作用。希望以上的改革和探索能給其他兄弟院校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提供一些參考和借鑒。

［1］ 王興邦．認(rèn)真總結(jié)，提升理念，凝練成果，突出特色，迎接國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心驗(yàn)收［J］．實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2010(4):1-5．

［2］ 李勇濤，董慧媛，等．工科高校大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新基地建設(shè)初探［J］．大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，2013(5):122-123．

［3］ 潘信吉．實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心可持續(xù)發(fā)展的研究與實(shí)踐［J］．實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2010(6):111-113．

［4］ 潘蕾．實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)的探索與實(shí)踐［J］．實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2005(2):89-91．

［5］ 韓忠，李田，彭華．改革大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系 建設(shè)示范性教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心［J］．實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2009(2):89-91，109．

［6］ 孫敬姝，劉倩，霍俊德．物理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與創(chuàng)新人才培養(yǎng)［J］．實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2003(1):82-84．

［7］ 李幼真，徐富新．物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的若干問(wèn)題及創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)的思考及實(shí)踐［J］．大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，2010(5):102-104．

［8］ 王震，丁永文．普通物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的“提出問(wèn)題”．物理實(shí)驗(yàn)［J］．2010(4):18-21．

［9］ 朱紅，王偉，原所佳．大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程考核方式的探索和實(shí)踐［J］．實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2011(4):108-111．

［10］李林，施蕓城，鐘宏杰．物理實(shí)驗(yàn)課不同考核方式的改革與實(shí)踐——操作考試的積極效應(yīng)最為明顯［J］．大學(xué)物理，2010(2):43-46．