郭陽雪　孔祥洪　王蕊麗

摘要：本文通過分析大學物理實驗教學改革過程中遇到的一些問題，對創(chuàng)新性拔尖人才培養(yǎng)模式進行了探索，提出了創(chuàng)新拔尖人才的教學模式，旨在通過研究性設(shè)計實驗的有效實施，讓真正有思想、有創(chuàng)意、愛拼搏的學生在通識性教育中脫穎而出，成為具有合理知識結(jié)構(gòu)、較強創(chuàng)新能力和實踐能力的拔尖人才。

關(guān)鍵詞：大學物理實驗；創(chuàng)新拔尖人才；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）33-0235-02

一、引言

物理學是觀察、實驗和思維相結(jié)合的產(chǎn)物，它集嚴密性、精確性以及創(chuàng)造力和想象力于一體，具有邏輯性強、科學思想豐富、研究方法多的學科特點，對培養(yǎng)優(yōu)秀的拔尖人才具有不可估量的作用。大學物理實驗涉及的內(nèi)容從經(jīng)典物理到現(xiàn)代物理學，跨度大，覆蓋面廣，包含著豐富的實驗方法、實驗手段和實驗思想，并能提供綜合性很強的基本實驗技能的訓練，它在整個教學過程中對培養(yǎng)學生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力方面占有十分重要的地位。本文對當前大學物理實驗課在培養(yǎng)創(chuàng)新拔尖人才方面遇到的困境進行了分析和探討，根據(jù)本校的教學改革經(jīng)驗，提出了以研究性設(shè)計實驗為抓手，大學物理實驗和現(xiàn)代科學技術(shù)相融合，在通識性教育的基礎(chǔ)上，夯實學生的學習根基，擴展學生的知識視野，達到培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識的目的，使具有創(chuàng)新思維的拔尖學生在本科學習中脫穎而出。

二、大學物理實驗教學培養(yǎng)創(chuàng)新拔尖人才面臨的困境

（一）物理實驗教學不能夠與時俱進

大學物理實驗內(nèi)容量之大，涵蓋面之廣是其他學科無法比擬的，因此大學物理實驗在拓展學生的知識視野方面起著非常重要的作用，然而大學物理實驗由于受到學校經(jīng)濟條件和學科發(fā)展方針的限制，實驗設(shè)備更新緩慢，不能適應(yīng)學科技術(shù)發(fā)展的需要，導致經(jīng)典性實驗偏多，部分內(nèi)容陳舊，有關(guān)當前科學技術(shù)和研究前沿的實驗內(nèi)容相對缺乏，物理實驗的設(shè)置比較單一，綜合性、設(shè)計性實驗較少，與科研、生產(chǎn)和生活貼近的內(nèi)容較少，實驗教學內(nèi)容與現(xiàn)代社會的需要、以及對創(chuàng)新人才培養(yǎng)的要求不相適應(yīng)等。在當前實驗條件下，實驗的教學模式、教學方法的改進都受到較大的限制，致使大學物理實驗難以培養(yǎng)學生學習的主動性和獨立性，激勵不了學生的學習興趣，嚴重阻礙了學生學習的積極性、創(chuàng)造性，不利于創(chuàng)新拔尖人才的培養(yǎng)。

（二）學生量多，基礎(chǔ)參差不齊

大學物理實驗是一門大學必修的基礎(chǔ)課程，面向全校所有理工科學生，由于近幾年我國高等學校招生規(guī)模的擴大，必修物理實驗課的人數(shù)顯著增加，而投入的教學經(jīng)費有限，教學資源異常緊張，首先表現(xiàn)在師資力量比較薄弱，實驗教師在實驗教學上連軸轉(zhuǎn)，難以投入更多的時間和精力搞創(chuàng)新實驗的設(shè)計和指導，實驗設(shè)備的臺套數(shù)滿足不了日益增加的學生數(shù)。學生的物理基礎(chǔ)也是千差萬別，參差不齊，面對這樣的狀況，為了照顧到每一位學生，教師通常會采用傳統(tǒng)的教學模式，滿足一般的教學要求，保證每個同學都能夠得到普通的物理實驗技能的訓練，教學模式相對單一，忽略了學生的基礎(chǔ)差異和個性發(fā)展的需求不同，未能充分發(fā)揮學生自身優(yōu)勢，不利于培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新能力，因此，對物理實驗教學進行改革和創(chuàng)新，已迫在眉睫。

（三）傳統(tǒng)的教學模式不利于創(chuàng)新拔尖人才的培養(yǎng)

在非物理專業(yè)院校中，大學物理實驗的教學，學生通常是在老師的指導下，依照規(guī)定的實驗方法和步驟完成實驗。這種教學模式，對學生掌握實驗方法，驗證和加深對理論的理解有很好的效果，而對于培養(yǎng)學生獨立思考能力、獨立動手實踐能力、創(chuàng)新意識及創(chuàng)造能力的效果并不是很理想，更不適宜創(chuàng)新拔尖人才的培養(yǎng)。目前的實驗教學改革只能在不斷的探索和嘗試中進行，然而隨著科技的發(fā)展，對創(chuàng)新性拔尖人才需求的呼聲越來越高，為適應(yīng)社會的需要，科學技術(shù)的發(fā)展，探索培養(yǎng)創(chuàng)新拔尖人才的教學模式顯得非常重要。

三、創(chuàng)新拔尖人才培養(yǎng)模式探索

（一）改革優(yōu)化現(xiàn)有的課程內(nèi)容

為使大學物理實驗成為培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的課程載體，我校物理實驗中心近幾年來不斷的改進教學內(nèi)容，根據(jù)實驗室的現(xiàn)有實驗設(shè)備，將基礎(chǔ)實驗的內(nèi)容進行的外延和深掘，將傳統(tǒng)的驗證性、綜合性實驗的知識點和現(xiàn)代科學技術(shù)及相關(guān)專業(yè)相結(jié)合，開發(fā)出不同類型的設(shè)計性實驗和研究性實驗，使實驗教學內(nèi)容有了層次性的變化，由淺入深，既兼顧了基礎(chǔ)通識性教學又滲透了專業(yè)性、前沿性的內(nèi)容。比如超聲波的實驗，作為基礎(chǔ)實驗只要求學生能夠測出空氣中超聲波的傳播速度，完成數(shù)據(jù)處理就可以了。為進一步培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學生的發(fā)散思維，加強和專業(yè)知識的結(jié)合度，對該實驗進行改進和加深難度，要求學生獨立設(shè)計實驗過程，測量不同條件下同一液體中或同一條件不同液體中超聲波的傳播問題，從中了解實驗條件的變化對聲速傳播的影響；或者和專業(yè)相結(jié)合模擬和仿真超聲波的成像問題，學會使用matlab或其他專業(yè)軟件在物理實驗中的應(yīng)用；以及如何利用聲波監(jiān)測新鮮水果的變質(zhì)腐爛等問題，達到多學科融合的目的。通過對基礎(chǔ)實驗內(nèi)容進行多方面的拓展和探討，不但擴大了同學們的認知視野，同時也激發(fā)了學生的學習興趣，培養(yǎng)了學生創(chuàng)新思考的能力。物理實驗教學內(nèi)容經(jīng)過不斷完善和豐富，既滿足了大部分同學物理實驗基本技能的培養(yǎng)目標，又能夠?qū)δ切鬯伎肌厶剿鞯膶W生做進一步的指導，激勵物理學習興趣濃厚的學生做更深入的探究，從而在教學中培養(yǎng)出一批真正愛創(chuàng)新的拔尖人才。通過近年來的教學改革，在教師和學生的不斷努力下，實驗教學內(nèi)容得到了極大的拓展和改進，實驗教學進入了一個良性循環(huán)階段，越來越多的有思想有創(chuàng)意的學生愿意投入更多的時間進行物理實驗的探索和研究。

（二）實驗教學與科學研究相融合

為了使學生從實驗中得到基本實驗技能的訓練，又能掌握當前具有實用性、代表性和先進性的實驗技術(shù)，構(gòu)建多層次的實踐教學體系，優(yōu)化實驗課程內(nèi)容是非常必要的。實驗內(nèi)容經(jīng)過改進，將枯燥無味單一性、重復性、驗證性的實驗拓展為具有時代科技特色和專業(yè)特點的設(shè)計性研究課題，將教學和科研融為一體，建立了以設(shè)計為主，研究開創(chuàng)新知識點為目的的實驗教學模式，激發(fā)學生的內(nèi)在動力，變被動學習為主動學習，使學生從傳統(tǒng)的應(yīng)試教育中轉(zhuǎn)變出來，在實驗學習過程中不斷探索和實踐。為了加強學生的科學研究意識，實驗課題從選題到課題的設(shè)計要求學生自主完成，同時教師在這個過程中做好監(jiān)控和指導工作，學生定期和指導教師進行交流。為保證學生在選題、設(shè)計和完成等過程中的主動權(quán)，充分發(fā)揮他們的能動性，教師不能進行過多的干涉。課程的實施，在培養(yǎng)同學們自主創(chuàng)新能力的同時，又注重培養(yǎng)學生的協(xié)作能力和溝通能力，要求學生以團隊為單位，通常3～4個人為一研究團隊，團隊成員可以分工合作，發(fā)揮各自的特長。

實驗教學的質(zhì)量的好壞取決于教師的學術(shù)水平和是否能全身心投入其中，隨著研究性設(shè)計實驗的深入進行，對教師的要求越來越高，這就要求教師不僅要做好教學工作，更要加快自己的科學研究，提高自身的科研素質(zhì)，更好的服務(wù)于基礎(chǔ)教學工作。為此，我們依托學校的研究優(yōu)勢，教師根據(jù)自己的實際條件，積極和專業(yè)相結(jié)合，不斷提升自身的軟實力。

（三）多學科交叉、開放性教學

培養(yǎng)創(chuàng)新拔尖人才，在教學中就必須將創(chuàng)新人才的培養(yǎng)貫穿于整個實驗教學過程中，體現(xiàn)在實驗教學的各個環(huán)節(jié)上，這就要求教學過程中不能僅僅囿于物理實驗的具體細節(jié)中，教師要通過實驗教學，引導學生進入科學的大門，豐富學生們的學科知識，使學生走出自己的專業(yè)限制，涉足不同學科。在交叉性的科學領(lǐng)域更易獲取創(chuàng)新的靈感，為提高學生的興趣，鼓勵不同學科背景的同學結(jié)伴組隊，共同協(xié)作，在相互學習中發(fā)現(xiàn)自己的專長。同時為了突破物理實驗教學課時的限制，物理實驗教學利用現(xiàn)代的教學手段，建立有效的實驗室開放管理與制度，將實驗教學從時間上和空間上進行開放，為學生創(chuàng)造更多的有利條件，促使學生在完成課內(nèi)要求的實驗后，能夠自主安排自己的時間，選作感興趣的實驗內(nèi)容，發(fā)揮自己的特長。通過這種開放性的實驗教學模式，學生們有了更多的自由，沒有具體實驗內(nèi)容的要求、實驗場地和實驗設(shè)備等方面的限制，學生可以按照自己的創(chuàng)意進行創(chuàng)造性的實踐，極大的發(fā)揮了他們的主觀能動性，最大限度的利用實驗室鍛煉學生的學習能力。通過這種創(chuàng)新性的物理實驗教學模式，課程結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、研究性設(shè)計實驗的開展和開放性的實驗教學體系，實現(xiàn)了多途徑的實驗教學的創(chuàng)新模式，為培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識奠定了基礎(chǔ)，為拔尖學生的發(fā)展空間創(chuàng)造了有利的條件，使物理實驗教學從傳統(tǒng)意義上的教學走上了創(chuàng)新教學的途徑。

四、結(jié)論

隨著我校物理實驗教學改革的推進，傳統(tǒng)物理實驗教學得到了極大了改進，學生的學習積極性被調(diào)動起來，逐漸從本科生中吸引了一批愛好物理、喜歡動手、善于思考、樂于創(chuàng)新的學生。今后，我們將進一步探索和總結(jié)，不斷改進教學方法、教學手段和教學內(nèi)容，及時吸收科技前沿，通過不斷學習和吸取其他高校的改革經(jīng)驗，自我完善，提高教學能力，結(jié)合學校的專業(yè)發(fā)展方向，使我校的物理實驗教學與時俱進，培養(yǎng)出具有創(chuàng)新精神的拔尖人才。

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