張 健，毛巍威，王興福，李興鰲

(南京郵電大學(xué)，江蘇 南京 210023)

?

自主學(xué)習(xí)型研究性實驗教學(xué)的探索與實踐

張 健，毛巍威，王興福，李興鰲

(南京郵電大學(xué)，江蘇 南京 210023)

自主學(xué)習(xí)型研究性實驗教學(xué)可以充分發(fā)揮學(xué)生主觀能動性，對學(xué)生研究和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)能夠起到實質(zhì)性的作用。本文重點闡述了自主學(xué)習(xí)型研究性實驗教學(xué)的意義，并對教學(xué)內(nèi)容和實施過程進(jìn)行了詳細(xì)探討和研究。

自主學(xué)習(xí)；研究性實驗

21世紀(jì)，知識經(jīng)濟(jì)成為主導(dǎo)型經(jīng)濟(jì)形態(tài)，知識創(chuàng)新和科技創(chuàng)新是知識經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動力。而知識創(chuàng)新和科技創(chuàng)新都離不開教育的支撐，因此，培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識的高素質(zhì)人才，就必須大力提倡和實施創(chuàng)新教育。大學(xué)物理實驗是大學(xué)生接受系統(tǒng)實驗方法和實驗技能訓(xùn)練的開端，是實施創(chuàng)新教育、提高學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力的重要組成部分。傳統(tǒng)的實驗教學(xué)，可以比較扎實的鞏固基礎(chǔ)知識、訓(xùn)練基本操作，但是在培養(yǎng)學(xué)生研究能力和創(chuàng)新能力上則存在一定的不足。因此，我們在總結(jié)實驗教學(xué)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，結(jié)合大學(xué)物理實驗教學(xué)內(nèi)容的特點，組織實施自主學(xué)習(xí)型研究性實驗教學(xué)，在培養(yǎng)學(xué)生實驗技能的同時，提高學(xué)生的研究能力和創(chuàng)新能力。

研究性實驗是指學(xué)生在學(xué)習(xí)好課本知識之后，在老師的引導(dǎo)下結(jié)合具體問題進(jìn)行自主研究，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，從而對知識更進(jìn)一步的領(lǐng)會和掌握，形成能力的一種實踐活動。研究性實驗是基礎(chǔ)教學(xué)改革中的一項重要措施，也是一種新的課型，可以實現(xiàn)普通實驗教學(xué)的目標(biāo)，彌補(bǔ)傳統(tǒng)實驗教學(xué)的弊端。自主學(xué)習(xí)型研究性實驗，是將自主學(xué)習(xí)的理念實施到研究性實驗教學(xué)中，更加突出學(xué)生在實驗教學(xué)中的主體地位，在實驗過程中，學(xué)生自己進(jìn)行資料的查閱和搜集，自行演算相關(guān)理論知識，自己摸索確定實驗方案，自行選擇實驗器材搭建實驗平臺，獨立地進(jìn)行操作和測量，以及最后的總結(jié)討論。這樣的實驗過程對學(xué)生研究和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)將起實質(zhì)性的作用[2，3]。

1 自主學(xué)習(xí)型研究性實驗教學(xué)實施的意義

(1)學(xué)生在自主選擇，自主研究的過程中，可以充分發(fā)揮主觀能動性，不僅有利于調(diào)動其學(xué)習(xí)積極性，而且在按照自己的興趣思路組織教學(xué)時，充滿了選擇的過程和個性化的過程，有助于學(xué)生個性的養(yǎng)成和發(fā)展[4]。

(2)物理實驗的教學(xué)目的就是培養(yǎng)學(xué)生動手能力、研究問題能力和創(chuàng)新意識。改革與創(chuàng)新傳統(tǒng)的實驗教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)模式，實施研究性實驗教學(xué)，可以切實的通過實驗教學(xué)來培養(yǎng)學(xué)生實驗技能、科學(xué)思維與方法、創(chuàng)新意識與能力。

(3)教師在傳統(tǒng)的實驗項目中提煉出的研究性教學(xué)內(nèi)容，通過學(xué)生的自主學(xué)習(xí)研究，可以有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和教師的的改革創(chuàng)新熱情，并轉(zhuǎn)化為持續(xù)發(fā)展的動力，從而提高整體物理實驗的教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)學(xué)科發(fā)展。

(4)自主學(xué)習(xí)型研究性實驗教學(xué)的實施，為學(xué)生創(chuàng)造更多的選擇空間，需要建立完善的學(xué)生學(xué)習(xí)指導(dǎo)體系，幫助學(xué)生正確、理性的選擇[5]。同時需要兼顧實驗室現(xiàn)有的實驗教學(xué)資源。這些問題的研究和解決，必然有助于高等教育培養(yǎng)模式的理論和實踐的豐富。

2 自主學(xué)習(xí)型研究性實驗的教學(xué)內(nèi)容

(1)與傳統(tǒng)實驗教學(xué)內(nèi)容有機(jī)結(jié)合起來，拓展出研究性課題。

強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究能力和創(chuàng)新能量，并不是要淡化物理實驗的知識建構(gòu)，二者在實施的過程中完全可以有機(jī)地結(jié)合起來，讓學(xué)生既能體驗科學(xué)研究的思路和一般過程，又能掌握一定量的物理知識和基本的實驗操作技能。將二者統(tǒng)一起來的可以從三方面入手：第一，結(jié)合目前實驗室的教學(xué)實驗條件，對傳統(tǒng)實驗教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重新組合，從中衍生出需要深入探索的課題，以研究性的專題形式來呈現(xiàn)實驗教學(xué)的內(nèi)容，每個專題確定一個項目提要，學(xué)生在平時傳統(tǒng)實驗訓(xùn)練的基礎(chǔ)上，自主確定實驗方案，自行進(jìn)行操作和計算。比如，可以從實驗方法的相似性上選題，將伏安法測電阻、惠斯通電橋測電阻以及開爾文電橋測電阻這幾個經(jīng)典實驗放在一起，從總體上來分析這三個實驗內(nèi)容，可以得到許多值得研究的內(nèi)容，例如研究測量誤差的來源，參數(shù)的合理設(shè)置，電橋靈敏度的調(diào)節(jié)等，從中總結(jié)出三種測量方法的特點以及測量范圍。第二，改造傳統(tǒng)的實驗內(nèi)容，善于將傳統(tǒng)實驗內(nèi)容中所謂的“正確方法”用“為什么”、“怎么會”、“怎么樣”等進(jìn)行設(shè)問，從中創(chuàng)設(shè)研究性實驗內(nèi)容，啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)造思維、激起學(xué)生研究欲望。比如密立根油滴實驗，傳統(tǒng)實驗測量采用靜態(tài)平衡法，為什么不用動態(tài)平衡法，傳統(tǒng)實驗采用驗證法處理數(shù)據(jù)，那么有沒有其他更好的數(shù)據(jù)處理方法，通過這樣的啟發(fā)來指導(dǎo)學(xué)生自主推導(dǎo)動態(tài)法的公式，設(shè)計測量方法，研究數(shù)據(jù)處理的方法。第三，借助經(jīng)典實驗儀器，研究新的實驗內(nèi)容。比如用邁克爾遜干涉儀來測量材料的厚度，用讀數(shù)顯微鏡和牛頓環(huán)來研究液體的折射率。

(2)從教師的科研課題中提煉出研究性實驗的教學(xué)內(nèi)容

這種類型的自主學(xué)習(xí)型研究性實驗，圍繞指導(dǎo)教師自身的科研課題來開展，積極吸引學(xué)生參與，讓學(xué)生在教師的科研項目中得到鍛煉和提高。在研究性實驗中，教師可結(jié)合自己的科研課題介紹相關(guān)的前沿知識、課題的研究意義、最新研究動態(tài)和研究現(xiàn)狀分析等，學(xué)生可以自主選擇課題的部分內(nèi)容，或者可以沿著教師指引的課題方向，獨辟蹊徑，提出新的研究思路。教學(xué)過程中，學(xué)生通過查閱國內(nèi)外最新研究成果，確定技術(shù)路線和實驗方案，開展實驗研究。學(xué)生通過這類自主學(xué)習(xí)型研究性實驗，得到科學(xué)研究的機(jī)會，受到更為實際、更加全面的科學(xué)研究的訓(xùn)練，掌握科學(xué)研究的一般方法，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲凶黠L(fēng)，提高科研創(chuàng)新的能力[6-8]。

(3)立足物理實驗，輻射其他學(xué)科，進(jìn)行跨學(xué)科研究性實驗的教學(xué)內(nèi)容。

物理實驗是新理論、新技術(shù)、新儀器發(fā)明的先導(dǎo)與源泉，它不僅推動物理學(xué)科本身的發(fā)展，而且是其他相關(guān)學(xué)科革命的動力。要充分利用綜合型大學(xué)學(xué)科門類較為齊全的優(yōu)勢，結(jié)合不同學(xué)科專業(yè)的特點，從中尋找結(jié)合點和交叉點進(jìn)行新穎的跨學(xué)科的課題設(shè)計，滿足青年學(xué)生的好奇心，激發(fā)他們的研究欲望。比如結(jié)合通信專業(yè)特點，指導(dǎo)學(xué)生研究手機(jī)端實驗數(shù)據(jù)處理的軟件；結(jié)合光學(xué)專業(yè)、電子學(xué)專業(yè)的特點，設(shè)計基于光敏傳感器的邁克爾遜干涉儀自動計數(shù)系統(tǒng)等。

3 自主學(xué)習(xí)型研究性實驗的實施

(1)建立自主學(xué)習(xí)型研究性實驗的教學(xué)基地。物理實驗教學(xué)中心根據(jù)實際條件和實驗的項目安排，建立專門的實驗基地，全天候的開放，給學(xué)生提供自主進(jìn)行研究性實驗的教學(xué)平臺。

(2)借助微信公眾號組織學(xué)生選題。物理實驗教學(xué)中心在官方的微信平臺公布研究性實驗的項目，以及項目的簡介。學(xué)生根據(jù)興趣和專業(yè)來選擇實驗項目，項目一般3～4為一組共同研究一個課題，在鍛煉能力的同時，培養(yǎng)協(xié)同合作精神。

(3)實驗方案設(shè)計。指導(dǎo)教師對實驗內(nèi)容做一定的引導(dǎo)后，由學(xué)生自主查閱資料，熟悉實驗儀器，分析實驗內(nèi)容，擬定實驗的方案。

(4)自主學(xué)習(xí)的實驗教學(xué)過程。在開放的自主學(xué)習(xí)型研究性實驗教學(xué)基地，按照擬定的方案，進(jìn)行科學(xué)研究，通過反復(fù)實驗，改進(jìn)方案，實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)，最后通過小組討論總結(jié)實驗結(jié)果和收獲。指導(dǎo)教師組織進(jìn)行結(jié)果討論分析，進(jìn)一步提升研究層次，學(xué)生撰寫總結(jié)報告和科研論文。

4 結(jié) 論

通過這幾年自主學(xué)習(xí)型研究性實驗的實踐，可以充分利用實驗中心的資源，將大學(xué)物理實驗資源和科研資源進(jìn)行整合，豐富了大學(xué)物理實驗的教學(xué)內(nèi)容,以自主學(xué)習(xí)的形式組織實驗教學(xué)，促成更多學(xué)生參與研究性實驗的教學(xué)中，有效的提高大學(xué)物理實驗的教學(xué)效果，是鍛煉學(xué)生獨立思考精神和研究創(chuàng)新能力的有效途徑，為培養(yǎng)出更好的適應(yīng)社會發(fā)展的創(chuàng)新型的人才打下堅實的基礎(chǔ)。

[1] 王秋芬.設(shè)計性、研究性實驗對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J].大學(xué)物理實驗，2006，19(3)：88-91.

[2] 李昆霖，趙顏，大學(xué)物理實驗自主學(xué)習(xí)平臺的設(shè)計與實現(xiàn) [J].廣西民族大學(xué)學(xué)報，2015(5)：69-72.

[3] 尹會聽.探索實驗操作技巧促進(jìn)學(xué)生自主實驗[J].大學(xué)物理實驗，2012，25(5)：104-106.

[4] 方方，何強(qiáng)，網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)平臺下自主學(xué)習(xí)模式研究 [J] 實驗科學(xué)與技術(shù)，2014(2)：60-62.

[5] 谷開慧，孫曉冰，國秀珍，等.結(jié)合應(yīng)用型人才培養(yǎng)的開放式實驗教學(xué)研究 [J] 大學(xué)物理實驗，2014(2):119-121.

[6] 姚列明，霍中生，祖小濤，等.將科研項目引入大學(xué)物理實驗的嘗試[J].實驗技術(shù)與管理，2009(6):12-14.

[7] 孫世志，余虹.研究性物理實驗與大學(xué)生創(chuàng)新心理品質(zhì)培養(yǎng)[J].大學(xué)物理實驗，2006(2):81-83.

[8] 朱湘萍，熊文元，包本剛.用科研項目推進(jìn)大學(xué)物理實驗教學(xué)改革的研究與探索[J].大學(xué)物理實驗，2011(3):110-113.

The Exploration and Practice of Experiment Teaching in Autonomic Learning and Research

ZHANG Jian,MAO Wei-wei,WANG Xing-fu,LI Xing-ao

(Nanjing University of Posts & Telecommunications,Jiangsu Nanjing 210023)

The initiative of students can be improved through autonomic learning of research experiment.Meanwhile,it can promote the innovation capability of the students fundamentally.We discussed the significance and implementation process of the innovation teaching mode.

autonomic learning；research experiment

2016-05-09

南京郵電大學(xué)教育科學(xué)研究重點課題(GJS-XKT1405)，南京郵電大學(xué)教改項目(JG03014JX07)(JG03016JX23)

1007-2934(2016)05-0145-03

G 642.0

A DOI：10.14139/j.cnki.cn22-1228.2016.005.037