梁小沖，穆萬(wàn)軍，朱 俊，于白茹，李 偉，郝彥軍

（四川大學(xué) 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川 成都 610064）

以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為中心的實(shí)驗(yàn)課程改革的探索與實(shí)踐

梁小沖，穆萬(wàn)軍，朱 俊，于白茹，李 偉，郝彥軍

（四川大學(xué) 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川 成都 610064）

以培養(yǎng)創(chuàng)新型人才為目標(biāo)，針對(duì)目前物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題，對(duì)實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行一系列的改革與嘗試。在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，重視實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的選取，引入實(shí)驗(yàn)儀器的拆分與組裝，將實(shí)際產(chǎn)品的制作作為教學(xué)內(nèi)容。提倡構(gòu)建自主、合作、討論式的學(xué)習(xí)模式。建立多元化的實(shí)驗(yàn)課程考核體系，全面考核學(xué)生的綜合能力。經(jīng)過(guò)一系列的教學(xué)改革探索與嘗試，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果得到了顯著地提高。實(shí)踐結(jié)果證明，新的教學(xué)內(nèi)容和模式更能激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

創(chuàng)新型人才；實(shí)驗(yàn)課程；考核體系；自主；合作

近年來(lái)隨著高校招生人數(shù)的擴(kuò)大，辦學(xué)規(guī)模急劇擴(kuò)張，高等教育質(zhì)量面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。以質(zhì)量求生存，探索高校創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的新模式已成為各高校迫切需要解決的問(wèn)題。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是學(xué)生進(jìn)行工程實(shí)踐和科學(xué)研究的重要基礎(chǔ)，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的核心課程之一［1－2］。

目前，四川大學(xué)物理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程難易程度一樣，沒(méi)有給學(xué)生一個(gè)循序漸進(jìn)的學(xué)習(xí)過(guò)程，而且存在課堂教學(xué)片面強(qiáng)調(diào)傳授知識(shí)、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容安排過(guò)死、因材施教不夠、留給學(xué)生獨(dú)立思考的時(shí)間較少等狀況。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生都是按部就班地模仿教師，就只是一個(gè)接線工。對(duì)測(cè)到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不理解，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)理解不深［3－4］。

本文主要內(nèi)容就是如何選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以及相應(yīng)的教學(xué)方法，并建立全面合理的考核體系來(lái)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力與創(chuàng)新能力。以四川大學(xué)“物理實(shí)驗(yàn)與儀器開(kāi)發(fā)”課程為平臺(tái)，對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了一系列的改革與嘗試。

1 物理實(shí)驗(yàn)課程改革擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題

“物理實(shí)驗(yàn)與儀器開(kāi)發(fā)”是四川大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心開(kāi)設(shè)的面對(duì)全校理工類學(xué)生的文化素質(zhì)公選課。該課程注重對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。每學(xué)期約向300名學(xué)生開(kāi)課，該課程擬解決以下5個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。

1）如何選取循序漸進(jìn)且利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容；

2）如何根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、儀器；

3）如何改革傳統(tǒng)的教學(xué)模式，利用新的教學(xué)方法達(dá)到教學(xué)目標(biāo)；

4）如何做到因材施教、適應(yīng)學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力；

5）如何制定全面、合理的實(shí)驗(yàn)成績(jī)考核標(biāo)準(zhǔn)。

2 實(shí)驗(yàn)課程改革順利進(jìn)行的保障

學(xué)校和學(xué)院兩級(jí)領(lǐng)導(dǎo)高度重視物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)并給予大力支持，配備較完備的實(shí)驗(yàn)室和足夠數(shù)量的教學(xué)儀器。除此之外，“物理實(shí)驗(yàn)與儀器開(kāi)發(fā)”課程的建立還有以下4點(diǎn)保障措施。

1）既然是開(kāi)設(shè)面向全校學(xué)生的文化素質(zhì)公選課，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式與方法、考核標(biāo)準(zhǔn)上就有完全的自主權(quán)，不受外部因素的影響。

2）四川大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心開(kāi)設(shè)的“綜合設(shè)計(jì)與創(chuàng)新型物理實(shí)驗(yàn)”與“探索型物理實(shí)驗(yàn)”課程已成功運(yùn)行了10個(gè)學(xué)期，“物理實(shí)驗(yàn)與儀器開(kāi)發(fā)”課程是對(duì)前面兩門課的補(bǔ)充和擴(kuò)展，可借鑒前兩門課寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

3）教師隊(duì)伍穩(wěn)定且?guī)熧Y力量雄厚。任課教師都是高學(xué)歷，教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富的一線教師。

4）本教研組已經(jīng)完成了一系列的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，并取得了很多的教學(xué)改革成果，在科研學(xué)術(shù)論文、專著和發(fā)明專利等方面也取得了顯著的成績(jī)。

3 物理實(shí)驗(yàn)課程改革的具體措施

3.1 物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的建立

以能力培養(yǎng)為核心，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論知識(shí)相結(jié)合、實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科學(xué)研究相結(jié)合、實(shí)驗(yàn)教學(xué)與生活實(shí)踐相結(jié)合，以此激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣［5－6］。把實(shí)驗(yàn)內(nèi)容劃分為基礎(chǔ)訓(xùn)練、動(dòng)手實(shí)踐、綜合設(shè)計(jì)與應(yīng)用3個(gè)層次，循序漸進(jìn)地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

1）基礎(chǔ)訓(xùn)練主要是讓學(xué)生學(xué)會(huì)基礎(chǔ)物理量的測(cè)量與計(jì)算，掌握實(shí)驗(yàn)儀器的基本操作與使用。此部分是對(duì)實(shí)驗(yàn)中心開(kāi)設(shè)的普通物理實(shí)驗(yàn)課程的復(fù)習(xí)，與教材的基礎(chǔ)知識(shí)緊密相關(guān)。

2）動(dòng)手實(shí)踐類實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生深入了解實(shí)驗(yàn)儀器的組成與結(jié)構(gòu)，清楚實(shí)驗(yàn)儀器的工作原理，并能判斷實(shí)驗(yàn)儀器的基本故障，能對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行簡(jiǎn)單的維修與維護(hù)。學(xué)生既學(xué)到了知識(shí)又可以維修實(shí)驗(yàn)儀器，做到了實(shí)驗(yàn)室與學(xué)生的雙贏。

3）設(shè)計(jì)應(yīng)用部分要求學(xué)生可以根據(jù)物理實(shí)際問(wèn)題自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并選擇合適的實(shí)驗(yàn)儀器來(lái)完成實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，做一些小發(fā)明、小創(chuàng)造、電子玩具等，如利用傳感器原理制作的電子溫度計(jì)。

圖1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系圖

3.2 物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

1）基礎(chǔ)訓(xùn)練類實(shí)驗(yàn)。

基礎(chǔ)訓(xùn)練類物理實(shí)驗(yàn)主要以基本物理量的測(cè)量、基本實(shí)驗(yàn)儀器的使用、基本實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練和基本測(cè)量方法與誤差分析為主要訓(xùn)練內(nèi)容［7－8］。此部分實(shí)驗(yàn)采用問(wèn)題討論式教學(xué)方法，即課前要求學(xué)生做好預(yù)習(xí)，并寫好預(yù)習(xí)報(bào)告冊(cè)；教師講授完實(shí)驗(yàn)原理，在學(xué)生沒(méi)有問(wèn)題后，給出本節(jié)實(shí)驗(yàn)課的實(shí)驗(yàn)?zāi)康模缓笳乙晃煌瑢W(xué)根據(jù)自己預(yù)習(xí)的知識(shí)，按照教材對(duì)照實(shí)驗(yàn)儀器為大家介紹實(shí)驗(yàn)方法，并進(jìn)行相關(guān)操作，其他同學(xué)在旁觀摩，遇到問(wèn)題時(shí)讓所有同學(xué)參與討論、嘗試解決問(wèn)題。在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)讓學(xué)生自由討論，最后由教師進(jìn)行總結(jié)和補(bǔ)充。該教學(xué)方法，不僅增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，還鍛煉了學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)能力，充分體現(xiàn)了以學(xué)生為主導(dǎo)的教學(xué)特點(diǎn)。此部分主要開(kāi)設(shè)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，實(shí)驗(yàn)儀器以實(shí)驗(yàn)中心的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)儀器為主。

2）實(shí)踐類實(shí)驗(yàn)。

在學(xué)生具備了一定基礎(chǔ)后，教師向?qū)W生介紹實(shí)驗(yàn)儀器的結(jié)構(gòu)，使學(xué)生不僅懂得如何操作實(shí)驗(yàn)儀器，更要了解實(shí)驗(yàn)儀器的工作原理，清楚實(shí)驗(yàn)儀器的各項(xiàng)功能是如何實(shí)現(xiàn)的。如在楊氏模量實(shí)驗(yàn)中，需要調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的視場(chǎng)，教師除了講解調(diào)節(jié)方法之外，還要讓學(xué)生明白視場(chǎng)的調(diào)節(jié)就是目鏡與物鏡焦距的調(diào)節(jié)；并且要讓學(xué)生看清楚焦距的調(diào)節(jié)是如何實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于一些電子產(chǎn)品，教師講解電路原理，并介紹各個(gè)元器件的功能和產(chǎn)品的具體制作過(guò)程；組織學(xué)生自己動(dòng)手拆解、組裝實(shí)驗(yàn)儀器。教師提供需要的電子產(chǎn)品的元器件和電路圖，要求學(xué)生按照電路圖自己焊接簡(jiǎn)單的小產(chǎn)品，如收音機(jī)、萬(wàn)能充等生活小用品。學(xué)生也可以自己設(shè)計(jì)電路圖制作一些小發(fā)明、小創(chuàng)造的電器，真正做到實(shí)驗(yàn)教學(xué)與生活實(shí)踐相結(jié)合。

3）設(shè)計(jì)應(yīng)用類實(shí)驗(yàn)。

設(shè)計(jì)應(yīng)用類實(shí)驗(yàn)主要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，訓(xùn)練學(xué)生的動(dòng)手能力與團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。讓學(xué)生自愿組建合作小組，每組3～5人。根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況，給學(xué)生設(shè)立一些無(wú)標(biāo)準(zhǔn)的答案、無(wú)詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)方案和無(wú)指定的實(shí)驗(yàn)儀器——“三無(wú)類型”的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。學(xué)生必須自己思考問(wèn)題，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、步驟，自己選擇實(shí)驗(yàn)儀器，有時(shí)還需要自制簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)儀器來(lái)輔助實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的完成需要小組成員的緊密合作，而每位小組成員遇到的問(wèn)題都需要自己去查閱資料，去思考解決。這樣既鍛煉了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力又增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)和解決問(wèn)題的能力。

4）建立多元的實(shí)驗(yàn)考核方法。

改革實(shí)驗(yàn)的考核辦法，即建立全面的實(shí)驗(yàn)考核標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)籌考核實(shí)驗(yàn)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，充分考慮學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的表現(xiàn)，不以實(shí)驗(yàn)報(bào)告單作為考核學(xué)生成績(jī)的唯一標(biāo)準(zhǔn)［9］。學(xué)生的期末成績(jī)主要由實(shí)驗(yàn)報(bào)告單（占60）和期末的科研論文或者發(fā)明制作（占40）構(gòu)成。鼓勵(lì)學(xué)生撰寫科研論文、申請(qǐng)發(fā)明專利、搞一些小發(fā)明、小創(chuàng)造等科研活動(dòng)來(lái)申請(qǐng)創(chuàng)新學(xué)分。

5）創(chuàng)設(shè)研討論壇，引領(lǐng)創(chuàng)新思維。

組織學(xué)生建立研討群，參加科學(xué)啟迪講座、導(dǎo)師論壇等學(xué)術(shù)交流活動(dòng)。努力營(yíng)造以學(xué)生為中心、自主活動(dòng)為基礎(chǔ)的寬松教學(xué)環(huán)境。建立師生間的交流、指導(dǎo)、互動(dòng)機(jī)制，引領(lǐng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。創(chuàng)設(shè)一種健康有序、寬松和諧、開(kāi)放高效和激勵(lì)上進(jìn)有利于創(chuàng)新型人才脫穎而出的育人環(huán)境［10－12］。

4 物理實(shí)驗(yàn)課程改革的效果與影響

“物理實(shí)驗(yàn)與儀器開(kāi)發(fā)”課程中的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目難易適當(dāng)、高低搭配、層次分明，取得的教學(xué)效果比較明顯，為創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)做出了巨大的貢獻(xiàn)?！拔锢韺?shí)驗(yàn)與儀器開(kāi)發(fā)”課程與傳統(tǒng)的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程在教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、教學(xué)主體和考核標(biāo)準(zhǔn)4個(gè)方面具有較大的區(qū)別，如表1所示。通過(guò)“物理實(shí)驗(yàn)與儀器開(kāi)發(fā)”課程取得的教學(xué)成果也比較顯著。圖2和圖3分別為指導(dǎo)學(xué)生參加競(jìng)賽取得的獎(jiǎng)項(xiàng)以及申請(qǐng)的項(xiàng)目；表2為自2015年以來(lái)選修該課程的學(xué)生發(fā)表的論文數(shù)與申請(qǐng)的專利數(shù)。

表1 課程變化對(duì)比表

表2 選修“物理實(shí)驗(yàn)與儀器開(kāi)發(fā)”課程的學(xué)生發(fā)表的論文與專利統(tǒng)計(jì)表

圖2 指導(dǎo)學(xué)生獲得的獎(jiǎng)項(xiàng)

圖3 指導(dǎo)學(xué)生申請(qǐng)的項(xiàng)目

圖4 學(xué)生的個(gè)人作品

如圖4所示，為學(xué)生的個(gè)人作品，按遙控器上不同按鍵可控制不同燈的亮滅。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了“物理實(shí)驗(yàn)與儀器開(kāi)發(fā)”課方案，以“厚基礎(chǔ)、寬口徑、求創(chuàng)新”為宗旨，以“物理實(shí)驗(yàn)與儀器開(kāi)發(fā)”課程為平臺(tái)，強(qiáng)化了學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能，進(jìn)一步增強(qiáng)了學(xué)生分析與解決問(wèn)題的能力，強(qiáng)化了學(xué)生的動(dòng)手能力，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力。新課程難易適當(dāng)、層次分明、高低搭配適合大多數(shù)理工科學(xué)生。

［1］徐文娟，韓仁學(xué)，楊德生，等.基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)一體化教學(xué)改革研究與實(shí)踐［J］，2013（8）：85－87.

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Exploration and Practice on Experiment Curriculum Reform for Taking Innovation Capability Cultivation

LIANG Xiaochong，MUWanjun，ZHU Jun，YU Bairu，LIWei，HAO Yanjun
（College of Physics Science and Technology，Sichuan University，Chengdu 610064，China）

Aiming at the problems in the teaching of physics experiment，to cultivate innovative talents as the goal，a series of reforms and attempts have beenmade to the experimental curriculum.The selection of the experimental projectwas paid great attention in the physics experiment teaching.The split and assembly experimental apparatus and the actual product of production were introduced in the teaching content.Advocate the construction of independent，cooperative，discussion－based learningmodel.The diversity of ex periment evaluation system was established.After a series of teaching reform to explore and try，the experimental teaching effect has been significantly improved.Practice results show that the new teaching content and mode can stimulate the students’ability of autono mous learning.

innovation－talent；the experimental course；assessing system；self－regulated；cooperation

O436.1

A

10.3969／j．issn．1672－4550.2017.03.023

2016－01－12；修改日期：2016－02－12

四川大學(xué)新世紀(jì)教改工程項(xiàng)目六期（SCUY044）。

梁小沖（1986－），男，碩士，實(shí)驗(yàn)師，主要從事大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)方面的研究。

穆萬(wàn)軍（1963－），男，博士，1478210078＠qq．com