構建新型實驗教學體系 培養高素質的創新人才

普通物理實驗是大學理工科學生開設的一門基礎課，是接受系統實驗方法、進行實驗技巧訓練的必修課。實驗教學是培養學生綜合素質和創新能力的重要環節。如何改革實驗教學，提高教學質量，培養具有較強社會適應能力和創新能力的人才，已成為高校實驗教學研究的重要課題。

一、 基于能力培養的普通物理實驗培養方案

物理實驗可分為理論性（驗證性或基礎性）實驗、設計性實驗和綜合性實驗三種實驗類型。近年來，我們根據實驗室引進的先進實驗設備，針對不同層次、不同專業的學生，優化物理實驗項目，提出了分層次教學的設想，對物理實驗項目進行設計性和綜合性設計，提出了面向21世紀的基于能力培養型的普通物理實驗培養方案。

為了培養高素質的人才，特別是培養學生具有創新精神和實踐能力，我們對不適應培養目標的教學體系、教學內容和方法進行了深層次的改革。將普通物理實驗內容分成二年級的必修課和四年級的選修課來完成。必修課按理論性、設計性和綜合性實驗開設，而選修課則主要是開設設計性和綜合性實驗。

1.素質的培養

素質教育貫穿于物理實驗教學的始終，也是確立物理實驗項目的依據，我們在實驗教學中除了嚴格要求學生，培養他們嚴謹的學風、科學態度和實驗應用能力外，同時還特別注重他們各種能力的培養。所選擇的實驗項目既要有利于驗證理論，加深對物理概念的理解，又要有利于在物理實驗中培養他們善于思考、勇于實驗、積極探索的物理思想。

2.能力的培養

普通物理實驗是高等師范院校對學生進行科學實驗基本訓練的一門必修基礎課，是大學生接受系統實驗方法和技能訓練的開端，是對學生進行科學訓練的重要基礎。在較長一段時間里，這一觀點一直是物理實驗教學的指導思想。通過物理實驗，學生掌握了一定的基本知識、基本技能和基本方法，接受了科學實驗的初步訓練，為以后的學習打下了一定的實驗基礎。但是，這種實驗教學也引起了一些不容忽視的問題，容易把“三基”（基本知識、基本技能和基本方法）教學要求得過死，把“訓練”看得過重，在每個實驗中，都定要求、定內容和定步驟，學生只能循規蹈矩、按部就班，思維定勢嚴重，學生的學習積極性受到嚴重制約。另外，常規實驗大都是一些經典的、傳統的，而反映現代高新技術內容的比較少；驗證性的實驗較多；實驗技術比較陳舊；力、熱、電、光各自獨立的實驗多，而綜合的實驗少。常規實驗在教學內容、教學模式、教學方法上的種種弊端已引起人們的充分重視。近幾年，全國高校已開始進行實驗教學的改革，一方面不斷充實和加強現代高科技內容，轉變教學觀念、教學思想，另一方面積極探索各種教學模式和教學方法。現在已出現基礎性實驗、綜合性實驗、開放性實驗、設計性實驗、應用性實驗、專門化實驗等各種不同類型的實驗，并且它們正在被不斷實踐和改進。

3.物理實驗項目設計遵循的原則

根據“厚基礎，強能力，高素質”的培養模式，我系物理實驗項目設計遵循的原則是:既要吸取傳統實驗的精華，又要突出現代實驗的特點；既要借鑒兄弟院校的先進經驗，又要突出本實驗室的優勢。根據學校培養學生的目標及各專業的要求，依據所設計的實驗項目決定將要配置的實驗器材，要求這些儀器既有經典的又有現代的；既有自動的又有手動的；既有模擬的又有數字的。概括起來就是傳統的和現代的、基礎的和先進的二者兼顧。開出的實驗項目要傳統與現代內容并存；基本方法、基本技能訓練與獨立設計結合。給不同智力、不同需求的學生以充分選擇的余地。這樣可以改變按傳統的力學、熱學、電磁學和光學開設的拼盤式的舊體制實驗，代之以“理論性（基礎性）”、“設計性”和“綜合性”實驗的新的教學體制，使實驗內容由淺入深、循序漸進，以提高素質和培養能力為主線，因材施教，教書育人的新體制。

4.開設設計性實驗，培養學生的創新能力

設計性實驗是一個重要的教學環節，它是在掌握了一定的物理實驗基本技能之后，為開發學生智力，提高動手能力的一種有效的教學手段。實驗課的教學模式較之理論課更具有靈活性，因而在教學方法的改革上更具有其獨特的優勢。設計性物理實驗在教學改革中推出的全新的教學方式，無論從它的形式、內容還是要求上看，都處在不斷試驗、充實、發展和完善之中。

設計性物理實驗可分為兩種類型：一是給定實驗題目，由學生根據所學的知識，自擬實驗方案，自選儀器，自己設計組裝線路和設備，完成實驗項目所提出的要求。例如，近幾年開設的電阻的測定、凹透鏡焦距的測定、萬用表的設計與制作等設計性實驗；二是給定實驗設備，實驗題目自擬，即由學生根據給定的實驗器材，自己選擇實驗題目（內容），擬定實驗方案。例如，我們在學生學習了基礎的邁克爾遜干涉實驗后，開設了設計性的邁克爾遜干涉實驗，采取的就是后一種設計性實驗類型。

設計性實驗是對學生的實驗技能和理論知識的綜合應用的一次檢驗，也是訓練學生自己查閱資料、擬訂實驗方案、選擇和組裝儀器、測試和處理數據、寫出小論文式的實驗報告過程鍛煉的極好機會。與一般的常規物理實驗相比，設計性實驗更注意了調動學生學習的主動性和積極性，開拓學生的智力，培養和發揮學生創造設計的能力。

5.建立物理實驗創新基地，培養學生的創新能力

為了提高學生的創新能力，我們建立了物理系創新實驗基地，為學生提供實踐的空間。物理創新實驗基地的學生，在2005年得到了我校首屆大學生創新基金四個項目的資助。他們設計的教學軟件，得到了用人單位的好評。趙傳亮等同學撰寫的論文《利用Dreamweaver MX 2004制作實驗室網上選課系統》，發表在我校自然科學學報上。

二、 豐富實驗室文化底蘊，營造和諧育人環境

實驗教學是在教師指導下對學生進行實驗基本訓練的主要環節，對于培養和提高學生科學素質、實驗能力和創新能力起著十分重要的作用。因此，實驗室必須具備良好的學習、工作環境和濃厚的學術氛圍。實驗室環境好壞不僅影響教師和學生的身體健康，而且直接影響學生的心理狀態、學習情緒和學習效果。只有使實驗室成為學生、教師和研究者向往的場所，才能培養出一大批具有創新能力和實踐能力的高素質人才。

綜上所述，構建新型實驗教學體系，開設綜合性實驗、設計性實驗，培養高素質的創新人才是國家本科教學評估要求的內容，也是新時代的要求，搞好綜合性實驗和設計性實驗，有利于本科基礎課教學改革，有利于人才培養。實驗的過程能充分發揮學生的主觀能動性，引導學生創新性思維，體現科學精神。