創新實驗教學 培養綜合素質

康 穎

(海軍工程大學,湖北武漢 430033)

創新實驗教學 培養綜合素質

康 穎

(海軍工程大學,湖北武漢 430033)

本文介紹了我校實驗中心為了培養學員的綜合素質,在大學物理實驗課的教學中,在內容的特色性、方法的自主性和開展創新實踐第二課堂方面的做法和體會.

海軍工程大學是全軍五所綜合大學之一,也是軍校中建校最早的院校之一.它的任務是培養海軍初級指揮軍官,學員既要懂技術還要會指揮,因此,對學員的綜合素質提出了更高的要求.

對于大學物理實驗這門課來說,依據教指委最新頒發的教學基本要求,結合培養高素質新型軍事人才的實際需求,我們物理實驗中心(以下簡稱“中心”)對實驗教學做了一些改革的嘗試.教學內容上注重層次和特色;教學方法上突出自主和創新;教學管理上實行”寬嚴相濟”.依托完善的校園網和局域網,實行全面開放的網絡化和人性化的管理,營造了一個自主、科學、創新的實驗氛圍,這無異于在嚴格管理的軍校內注入一股新鮮血液,有效地調動了學習的積極性,激發了求知欲望,使學員樂于實踐、勇于實踐、長于實踐.

1 特色內容,營造海軍科技知識環境

作為重點軍隊院校的實驗中心,我們始終堅持把公共基礎性實踐課程和培養高素質軍事指揮軍官的使命任務聯系在一起,使教學內容具有生命力.根據海軍這個技術密集型軍種人才培養的要求,我們注意營造海軍科技的知識環境,用展板展示相關內容的圖片、工作原理以及實際應用:艦船的心臟——艦船動力系統;艦船導航——陀螺羅經;戰艦之眼——艦載雷達;現代戰爭的神奇天眼——衛星遙感;水下伏兵——水雷;新型動能殺傷武器——電磁炮;艦船消磁等.學員可以隨時隨地學習這些知識,不知不覺融入腦海,潛移默化地打牢軍事科學研究基礎.

另外,加大實驗內容中傳感器和現代檢測技術的應用實驗比例,大量應用熱、聲、光、電、磁等傳感器,加入計算機數據采集和處理的實驗內容.“中心”還緊密聯系海軍特色工程技術基礎,把與動力機械原理有關的熱機和熱傳導實驗、與海洋有關的水中聲速測量、與艦船磁場探測有關的亥姆霍茲線圈等實驗適當納入內容體系,有效地激發學員的學習興趣,培養學員把自然科學知識應用于軍事工程實際的意識和能力.

2 自主實驗,適應學員個性發展

實驗項目的設定立足于大綱又不拘泥于大綱,本著“因材施教”的原則實行層次化的設計,方法上也從必做—拓展—全自主,以適應學員的個性發展.

2.1 拓展型實驗

除了基本要求外,對每個必做實驗都設置了選做實驗內容,鼓勵動手能力強、學有余力的學員對實驗內容進行適當拓展,利用裝置自行設計方案,完成部分選做實驗.這樣在保證基本訓練到位、整體達到教學要求的同時,提供延伸課內實驗內容的條件,使他們得到進一步的培養和訓練.

例如“光的偏振”實驗,必做內容是:(1)觀察光的偏振狀態;(2)驗證馬呂斯定律;(3)觀察橢圓偏振光和圓偏振光.選做內容有:(1)測定旋光溶液的旋光率;(2)利用裝置自行設計方案觀察偏振光的干涉現象;(3)設計一個實驗方案鑒別玻璃片堆的反射光的偏振狀態;(4)設計實驗方案鑒別部分偏振光和橢圓偏振光、自然光和圓偏振光.

2.2 全自主開放型實驗

為了進一步培養學員的自學能力,使學員自覺地鞏固和應用所學到的知識,“中心”開設了全自主開放型實驗.

全自主實驗要求學員在完成必做的基礎性、綜合性實驗后進行,這類實驗和必做實驗涉及的實驗方法、技術、理論相聯系并適當拓展.但自主實驗沒有專用教材,沒有實驗步驟及詳盡的原理說明,只說明實驗目的、意義、基本要求和實驗報告要求,提供實驗儀器及相關參考資料(儀器使用說明、有關測試論文等),由學員自行選擇實驗方法和實驗儀器,自行設計實驗步驟完成實驗.因此,學員在選擇實驗項目前必須自學相關內容和要求.

每個學習大學物理實驗課程的學員都必須選做一個自主實驗.目前,“中心”有24項實驗可供選擇.每個自主實驗學時設計為6學時,分兩次完成,第一次自學參考資料,了解儀器設備,寫出原理和步驟,交教員審查通過;第二次實作.最后按要求寫出報告,必要時進行討論.

和已經做過的基礎性、綜合性實驗不同,全自主實驗沒有現成的方法和步驟,全靠自己選擇和設計,所以特別能暴露問題,對學員的知識基礎和能力是一種真正的檢驗.此類實驗使學員分析問題和解決問題的能力、初步設計能力、動手實踐能力以及實驗技巧得到了有效的鍛煉.

3 創新實踐,培養學員綜合素質

為了最大限度地發揮學員的自學能力,激發探索創新意識,促進優秀人才脫穎而出,“中心”面向全校學員開辟創新實踐第二課堂——創新實踐競賽活動.

3.1 基本工作流程

創新實踐活動采用校級競賽的形式,以學員業余學術團隊“L IN空間”為依托,按科研項目申報的方式進行.由學員根據自己的興趣、技術特長自行組成研究小組;自行選擇研究內容,自行查閱資料、設計方案;每個項目都要經過立項評審、中期檢查、項目驗收結題、成果報告等程序.研究和制作過程中有教師專人指導,最終通過對成果的評審,擇優給予校級獎勵.

3.2 業余學術團隊

第一屆創新實踐活動之后,感興趣的學員越來越多,他們自發成立了業余學術團隊“L IN空間”(liberate infinite nerve),選舉了組委會,設計了會徽,起草了活動章程.

實驗中心有團隊的專用活動室,供組委會成員工作、作品陳列及歷屆檔案管理.團隊定期舉辦各種技術交流,并在物理實驗中心網站上開辟了“L IN”論壇.這是一個創新實踐活動交流板塊,專供參加創新實踐活動的學員進行信息發布、活動情況通知、技術交流等,也供全校學員進行相關情況的學習和交流.

L IN團隊不僅組織立項評審、中期檢查、作品評審會,而且自發組織知識講座、經驗交流等活動.為了豐富參賽學員的業余活動,團隊有時還組織“L IN籃球賽”,以加強交流,增進友誼.

令人興奮的是,L IN團隊不僅請有經驗的教員進行講課,還自己走上講臺交流經驗,這就是“L IN學員大講堂”.這是真正由學員站上講臺的課堂,由在各次大賽中獲獎的學員擔任主講,課堂向全校學員開放,任何有想法、有一技之長的學員均可報名走上講臺和他人交流.

3.3 成果和影響

從2005年開始,課外創新實踐競賽活動至今已持續開展了四屆.第一屆活動一開始,學員反映就很熱烈,163人報名,共43個方案立項.由于是首屆,沒有任何經驗,遇到的困難較多,但經過一年的努力,最終有13項獲大學獎勵.大學校長對此活動殷切寄語:“創新無忌,創新有序”.

當越來越多的學員了解物理創新實踐活動時,第三屆活動向組委會遞交申請書的上升到300余人,共84組.參賽人員以組為單位,熱情飽滿地向評委論證各自方案的可行性,回答評委和觀眾提出的問題,最終有37組通過初審.經過中期檢查,24組通過,最后通過對成果的評審,有12項成果獲獎.

從獲獎的項目看,高仿真槍械訓練系統、激光打靶模擬、智能軍號、磁流體推進模型、線圈電磁炮簡易模型等頗有軍味;安全節能插座、汽車安全小衛士、奧運賽場衛士、多功能自動飲水機、自動公告牌、自動曬衣架等多為實用著想;智能數據采集機器人、環保可空投無線遙控飛機、無線遙控多功能車、智能澆水系統、溫控智能電扇等使人感受到現代氣息……

盡管作品有些稚嫩,但都是學員們的心血和汗水的結晶!自己查閱資料,論證可行性;精打細算,選擇材料;自己動手制作,有些靠工具,有些靠手工.有多次失敗的煩惱,有獲得成功的喜悅!通過創新實踐活動,能有效地提升學員的自學能力、研究能力和思維能力,培養學員的探索精神和創新意識.不僅如此,學員們還磨煉了意志,增強了自信,鍛煉了表達能力和組織管理能力,培養了團隊精神,提高了綜合素質.

作為一項基礎性的課外實踐競賽,參賽學員普遍反映熱烈而積極,活動規模也因此而擴大,由一二年級參賽擴大到全校學員都可以參賽.很多參加過物理創新實踐活動的學員又陸續參加全國電子設計大賽、機械創新設計大賽、全國數學建模大賽等,均有不俗的表現.

有一位學員說“今天我邁出的是一小步,明天我將邁出成功的一大步!”幾位學員在給大學校長的信里說:“驀然回首,回憶這一年的歷程,不禁感慨萬千.不會忘記電烙鐵燙破衣服時的沮喪,不會忘記指示燈亮起時的興奮,更不會忘記得到教員肯定時的自豪.當我們靜靜地整理自己思緒的時候,在那一道道深深的歲月留痕里,我們發現自己真的收獲了很多很多.

首先,思維活躍了,思想踏實了……

其次,能量發揮了,能力增強了……

最后,生活緊張了,生命充實了……”

值得一提的是,創新實踐活動不僅有效地提高了學員的綜合素質,而且使教員隊伍得到了很好的鍛煉.現在,自主研發實驗項目、自主研制實驗設備、自主開發實驗軟件、自主維修實驗儀器等在“中心”已蔚然成風,而且取得了可喜的成果.

四年過去了,我們的體會是,要做好這項工作,必須搭建一個穩定的創新實踐活動平臺:建立學員組織(業余學術團隊),提供實踐場地,持續經費保障,力行教員的指導作用.另外,“中心”在實驗項目選擇開放、實驗場地開放、創新實驗思想開放的同時,強調教學過程管理規范、實驗報告規范、考核標準規范、教員組織教學規范.這種寬嚴相濟的教學管理模式所形成的氛圍,保證了創新活動的積極、有序、有效地開展.存在的問題是,有些參賽的高年級學員臨近畢業,項目還沒有做完,是否考慮在高年級的組合中加入低年級學員,以求研究的連續性;另外,如何進一步提高研究項目的層次,也是值得思考的問題.

2010-03-15)