地方高校物理實驗教學(xué)改革與創(chuàng)新人才培養(yǎng)

摘要：分析了制約地方高校物理實驗教學(xué)發(fā)展原因，提出從物理實驗教學(xué)體系、實驗教學(xué)內(nèi)容、實驗教學(xué)手段、實驗教師素質(zhì)提高等方面進(jìn)行改革。

關(guān)鍵詞：物理實驗；教學(xué)改革；創(chuàng)新人才

目前，地方高校物理實驗教學(xué)存在著教學(xué)方法和手段單一、教學(xué)內(nèi)容陳舊、儀器設(shè)備落后、經(jīng)費(fèi)投入不足等問題。這些問題制約著地方高校對學(xué)生高素質(zhì)的培養(yǎng)。如何使地方高校實驗教學(xué)更適應(yīng)當(dāng)今社會發(fā)展對人才的需求，更好地為地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展輸送具有綜合性、創(chuàng)新性、實踐性的高素質(zhì)人才，成為目前地方高校教學(xué)改革的一個重要的組成部分，也是擺在實驗教師面前的一個重要的課題。

一、地方高校物理實驗教學(xué)存在的問題

(一)物理實驗教學(xué)方法和手段單一

傳統(tǒng)物理實驗教學(xué)方法和手段比較簡單，實驗前先由老師簡單介紹實驗?zāi)康摹嶒瀮x器、實驗原理、實驗內(nèi)容、實驗步驟、操作方法和注意事項。然后，學(xué)生根據(jù)實驗教材或?qū)嶒炛笇?dǎo)書中所列出的實驗步驟，在教師的指導(dǎo)下，按部就班地連接儀器、調(diào)試儀器、測量數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)、作出實驗報告。因此，教師教得輕松，學(xué)生學(xué)得也輕松。但是，這樣教學(xué)方法沒有充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，沒有激發(fā)學(xué)生對學(xué)習(xí)實驗的興趣，制約了學(xué)生識知過程中的主觀能動性，不利于學(xué)生的創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，會逐漸地扼殺學(xué)生的創(chuàng)新思維、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。

(二)物理實驗教學(xué)內(nèi)容和實驗項目陳舊

現(xiàn)有的物理實驗教學(xué)內(nèi)容，實驗項目比較陳舊。驗證性實驗較多，綜合性實驗、設(shè)計性實驗很少，研究性實驗更少，更重要的是實驗教學(xué)內(nèi)容和實驗項目沒有很好地把物理實驗與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)相結(jié)合，而是與科研和生產(chǎn)第一線脫節(jié)，與當(dāng)今高新科技相距較遠(yuǎn)，缺乏時代感。

(三)重理論輕實驗

長期以來，由于受傳統(tǒng)觀念的束縛和影響，地方高校領(lǐng)導(dǎo)與教師都存在不同程度上的重理論輕實驗的思想，沒有真正意識到實驗教學(xué)是高校培養(yǎng)高素質(zhì)人才一個不可缺少的重要組成部分。認(rèn)為高校培養(yǎng)高素質(zhì)人才，就是教師專業(yè)知識的灌輸和學(xué)生被動地接受，而忽略了對學(xué)生動手能力、觀察能力、解決問題能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，其結(jié)果培養(yǎng)的高素質(zhì)人才只能是有思辨力而無動手能力和創(chuàng)新能力的偏才，嚴(yán)重脫離社會需要，加劇學(xué)生就業(yè)的困難。

(四)物理實驗教師隊伍結(jié)構(gòu)不合理

物理實驗教師主要是職稱結(jié)構(gòu)、學(xué)歷結(jié)構(gòu)、年齡結(jié)構(gòu)沒有構(gòu)成一個合理的金字塔形的梯隊，主要原因有：一是職稱普遍偏低，年齡偏高，這樣在結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)了一個斷層；二是專升本時間不長的地方高校，由于普遍擴(kuò)招，引進(jìn)了一大批高學(xué)歷、高職稱人才，優(yōu)惠政策是安排家屬工作，而不管其以前是否接觸過實驗室工作，就安排在實驗室工作；三是由于先前的實驗技術(shù)人員學(xué)歷普遍偏低，造成職稱上不去，新進(jìn)人員職稱還沒評，因此職稱總體水平偏低，科研能力普遍較弱，不能達(dá)到物理實驗教學(xué)要求。

(五)物理實驗經(jīng)費(fèi)投入嚴(yán)重不足

由于地方高校是各省、自治區(qū)、直轄市自己辦的學(xué)校，不同省、自治區(qū)、直轄市的經(jīng)濟(jì)狀況有很大差別，對高校辦學(xué)經(jīng)費(fèi)的投入差別更大。因此，各地方高校的欠債也不盡相同，由于地方高校的辦學(xué)經(jīng)費(fèi)嚴(yán)重不足，對實驗設(shè)備的投入更少。這樣使得實驗設(shè)備落后、陳舊、老化，不能及時更新，造成實驗儀器測量精度低，數(shù)據(jù)誤差較大，故障率高，影響了實驗教學(xué)質(zhì)量的提高，同時滿足不了實驗教學(xué)的需要。

二、地方高校物理實驗教學(xué)改革與創(chuàng)新人才培養(yǎng)

(一)構(gòu)建物理實驗教學(xué)新體系

地方高校物理實驗教學(xué)改革應(yīng)以加強(qiáng)基礎(chǔ)，發(fā)展能力，注重創(chuàng)新的教學(xué)思想為指導(dǎo)，改變過去傳統(tǒng)教學(xué)模式，建立三層次教學(xué)模式，即基礎(chǔ)性實驗?zāi)Ｊ健⒕C合性實驗?zāi)Ｊ健⒃O(shè)計性實驗?zāi)Ｊ健＿@種分層次教學(xué)模式打破了原來的按力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)和近代物理各自獨(dú)立的封閉體系，突出體現(xiàn)了學(xué)科的系統(tǒng)性、學(xué)科之間的兼容互補(bǔ)性，同時也打破了各學(xué)科之間的相互獨(dú)立，加強(qiáng)了對學(xué)生跨學(xué)科思維能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)；完善了實驗教學(xué)體系，既吸收傳統(tǒng)實驗的精華，又突出現(xiàn)代實驗的特點，通過對各類實驗進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，整體優(yōu)化，在突出基本方法、基本技能訓(xùn)練的同時，加強(qiáng)綜合性、設(shè)計性和研究性實驗力度，從而達(dá)到學(xué)生素質(zhì)和能力的提高。

基礎(chǔ)性實驗主要突出基本物理量的測量，基本儀器的調(diào)節(jié)和使用，實驗數(shù)據(jù)處理方法。如固體密度的測量、氣墊導(dǎo)軌測量速度和加速度，單擺實驗，分光儀的調(diào)節(jié)，示波器的使用等實驗，通過這些實驗使學(xué)生學(xué)會和掌握基本物理量的測量、基本儀器的使用與調(diào)節(jié)，并懂得一些簡單儀器的結(jié)構(gòu)和性能，學(xué)會處理一些比較簡單實驗故障，學(xué)會怎樣做好實驗，怎樣分析處理數(shù)據(jù)，如何寫實驗報告，為學(xué)生養(yǎng)成良好的科學(xué)實驗精神、創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力和拓寬創(chuàng)新思維打下扎實基礎(chǔ)。

綜合性實驗主要體現(xiàn)在綜合運(yùn)用已學(xué)基礎(chǔ)理論知識、實驗技術(shù)和實驗方法解決實際問題的能力。如磁阻傳感器特性測量與應(yīng)用，太陽能電池基本特性的研究，利用霍耳效應(yīng)測量磁場、邁克爾孫干涉儀的調(diào)整和使用、氫原子光譜的觀察與測定、夫蘭克一赫茲實驗等實驗。學(xué)生通過完成綜合性實驗，進(jìn)一步達(dá)到利用已學(xué)理論知識、科學(xué)實驗技術(shù)和科學(xué)實驗方法解決實際問題的能力。

設(shè)計性實驗的目的是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究精神、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，提高科學(xué)實驗?zāi)芰蛯嶋H應(yīng)用能力。設(shè)計性實驗要反映物理與高新科技相結(jié)合的實驗內(nèi)容，如低溫超導(dǎo)、液晶技術(shù)、光纖技術(shù)、激光全息照相、核磁共振技術(shù)等實驗。學(xué)生可以根據(jù)實際情況選擇教師給出實驗項目或自擬實驗項目，要求學(xué)生自主查閱參考資料，自主設(shè)計實驗方案，自主選擇和組裝實驗儀器，自主調(diào)節(jié)儀器，自主檢修一些簡單儀器故障，自主設(shè)計實驗步驟，自主制訂實驗中可能出現(xiàn)問題的解決方案，在教師指導(dǎo)下或同學(xué)相互之間討論完成實驗任務(wù)。

(二)改革物理實驗教學(xué)內(nèi)容

眾所周知，一本好的物理實驗教材對于培養(yǎng)高素質(zhì)人才起到不可低估的作用。因此，應(yīng)重新制定物理實驗教學(xué)大綱，優(yōu)化物理實驗教學(xué)內(nèi)容。物理實驗教學(xué)內(nèi)容本著加強(qiáng)基礎(chǔ)，培養(yǎng)素質(zhì)，發(fā)展個性，突出創(chuàng)新的改革原則，應(yīng)在保證使學(xué)生受到基本實驗儀器使用、基本實驗方法、基本物理量測量和數(shù)據(jù)處理等方面訓(xùn)練的基礎(chǔ)上，大幅度刪減壓縮傳統(tǒng)性基礎(chǔ)性實驗和驗證性實驗的內(nèi)容，大力增加綜合性實驗和設(shè)計性實驗的內(nèi)容。有條件的地方高校可以根據(jù)自己實際情況和專業(yè)特色增設(shè)反映物理與高新科技相結(jié)合的實驗內(nèi)容，如低溫超導(dǎo)、液晶技術(shù)、光纖技術(shù)、激光全息照相、核磁共振技術(shù)等實驗內(nèi)容。這樣既保證學(xué)生得到基本技能訓(xùn)練，同時激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理實驗的興趣，又達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決實際問題的能力，并開拓學(xué)生創(chuàng)新思維，提高學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。

(三)改革物理實驗教學(xué)方法和手段

1.實行開放式實驗教學(xué)。開放式實驗教學(xué)就是將實驗教學(xué)內(nèi)容，實驗項目，實驗時間和實驗室對學(xué)生進(jìn)行開放。開學(xué)初教師將教學(xué)內(nèi)容，實驗項目，實驗時間，實驗地點向?qū)W生公布，也可以通過校園網(wǎng)絡(luò)向?qū)W生公布。學(xué)生根據(jù)自己實驗基礎(chǔ)、興趣愛好，選擇實驗項目，經(jīng)過預(yù)習(xí)，查閱參考資料，自主設(shè)計實驗方案，自主設(shè)計實驗步驟，自主安排實驗時間到開放實驗室，自主選擇儀器設(shè)備，自主安裝和調(diào)節(jié)儀器，在老師的指導(dǎo)下完成實驗。設(shè)計性實驗報告可以論文形式完成。開放式實驗教學(xué)改變了過去由教師設(shè)計好教學(xué)計劃和教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生按部就班地進(jìn)行實驗的傳統(tǒng)教學(xué)模式，充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動性，激發(fā)了學(xué)生強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)興趣，求知欲望和創(chuàng)新欲望，樹立了由教師主導(dǎo)教學(xué)變?yōu)閷W(xué)生主動學(xué)習(xí)教育理念，培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新能力。

2.繼續(xù)改革物理實驗課的考核方法。物理實驗課的考核成績應(yīng)單獨(dú)設(shè)立，考試方法可以考筆試，可以考口試，可以考操作，也可以筆試加操作，也可以口試加操作。實驗課程考核的內(nèi)容，應(yīng)主要包括學(xué)生對實驗原理、實驗方法、操作過程、數(shù)據(jù)處理方法等的掌握。按單人操作考試，注重實驗的操作步驟及實驗報告分析，并與學(xué)生平時的實驗態(tài)度和實驗報告成績相結(jié)合，綜合評出學(xué)生成績。

3.改革傳統(tǒng)物理實驗教學(xué)手段。以信息化帶動實驗教學(xué)手段的現(xiàn)代化，將多媒體教學(xué)手段引入物理實驗教學(xué)，開發(fā)物理實驗教學(xué)軟件，對一些缺乏儀器設(shè)備的實驗，可以利用計算機(jī)進(jìn)行虛擬實驗、模擬實驗，讓學(xué)生在虛擬實驗、模擬實驗、仿真環(huán)境中實現(xiàn)操作，促進(jìn)傳統(tǒng)實驗與虛擬、模擬、仿真實驗有機(jī)結(jié)合。這種方法可以解決地方高校由于經(jīng)費(fèi)投入不足而造成儀器缺乏開不出實驗的困難。同時，使用傳感器、CCD圖像采集系統(tǒng)和計算機(jī)對實驗過程進(jìn)行控制、實驗數(shù)據(jù)采集、實驗數(shù)據(jù)處理等系列輔助實驗教學(xué)。

(四)大力提高物理實驗教師的素質(zhì)

實驗教師的素質(zhì)與管理能力都會直接影響著實驗室的建設(shè)和管理水平，實驗設(shè)備的使用效果，教學(xué)質(zhì)量的提高和科研工作的進(jìn)行等。為此，實驗教師隊伍建設(shè)就是當(dāng)務(wù)之急。學(xué)校應(yīng)關(guān)心實驗教師的切身利益和相關(guān)問題，一方面提高實驗人員的地位和待遇；另一方面考慮到實驗室工作的特殊性，制定可行的實驗人員評職、晉升政策。在參加學(xué)校年終評優(yōu)活動中，按比例設(shè)一定名額給實驗人員。學(xué)校應(yīng)合理安排實驗教師到其他高校進(jìn)修學(xué)習(xí)，提高他們的理論水平與實踐技能，邀請實驗教學(xué)經(jīng)驗豐富和水平較高專家學(xué)者來校對實驗教師進(jìn)行培訓(xùn)，組織他們到其他高校參觀學(xué)習(xí)，或者在崗自學(xué)。通過這樣的途徑，實驗教師理論水平不斷得到提高，知識領(lǐng)域不斷得到拓寬，能力不斷得到加強(qiáng)，以至能完全勝任物理實驗教學(xué)的需要。

(五)加大物理實驗室建設(shè)力度

地方高校應(yīng)重視實驗室的建設(shè)，加大對實驗室建設(shè)的投入力度，不斷地更新教學(xué)儀器，提高儀器設(shè)備的科技含量，改善實驗教學(xué)的環(huán)境。學(xué)校應(yīng)努力拓寬融資渠道，一方面爭取地方政府和上級部門的支持；另一方面積極爭取企業(yè)、團(tuán)體、校友等的捐款，吸收校外企業(yè)，特別外資企業(yè)的資金合作搞實驗室建設(shè)。同時，應(yīng)規(guī)范實驗室管理，建立科學(xué)管理制度，優(yōu)化實驗室資源配置，提高實驗室資源利用最大化，為學(xué)生提供一個良好的學(xué)習(xí)環(huán)境。

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