改革物理實驗教學 培養學生創新素質

摘 要:物理實驗教學在大學生創新素質教育中占有重要地位，為滿足培養具有創新素質人才的需要，實驗教學改革勢在必行。討論了物理實驗教學課程體系、實驗內容、教學方法和考核方式的改革對大學生綜合能力和創新素質培養的意義。

關鍵詞:實驗教學 教學改革 創新素質

中圖分類號:G642文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)02(c)-0190-02

物理學是以實驗為基礎的自然科學，物理實驗是進行物理學習和研究的一種基本方法。物理實驗不僅是有效地獲得學習物理知識的感性材料，加深對物理概念和規律形成過程的理解，學會使用基本儀器并獨立進行實驗的方法和技能的過程，更是培養學生的創新意識、創新思維、創新能力，培養學生科學態度和科學研究方法的重要手段。大學物理實驗課程是理工科學生進入大學后最先接觸對其進行科學實驗基本訓練的一門基礎必修課。高等院校的實驗室是學校實施素質教育，培養創新意思和創造能力的重要場所。可以這樣說，大學物理實驗教學效果的好壞直接影響了后繼專業實驗的學習，對學生的動手能力、創新思維能力產生重要影響。因此，改革物理實驗教學，注重培養學生的創新意識、創新思維和創新能力是必要也是必須的。

在如何順應時代要求，培養高素質的、具有創新精神和創新能力的創造性人才方面，實驗教學更有其重要意義。教育部關于“質量工程”如何推進的論述中特別強調要加強高等學校實驗室特別是基礎課實驗室的建設，以幫助學生提高創新創業能力。教育部《面向21世紀教育振興行動計劃》提出實施“跨世紀素質教育工程”，提高國民素質，整體推進素質教育，全面提高國民素質和民族創新能力。我校物理實驗室在教育部“211”專項款的資助下更新了大批教學儀器和設備，我們也對新形式下的物理實驗教學進行了改革與探索，經過幾年的實踐，取得了較好的效果。而本文僅就物理實驗教學與學生創新能力的培養談點看法。

1 物理實驗教學改革的背景

現行物理實驗課的體系一般是按力、熱、電、光、磁、近代物理實驗的分類法劃分，看上去清晰明了，但割裂了學科間的聯系，不適應現代科學發展的實際情況。隨著現代科技的發展，新的交叉學科不斷涌現，力、熱、光、電和磁等學科已形成相互交叉、相互促進的局面，每一學科的發展都離不開其它學科。物理實驗課要跟上這一發展趨勢，充分利用學科交叉發展的良好契機，大力開發一些綜合性實驗，將科學技術的一些新方法、新概念和新內容反映到物理實驗教學中來。舊教材中的大多數經典實驗都是“驗證型”實驗內容，“研究型”項目太少。這樣的教學內容對培養學生的動手能力也許是有益的和必要的，但忽視了對學生思維能力和創造能力的培養，與素質教育的目標不符。實驗課教學形式死板、單一是實驗教學改革的又一重要原因。目前實驗課學生圍繞教師、教材轉的現象嚴重，上課過程就是教師講解實驗目的、原理、儀器使用、注意事項和操作示范，學生只要是按照示范或教材操作步驟就能得到預期的實驗數據，這雖然對于提高學生的操作技能和加深對理論知識的理解和鞏固有一定的作用，但在這種單一的教學方式下，學生只能處于被動地位進行機械的學習，其獨立發現問題，提出問題，思考問題，設計實驗方案，建立實驗裝置，最后進行實驗，通過對實驗數據的處理和分析，最終解決問題的能力沒能得到體現，這樣的教學方式不能達到實驗教學的真正目的，不能更好地開發學生的智能和培養其創新意識。成績考核方式也是物理實驗改革的一個重要方面。考試和教學目的是一致的，都應以培養學生的動手能力，思維能力，創新能力為目標。傳統實驗課大多數只是以最終的考試成績作為學生的考評成績，考試方法單一，不能全面反映學生在整個實驗課程中所應掌握的各種能力。正是基于傳統物理實驗教學在教學體系、教學內容，教學方式和考核方式等方面存在的諸多問題，對物理實驗教學進行以培養創新素質為目的的大刀闊斧的改革勢在必行。

2 改革實驗教學 培養創新素質

物理實驗課與物理理論課的教學目的是一致的，兩者都以培養具有扎實基礎、廣博知識的高素質創新型人才為目標。為充分發揮物理實驗在培養大學生創新素質方面的作用，必須大力改革現行的物理實驗教學體系、教學內容、教學方法和考核方式，以達到強化創新意識和培養創新能力的實驗教學的真正目的。

2.1 構建新的課程體系，注重綜合素質

打破原有實驗課程體系，構建基于滿足教學客觀規律和物理實驗素質培養目的的實驗體系。新的課程體系不再以力、熱、電、光、磁等學科為設置實驗內容的依據，取而代之的是以訓練的性質、層次進行分類，按照由簡到繁、由易到難的教學規律設置實驗內容。新的實驗體系大致可分為三大模塊，即基礎實驗、綜合實驗、設計性實驗。

基礎物理實驗是從各學科經典實驗中精選出來的一部分實驗，旨在使學生掌握物理實驗的基本知識、基本方法和基本技能。綜合物理實驗是在基礎物理實驗完成的基礎上開設的具有一定綜合性、系統性的實驗項目，旨在培養學生綜合運用所學知識，獨立思考、獨立操作的能力。前兩部分實驗都是以“驗證”為主，而設計物理實驗是以設計和創新為其主要特色，是培養和提高學生發現和思考和創造性的解決實際問題能力的重要途徑。這類實驗項目僅給出實驗任務，學生通過綜合運用自己掌握的實驗技能、方法，充分發揮主動性和創造性，根據要求設計實驗方案，選取實驗設備，擬定實驗步驟，最后進行實驗操作得出實驗數據并做相應處理。設計性物理實驗能有效的培養學生的科學實驗能力和創新素質，是物理實驗課程體系改革的重要舉措，無論在內容或形式上都應加以深化。

2.2 優化實驗內容，培養創新能力

根據新的課程體系的要求，實驗內容也應做出相應調整，在保留對學生訓練基本實驗技能實驗項目的基礎上，淘汰一些內容陳舊、缺乏技術含量的驗證性實驗項目，增加與現代科技發展緊密結合的包括工程技術應用在內的綜合性實驗、設計性實驗，培養學生綜合運用知識的能力和科學創新的能力。

合理選擇經典力、熱、光、電實驗(如力學的測量揚氏模量、光學中的邁克爾迅、電學中的電橋實驗等)，保證學生基本實驗技能的掌握，去掉那些冗余、重復性的實驗項目，使學生有更多的精力投入到后繼的綜合設計實驗中去。綜合設計實驗作為對學生思維能力綜合能力創新能力培養的實驗項目，應注重其綜合性和時效性，使學生對實驗內容獨立思考、單獨設計時得到多方面全方位的鍛煉。同時要增大選修實驗比例，拓寬實驗領域，使學有余力的學生有更多機會探索未知世界。新的教學內容，保留經典，加大綜合，引入設計，從而充分激發了學生學習的積極性，有效培養和啟迪學生的創造性思維。

2.3 改進教學方法，注重教學質量

實驗教學方法是決定實驗教學質量的重要手段，科學多樣化的教學方法對學生綜合素質和創新能力的培養將起到關鍵性的作用。傳統的實驗教學方法采用的是“灌輸式”、教師“一站式”的方式，這種依賴性很大的教學方式，使學生完全處于被動地位，缺乏主動學習與探索精神，極大地限制了學生的思維，不利于培養學生的思維能力和創造能力。因此，物理實驗課程教學中應明確學生的主體地位，教師起指導、“引路人”的作用，不能“統的過多”、“管的過死”。實驗準備階段，簡單明了的向學生介紹實驗目的、原理和注意事項，著重闡述實驗的思想，啟發學生用不同的方法實現實驗目的，拓寬學生的思維。實驗操作過程中出現的問題，教師不直接指出錯誤所在，而是采取啟發引導的方式，與學生共同分析實驗現象，判斷問題原因，在確保安全的前提下，鼓勵學生自己動手排除故障，激發學生學習興趣，培養學生的獨立思維和實驗探索能力。在實驗報告的完成階段，教師要注意及時批改、適時反饋，對有新意、創意的實驗報告要及時評講，鼓勵和培養學生的創新意識。另外，隨著計算機技術的迅速發展，物理實驗應該充分利用這一強有力的工具，加大計算機在實驗數據采集、存儲和處理方面的應用，加強學生運用計算機的能力。

2.4 完善實驗考核制度 全面衡量綜合素質

實驗課成績考核與評定的目的在于科學全面地評定學生的綜合實驗能力，考核 學生完成大學物理實驗課程的學習之后，除開具體的實驗內容之外，他們掌握了的和體驗到的東西，考核學生科學嚴謹、實事求是的作風，通過考核進一步激發學生的主動性、積極性和創新精神，提高培養自身綜合素質的自覺性。不同學校采用不同的教學內容和教學方法，其考核方式也各有不同。我們將期末實驗成績的考核分為三部分，一是平時成績，二是期末考核成績，三是開放實驗成績。平時成績是學生實驗課程中實驗完成情況的總體反映，占總成績的70%。期末考試是采取設計實驗的形式進行，以考查學生通過實驗課的學習和訓練所獲得的綜合能力。這一部分占總成績的30%。由于實驗課的課時所限，我們把更多的實驗內容放到開放實驗室，鼓勵學生根據自己愛好，充分利用課余時間投入實驗室做更多探索，學生在開放實驗室中所取得的成績直接加到總成績中。實踐表明，這一考核方式的變革，有效激發了學生物理實驗的興趣，增強了學生的創新能力。

3 結語

物理實驗教學改革是一個系統工程，目前還沒有一個統一的理論形成，實驗教學改革要遵循實驗教學的特殊規律，體現創新教育的改革目標。實踐表明:在大學物理實驗教學中有針對性地進行創新素質的培養是可行的，而且也具有巨大的培養大學生創新素質的空間，因此，廣大從事物理實驗教學的專家、學者和教師應重視和探索物理實驗教學改革，為高素質、創新型人才的培養做出應有貢獻。