改革物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式 培養(yǎng)創(chuàng)新型人才

相國(guó)濤++周賢菊++李登峰++李麗++羅小兵++江莎

摘 要：創(chuàng)新型人才是當(dāng)今世界各個(gè)國(guó)家最重要的戰(zhàn)略資源。因此，提高全民素質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新能力也越來(lái)越成為當(dāng)下中國(guó)教育所面臨的迫切任務(wù)和難題。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的重要途徑之一。該文總結(jié)了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中普遍遇到的問(wèn)題，對(duì)如何革新大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才進(jìn)行了詳細(xì)的探究。

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn) 教學(xué)改革 創(chuàng)新型人才

中圖分類號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）01（c）-0158-02

當(dāng)前，我國(guó)正處于發(fā)展的重要戰(zhàn)略機(jī)遇期，只有成為創(chuàng)新型國(guó)家，才能在激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中占據(jù)主動(dòng)，大力培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，已成為各國(guó)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、科技進(jìn)步和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力提升的重要戰(zhàn)略舉措。這要求高校培養(yǎng)具有求新意識(shí)、勇于嘗試、富有創(chuàng)新精神的大學(xué)生。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的重要途徑，實(shí)際教學(xué)中要避免以往教學(xué)中的問(wèn)題，改變教學(xué)模式，充分利用資源，以培養(yǎng)具有科學(xué)探索精神的創(chuàng)新型人才為目標(biāo)。

1 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀

現(xiàn)行的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課與飛速發(fā)展的現(xiàn)代科技相當(dāng)不協(xié)調(diào)，課程模式陳舊、手段落后，不利于實(shí)驗(yàn)發(fā)揮對(duì)理論教學(xué)的促進(jìn)作用，制約了創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，已不能適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的要求，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1.1 教學(xué)模式單一、教學(xué)內(nèi)容固定

目前許多大學(xué)的物理實(shí)驗(yàn)課還是沿用舊的教學(xué)模式，由教師準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)器材，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中教師帶領(lǐng)學(xué)生熟悉實(shí)驗(yàn)器材，講解實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)要求和注意事項(xiàng)。整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)圍繞教師展開(kāi)，學(xué)生只是根據(jù)老師的要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)很被動(dòng)，沒(méi)有對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行深刻的思考，更不能對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行拓展或創(chuàng)新，這種灌輸式教學(xué)不利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力，也不利于學(xué)生個(gè)性與創(chuàng)新才能的發(fā)揮。

實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容的設(shè)置上沒(méi)有根據(jù)學(xué)生專業(yè)情況進(jìn)行區(qū)分，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容都是相同的，而且部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊，沒(méi)有將物理實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)代技術(shù)相融合，不利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情、拓寬學(xué)生的知識(shí)面，增強(qiáng)他們的綜合能力。

1.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間不足，學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)以完成任務(wù)為主

迫于課時(shí)的壓力，課堂教學(xué)中學(xué)生獨(dú)立思考的時(shí)間嚴(yán)重不足，教師代替學(xué)生進(jìn)行思考，進(jìn)而使得很多學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)實(shí)驗(yàn)理解不透徹，實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟幻鞔_或做不出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，甚至有些學(xué)生根本不知道自己要做什么，最后只是應(yīng)付了事，出現(xiàn)編造實(shí)驗(yàn)結(jié)果的現(xiàn)象。調(diào)查發(fā)現(xiàn)由于實(shí)驗(yàn)時(shí)間的不足，學(xué)生實(shí)驗(yàn)失敗后不能進(jìn)行調(diào)整和改正重做實(shí)驗(yàn)，部分學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)有著強(qiáng)烈好奇心和濃厚的興趣，但是由于沒(méi)有多余的實(shí)驗(yàn)時(shí)間和可供探索研究的實(shí)驗(yàn)器材，使得對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的創(chuàng)新和拓展無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

1.3 教學(xué)評(píng)價(jià)方式單一，沒(méi)有突出對(duì)學(xué)生能力的重視

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)成績(jī)的評(píng)定以往采用“平時(shí)成績(jī)+期末測(cè)試成績(jī)”兩者綜合構(gòu)成的方式，平時(shí)成績(jī)包括實(shí)驗(yàn)課出勤次數(shù)以及每次的實(shí)驗(yàn)報(bào)告分?jǐn)?shù)，期末成績(jī)主要是期末筆試的考試成績(jī)，與理論課考試類似。有些專業(yè)由于實(shí)驗(yàn)課時(shí)少甚至只有平時(shí)成績(jī)。很明顯，成績(jī)考核的單一化沒(méi)有體現(xiàn)出對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的重視，不利于激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的積極性。

2 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革的幾點(diǎn)措施

2.1 改革教學(xué)模式，以學(xué)生為中心

確立“圍繞辦學(xué)特色，結(jié)合專業(yè)實(shí)際，引入現(xiàn)代技術(shù)，激發(fā)研究興趣，提高創(chuàng)新素質(zhì)”的目標(biāo)[1]，實(shí)驗(yàn)教學(xué)不再以驗(yàn)證為主，而是以探究式為主導(dǎo)，提倡實(shí)驗(yàn)小組團(tuán)結(jié)合作、互幫互助，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)散思維，不斷進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探索和創(chuàng)新。教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中作為指導(dǎo)者引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行思考，實(shí)驗(yàn)小組合作討論并解決實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題，然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出一定的結(jié)論，最后由老師評(píng)定實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。在進(jìn)行拓展性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，要給予學(xué)生充分的實(shí)驗(yàn)時(shí)間和實(shí)驗(yàn)資源，鼓勵(lì)實(shí)驗(yàn)小組對(duì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)大膽假設(shè)，共同討論實(shí)驗(yàn)方案，合力完成探究工作。

2.2 更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，因材施教

在強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的新形勢(shì)下應(yīng)對(duì)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行改革，首先對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，去除相對(duì)陳舊的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，留下比較經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)，同時(shí)也引進(jìn)些比較新穎的、能反映前沿科技的實(shí)驗(yàn)，使得在完成教學(xué)大綱的同時(shí)也能夠通過(guò)更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。另外根據(jù)不同專業(yè)的特點(diǎn)，開(kāi)設(shè)與專業(yè)課程內(nèi)容相關(guān)的物理實(shí)驗(yàn)課，例如師范專業(yè)學(xué)生主要完成用單擺測(cè)量重力加速度、牛頓第二定律的驗(yàn)證、非線性電阻的伏安特性等與中學(xué)課程有關(guān)的物理實(shí)驗(yàn)，對(duì)工程專業(yè)學(xué)生重點(diǎn)安排做流體力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)、剛體轉(zhuǎn)動(dòng)的研究以及學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)不同類型的傳感器等等。物理實(shí)驗(yàn)課程做到因材施教，滿足不同專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)要求，為學(xué)生進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)探究打好基礎(chǔ)。

實(shí)際教學(xué)中將實(shí)驗(yàn)課分為演示實(shí)驗(yàn)課、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)課、探究實(shí)驗(yàn)課和趣味實(shí)驗(yàn)課。物理演示實(shí)驗(yàn)課程是通過(guò)觀察、思考實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行定性分析或簡(jiǎn)單的定量分析，不深究嚴(yán)格的理論知識(shí)。例如超導(dǎo)磁懸浮列車演示、光纖通訊演示、高壓帶電作業(yè)演示、光學(xué)幻象演示等實(shí)驗(yàn)在生活中有很多的應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有很強(qiáng)的視覺(jué)沖擊；另外對(duì)物理概念的描述直觀、易于接受，不僅對(duì)學(xué)生理解物理概念有所幫助，還可以激發(fā)學(xué)生探索研究的欲望。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)課程主要是一些物理思想較強(qiáng)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，通過(guò)這些實(shí)驗(yàn)使學(xué)生學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，鍛煉實(shí)驗(yàn)操作技能，提高數(shù)據(jù)處理的能力。例如惠斯通電橋測(cè)電阻、磁懸浮導(dǎo)軌測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體的速度、液體粘滯系數(shù)的測(cè)定等一些經(jīng)典的物理實(shí)驗(yàn)[2]。

2.3 鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行拓展實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、調(diào)動(dòng)學(xué)生科研探索和主動(dòng)參與的積極性，學(xué)校開(kāi)設(shè)探究實(shí)驗(yàn)課和趣味實(shí)驗(yàn)課，鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)進(jìn)行拓展實(shí)驗(yàn)。探究實(shí)驗(yàn)課中教師將學(xué)生分為若干實(shí)驗(yàn)小組，根據(jù)所學(xué)內(nèi)容，由教師給出探究實(shí)驗(yàn)的課題方向（例如利用SPD、I-V變換電路和數(shù)字毫伏表設(shè)計(jì)光功率計(jì)，用超聲波測(cè)量物體的位置及移動(dòng)距離，設(shè)計(jì)一個(gè)函數(shù)發(fā)生器等等），學(xué)生利用課余時(shí)間查閱資料，通過(guò)小組討論、與老師溝通完成實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，自行安排實(shí)驗(yàn)時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最后探究實(shí)驗(yàn)結(jié)果以小論文的形式交給老師。為了激發(fā)學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)熱情，更輕松、深刻地學(xué)習(xí)物理原理，學(xué)校開(kāi)設(shè)趣味實(shí)驗(yàn)課[3]（例如自制彩色溫度計(jì)、自制望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡、制作斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)等等），實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)自己興趣選做趣味實(shí)驗(yàn)并合作完成實(shí)驗(yàn)，最后以競(jìng)賽的方式展示學(xué)生們的實(shí)驗(yàn)成果。

2.4 建立開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，設(shè)立模擬實(shí)驗(yàn)室

為了培養(yǎng)學(xué)生自主思考能力，提高實(shí)驗(yàn)效率，有必要將實(shí)驗(yàn)資源公開(kāi)化、公有化。建立公共實(shí)驗(yàn)樓，開(kāi)放實(shí)驗(yàn)資源，讓學(xué)生能夠在實(shí)驗(yàn)前充分了解各種儀器的功能、特點(diǎn)及使用方法，也可在實(shí)驗(yàn)失敗后重新安排實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放也能使進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)和趣味實(shí)驗(yàn)的學(xué)生有更豐富的實(shí)驗(yàn)資源和自由的實(shí)驗(yàn)時(shí)間。學(xué)生可通過(guò)實(shí)驗(yàn)資源管理系統(tǒng)查詢實(shí)驗(yàn)資源及實(shí)驗(yàn)室使用情況，預(yù)約實(shí)驗(yàn)時(shí)間。實(shí)踐表明，實(shí)驗(yàn)資源的開(kāi)放，提高了實(shí)驗(yàn)效率，培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新研究的積極性。

對(duì)于自然科學(xué)前沿領(lǐng)域的高新技術(shù)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)器材昂貴，學(xué)校實(shí)驗(yàn)資源無(wú)法滿足過(guò)多的學(xué)生需求。設(shè)立仿真實(shí)驗(yàn)室，利用物理實(shí)驗(yàn)軟件虛擬實(shí)驗(yàn)儀器，建立虛擬的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，學(xué)生在這個(gè)環(huán)境中可以熟悉儀器操作，模擬真實(shí)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程[4]，既可以檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的可行性，又可避免盲目進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，損壞實(shí)驗(yàn)儀器。利用電腦軟件進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)還能克服實(shí)際實(shí)驗(yàn)帶來(lái)的種種限制，可讓學(xué)生充分發(fā)揮自己的想象，安全大膽地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。

2.5 教學(xué)評(píng)價(jià)開(kāi)放化

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)成績(jī)的評(píng)定采取開(kāi)放化的評(píng)定方式，即實(shí)驗(yàn)成績(jī)的評(píng)定由知識(shí)考核、實(shí)驗(yàn)結(jié)果考核變?yōu)槿婺芰己撕途C合素質(zhì)考核，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的考核，做到全面評(píng)價(jià)學(xué)生的實(shí)際能力。實(shí)際授課中將學(xué)生分為若干科研小組，對(duì)小組實(shí)驗(yàn)操作情況以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行評(píng)分，對(duì)于完成拓展實(shí)驗(yàn)或探究實(shí)驗(yàn)的小組額外加分獎(jiǎng)勵(lì)。實(shí)驗(yàn)課程期末的考核為一份實(shí)驗(yàn)論文和15 min左右的研究成果演講。

3 結(jié)語(yǔ)

要培養(yǎng)獨(dú)立、自主的創(chuàng)新型人才，教師在教學(xué)中就要做到“放開(kāi)”，給學(xué)生足夠的思考時(shí)間、足夠的探索空間、足夠的研究資源，教師作為學(xué)生科學(xué)探究的引導(dǎo)者、服務(wù)者，為提高學(xué)生創(chuàng)新能力而努力。物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的探究從來(lái)都不會(huì)結(jié)束，在今后的教學(xué)中會(huì)不斷遇到新的問(wèn)題，又會(huì)不斷地尋找出路，解決問(wèn)題，提高教學(xué)效率，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生個(gè)人能力是教師永遠(yuǎn)的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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