提高學生工程實踐能力和團隊合作能力的探索

陳余行

摘 要：分析了目前大學物理實驗教學模式在培養學生工程實踐能力方面不足的原因，結合工科大學的人才培養特點和模式，探討了如何在物理實驗階段培養學生的工程實踐能力和團隊合作能力，使物理實驗課程更好地嵌入工科大學各專業的人才培養體系。

關鍵詞：大學物理實驗 工程實踐能力 團隊合作

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）10（c）-0-02

大學物理實驗是學生進入大學后受到系統實驗方法和實驗技能訓練的開端，是大學生實踐教學中的重要環節，是對理工科類各專業學生進行科學實驗基本訓練的一門必修基礎課程。它使學生通過實驗學習物理思想、物理實驗的方法與技能，初步掌握科學實驗的基本思想方法和工作方法，增強科學實驗的能力，為今后的學習和工作奠定良好的實驗基礎，對于培養大學生的實踐能力和創新能力有著不可替代的作用。本文根據我校的人才培養定位和“新工科”建設的要求，結合工科大學的人才培養特點和模式，探討了如何在基礎的物理實驗階段培養學生的工程實踐能力，使物理實驗課程更好地嵌入工科大學各專業的人才培養體系。

1 當前物理實驗教學體系和教學內容及其在培養學生工程實踐能力和團隊合作能力方面的不足

目前，筆者學校的大學物理實驗經過多年的教學改革實踐，采用三級教學即基礎實驗、綜合實驗和設計性實驗3個環節的的教學體系。

基礎實驗為基本物理量的測量和基本儀器的使用，主要為預備性、基礎性實驗。實驗的目的主要是讓學生學習和掌握基本物理量的測量、基本儀器的調節和使用，并讓學生逐步領會怎樣做好實驗、分析處理數據、書寫實驗報告等，使學生受到嚴格的基礎訓練，為他們養成良好的科學實驗素養打下基礎。

綜合實驗為實驗測量方法和實驗技術的學習，其目的主要是使學生掌握物理實驗的測量方法、主要儀器設備的使用及常用物理量的測量等，在通過實驗鞏固加深理解物理知識的同時，提高學生綜合應用多種實驗技術、實驗方法和實驗儀器的能力，進一步提高學生的實驗技能和科學素養。

設計性實驗是實驗教師在學生具備綜合實驗知識及能力之后，提出一些有利于啟發創新思維、有科研性質的實驗課題， 讓學生自主進行設計并完成的實驗。設計性實驗的目的是使學生運用所學的實驗知識和技能， 在實驗方案的設計、測量儀器的選擇、測量條件的確定等方面受到系統的訓練，培養學生獨立的科學實驗能力和創新能力。

這種實驗教學體系打破了普通物理實驗中力、熱、電、光等類別之間的界限 ，建立了真正以學生為主體，以教師為主導，分層次、模塊化、全面開放的物理實驗教學體系，是對傳統物理實驗教學的一次突破和超越。但是，隨著科技的進步和相關學科產業的升級，特別是相對于“新工科”建設的要求，當前物理實驗教學體系和教學內容在培養學生工程實踐能力和團隊合作能力方面開始體現出一些不足，導致物理實驗教學與現在的工科人才的培養目標存在一些脫節。

目前物理實驗在內容上主要有以下3種類型。

1.1 應用性實驗

根據物理原理導出的測量關系式，以物理測量為基礎，對事物的某種特性或參量進行測定的實驗，如三棱鏡頂角的測量、牛頓環等。

1.2 驗證性實驗

對某一物理理論或物理假設進行檢驗的實驗，如驗證光柵衍射的光柵方程、彈簧振子的簡諧振動實驗等。

1.3 探索性實驗

要求采用一定的物理實驗手段去了解尚未認識的事物的內在特性或規律，如棱鏡色散的研究，液體中粘滯現象的研究等。

在課程中，為了培養和提高學生的實驗技能和科學素養，應當讓學生對3種類型的實驗都有所接觸，但是對不同學科的學生課程應適當調整這3種實驗類型的比例，適時調整實驗的側重點，這樣才能與學生專業所要求的該學科及相應層次的人才培養的目標更好地匹配。

2 對目前教學體系和教學內容改進的一些思考

時代在前進，科學在發展，社會對人才的要求在提高，國家也提出了“新工科”的建設要求，大學物理實驗必須以學生為主體，以社會需要為導向，著重培養大學生的實踐能力和創新能力，提高學生的團隊合作意識和能力[1-4]。通過多年的教學實踐觀察發現，要實現達到這一目標，就必須對現有的教學體系和內容進行一些必要的改進。

對于工科學生而言，在實驗內容的設置和教學體系的環節上應當注意以下兩點改進。

2.1 適當增大應用性實驗的比例設置

應用性實驗的特點決定了這是學生利用理論知識進行實踐活動的最直接的實驗，是培養學生工程實踐能力，進行實踐操作和方法訓練的最快捷、最簡單、最有效的方式。而從社會的現實來看，工科院校學生的實踐操作能力與就業存在密切的關系，體現著社會發展的需要。對企業而言，需要的是遇到問題馬上就能解決的人才，企業界十分重視學生的創新能力和實踐工作業績。對學生尤其是工科學生而言，要增強就業競爭力，重要的就是在校期間努力培養自身的綜合能力尤其是實踐操作和創新能力，理論學習所積累的知識只有通過實踐才能轉變成人的能力，進而提高人的素質；而素質中最為根本的是實踐操作能力與創新能力。學校如果培養的學生缺乏實踐能力與創新能力，學生在社會上就缺乏競爭力，所以工程實踐能力是考核工科素質教育成效的關鍵指標，是檢驗學習效果的依據。實踐操作能力的強弱是一個人能否成才的重要標志，對工科學生而言，要力求避免出現“高分低能”的現象，因此，進行大量的應用性實驗的訓練是非常必要的，同時應當注重新技術在實驗中的應用，例如，傳統的某些測量手段可以用先進的傳感器測量替代，這樣可以更好地提高學生的工程實踐能力，因為，在工程實踐中新科技的應用是最為廣泛的。

2.2 設計性實驗中應在注重培養學生創新能力的同時，注意培養學生的團隊意識

對企業而言，個人的能力出色固然重要，但成功更多是源于團隊合作，因此，對工科學生而言，在實驗中除了培養和提高工程實踐能力和創新能力外，還應加強團隊意識，培養和提高自己的團隊合作能力。在設計性實驗階段，學生的實驗水平和知識水平都已經有了一定基礎，具備了深入研究的前提，但是同時設計性實驗的難度也相應的提高了，有些已經比較接近于科研課題，學生通過設計性實驗中的任務分析、方案制定、制作實施、系統調試、指標測試、性能改進和報告撰寫等全過程的實踐和攻關，既能把所學的理論知識加以綜合運用，又能把研究視野擴展到相關的知識領域和接觸一些先進的元器件并加以運用。動手實踐的能力得到實實在在的訓練，發現問題和處理問題的能力會有實質性的提高，創新素質在這種潛移默化的過程中得以形成和提升。同時，由于有的設計性實驗難度較大，指導教師可以讓多名學生以課題小組的形式開展實驗，為小組內每個學生分配各自的任務，在實驗操作階段，根據實施方案，課題小組內每位同學既分工負責各自的任務，又相互配合，這種方式有助于培養其責任感和團隊精神。

3 結語

大學物理實驗課程教學改革是一項長期的任務，尤其是現在“新工科”建設的背景下，實驗的教學改革更是凸現必要性和緊迫性。因此我們需要不斷更新教學內容、改進教學體系，優化教學模塊，以社會需要為導向，著重培養大學生的實踐能力和創新能力，提高學生的團隊合作意識和能力，培養學生善于思考、勇于創新的精神，為學生今后的可持續發展打下了堅實的基礎。

參考文獻

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[2] 馮其紅，胡偉，王增寶.改革實驗教學模式培養大學生的工程實踐能力[J].實驗室研究與探索，2013，32（2）：130-132.

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[4] 何永凡，周紅，周曉兵，等.利用大學物理實驗平臺培養學生實踐創新能力[J].實驗技術與管理，2016，33（6）：180-183.