基于創新實踐人才培養的物理實驗教學改革

張磊磊 吳銘 王莉 宋昭遠

[摘 要] 大學物理實驗是理工科各專業學生實驗訓練的基礎及開端，是培養學生創新實踐能力的重要實訓課程。針對當前大學物理實驗教學中存在的問題，改革教學內容、教學方法和教學手段，樹立先進的設計性、綜合性創新實驗教育理念，建立完善、先進的實驗教學體系。同時，建設與改革相結合、理論與實驗相結合、傳統與現代相結合、基礎與應用相結合、課內教學與開放教學相結合、教學與工程實踐相結合，積極開展實驗教學培訓，以實驗內容和實驗方法改革作為突破口，研究如何激發學生主動思考和動手的積極性，進而提高學生的實踐創新能力。

[關鍵詞] 物理實驗;教學改革;創新實踐;實踐教學

[基金項目] 2018年度遼寧省教育廳普通高等教育本科教學改革研究項目“構建以創新實踐型人才培養為導向、學生為中心的開放式物理實驗教學模式——翻轉課堂”（遼教辦〔2018〕165號）

[作者簡介] 張磊磊（1983—），男，山東濰坊人，博士，遼寧石油化工大學理學院物理實驗教學中心主任，副教授，主要從事教學與實驗室管理工作。

[中圖分類號] G642.0? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2021）34-0075-04? ?[收稿日期] 2021-05-10

一、引言

大學物理實驗是理工類院校的必修課，對培養學生的探索、創新、求知精神具有不可代替的作用[1]。隨著教育改革的不斷發展，傳統的物理實驗教學模式的弊端逐漸顯現。目前高校畢業生自主獲取知識的能力差、創新能力不強。如何創建創新型人才培養模式以適應新時期對創新型人才的需求，是擺在廣大教育工作者面前的問題[2]。2006年11月，教育部《關于全面提高高等教育質量的若干意見》指出，要強化實踐育人環節，“加強實驗室、實習實訓基地、實踐教學共享平臺建設，重點建設一批國家級實驗教學示范中心、國家大學生校外實踐教育基地、高職實訓基地。加強實踐教學管理，提高實驗、實習實訓、實踐和畢業設計（論文）質量。”[3]物理實驗室是本科教學實踐育人環節的重要場所，實驗教學的水平與人才培養質量密切相關[4]。

物理實驗室的建設與改革對于理工科院校來講尤為重要，它緊密圍繞各專業的培養方案開設不同類型的實驗，為學生提供實踐場所，鍛煉學生發現問題、解決問題的能力。因此，國家及各高校對本科實驗室的建設與教學模式改革越來越重視，投入大量經費建設本科教學實驗室。近年來國內高校物理實驗室的硬件水平有了大幅度提高，實驗教學也向著以學為本”的模式改革。學生自主學習實驗、查找資料的同時，必然會接觸各種綜合知識、前沿知識，有利于培養學生獨立解決實際問題的能力和創新精神，全面提高學生的綜合素質，適應科技信息時代對人才的要求，具有廣闊的應用前景[5，6]。

二、大學物理實驗教學現狀

（一）“重教輕學”現象嚴重

重教輕學，即全面重視教師的教，輕視學生主動的學。我校的實驗教學主要包括三個環節，即課前預習、課堂實驗和課后評價。在課堂環節，教師擔當實驗教學的主角，而學生在實驗教學中扮演觀眾。在實際動手操作時，大都是由教師進行實驗演示，學生僅僅是模仿，即使不理解實驗原理，也可以完成實驗。這種實驗教學模式僅僅讓學生機械地重復教師的操作，忽視了學生的能動性和創新性，對學生創新思維和動手能力的提高帶來極大的阻礙。此外，學生在課前環節往往是從教科書中摘抄預習報告，不求甚解，教師對學生實驗能力的評定只能依據實驗報告，而實驗報告中不確定因素太多，且存在實驗報告相互抄襲的現象。

（二）實驗內容陳舊

由于教學理念問題，我國高校存在重理論輕實驗現象，認為實驗是理論教學的輔助手段。再加上各高校經費不足，造成了高校對物理實驗教學重視不足，導致實驗設備陳舊、實驗內容單一。我校同樣存在這樣的問題，學生只是在重復一些舊的實驗，與高速發展的高科技社會明顯脫軌，不利于學生實踐能力和創新能力的培養，這也就背離了通過物理實驗培養學生綜合思維能力的初衷。

（三）共享平臺建設不足

實驗室開放平臺建設不足，實驗室資源在非課時段閑置，極大浪費了相應資源。當今社會對創新實踐人才的需求量日益增大，競賽類項目如雨后春筍般涌現，學生和教師對大學物理開放實驗室的需求也越來越迫切。然而，我校物理實驗中心的物理實驗室僅對開課學生開放。

綜上，我校物理實驗中還存在很多問題，這些問題已經深深影響到了今后的發展。通過大學物理實驗提高學生的創新能力、探索精神和求知欲望，我們還有很多的路要走。因此，對物理實驗教學模式的改革與探索迫在眉睫。

三、培育創新實踐思維的大學物理實驗教學改革

（一）改革大學物理實驗課程體系

實驗教學中心針對不同層次、不同專業的學生，以能力培養為主線，重新整合實驗內容，徹底打破過去按力、熱、電、光等學科設置實驗項目的界限，依據教學目標、實驗難易程度，以及對學生實驗知識、技能的要求等，構建一個由淺入深、從基礎到前沿、從接受知識到培養綜合能力逐級提高的分級教學模式，打造和建設五個實驗教學平臺。這五個實驗教學平臺為：基礎物理實驗（含預備實驗）平臺、綜合與近代實驗平臺、設計研究性實驗平臺、演示實驗與創新基地平臺、實驗教學網絡平臺。

實驗教學中心以上述五個平臺為依托，形成以物理實驗為主干，以演示實驗為輔助的自主、開放分級式物理實驗教學體系（第一級基礎型實驗，第二級提高型實驗，第三級綜合型實驗，第四級設計、研究創新型實驗）。該實驗教學體系既注重基礎性，又突出實踐性，體現出綜合性、先進性和創新性。

（二）實踐教學綜合管理平臺的完善與建設

實踐教學綜合管理平臺是2017年由物理實驗中心與校網絡中心聯合開發的智能化實驗選課系統，電腦與手機（App）均可使用。該平臺具備實驗選課、預習、書寫數字化實驗報告、考核評價等多項功能。為了改變以往“重教輕學”的實驗教學模式，著重突出學生在實驗教學過程中的主體地位，在現有網絡平臺的基礎上，補充一些引導內容，設置一些問題情景，激發學生的探究興趣，并通過完善課件、設備介紹、虛擬仿真等方式，調動學生課前主動學習的積極性，幫助學生形成良好的自主學習能力，為培養學生的終身學習能力打下堅實的基礎。