地方高校物理實驗教學改革與創新人才培養

摘要：分析了制約地方高校物理實驗教學發展原因，提出從物理實驗教學體系、實驗教學內容、實驗教學手段、實驗教師素質提高等方面進行改革。

關鍵詞：物理實驗；教學改革；創新人才

目前，地方高校物理實驗教學存在著教學方法和手段單一、教學內容陳舊、儀器設備落后、經費投入不足等問題。這些問題制約著地方高校對學生高素質的培養。如何使地方高校實驗教學更適應當今社會發展對人才的需求，更好地為地方經濟建設和發展輸送具有綜合性、創新性、實踐性的高素質人才，成為目前地方高校教學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存在的問題

(一)物理實驗教學方法和手段單一

傳統物理實驗教學方法和手段比較簡單，實驗前先由老師簡單介紹實驗目的、實驗儀器、實驗原理、實驗內容、實驗步驟、操作方法和注意事項。然后，學生根據實驗教材或實驗指導書中所列出的實驗步驟，在教師的指導下，按部就班地連接儀器、調試儀器、測量數據、處理數據、作出實驗報告。因此，教師教得輕松，學生學得也輕松。但是，這樣教學方法沒有充分調動學生學習的積極性，沒有激發學生對學習實驗的興趣，制約了學生識知過程中的主觀能動性，不利于學生的創新能力的培養，會逐漸地扼殺學生的創新思維、創新精神和創新能力。

(二)物理實驗教學內容和實驗項目陳舊

現有的物理實驗教學內容，實驗項目比較陳舊。驗證性實驗較多，綜合性實驗、設計性實驗很少，研究性實驗更少，更重要的是實驗教學內容和實驗項目沒有很好地把物理實驗與現代科學技術相結合，而是與科研和生產第一線脫節，與當今高新科技相距較遠，缺乏時代感。

(三)重理論輕實驗

長期以來，由于受傳統觀念的束縛和影響，地方高校領導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是高校培養高素質人才一個不可缺少的重要組成部分。認為高校培養高素質人才，就是教師專業知識的灌輸和學生被動地接受，而忽略了對學生動手能力、觀察能力、解決問題能力和創新能力的培養，其結果培養的高素質人才只能是有思辨力而無動手能力和創新能力的偏才，嚴重脫離社會需要，加劇學生就業的困難。

(四)物理實驗教師隊伍結構不合理

物理實驗教師主要是職稱結構、學歷結構、年齡結構沒有構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，這樣在結構上出現了一個斷層；二是專升本時間不長的地方高校，由于普遍擴招，引進了一大批高學歷、高職稱人才，優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人員學歷普遍偏低，造成職稱上不去，新進人員職稱還沒評，因此職稱總體水平偏低，科研能力普遍較弱，不能達到物理實驗教學要求。

(五)物理實驗經費投入嚴重不足

由于地方高校是各省、自治區、直轄市自己辦的學校，不同省、自治區、直轄市的經濟狀況有很大差別，對高校辦學經費的投入差別更大。因此，各地方高校的欠債也不盡相同，由于地方高校的辦學經費嚴重不足，對實驗設備的投入更少。這樣使得實驗設備落后、陳舊、老化，不能及時更新，造成實驗儀器測量精度低，數據誤差較大，故障率高，影響了實驗教學質量的提高，同時滿足不了實驗教學的需要。

二、地方高校物理實驗教學改革與創新人才培養

(一)構建物理實驗教學新體系

地方高校物理實驗教學改革應以加強基礎，發展能力，注重創新的教學思想為指導，改變過去傳統教學模式，建立三層次教學模式，即基礎性實驗模式、綜合性實驗模式、設計性實驗模式。這種分層次教學模式打破了原來的按力學、熱學、電磁學、光學和近代物理各自獨立的封閉體系，突出體現了學科的系統性、學科之間的兼容互補性，同時也打破了各學科之間的相互獨立，加強了對學生跨學科思維能力和創新能力的培養；完善了實驗教學體系，既吸收傳統實驗的精華，又突出現代實驗的特點，通過對各類實驗進行有機結合，整體優化，在突出基本方法、基本技能訓練的同時，加強綜合性、設計性和研究性實驗力度，從而達到學生素質和能力的提高。

基礎性實驗主要突出基本物理量的測量，基本儀器的調節和使用，實驗數據處理方法。如固體密度的測量、氣墊導軌測量速度和加速度，單擺實驗，分光儀的調節，示波器的使用等實驗，通過這些實驗使學生學會和掌握基本物理量的測量、基本儀器的使用與調節，并懂得一些簡單儀器的結構和性能，學會處理一些比較簡單實驗故障，學會怎樣做好實驗，怎樣分析處理數據，如何寫實驗報告，為學生養成良好的科學實驗精神、創新精神、創新能力和拓寬創新思維打下扎實基礎。

綜合性實驗主要體現在綜合運用已學基礎理論知識、實驗技術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用，太陽能電池基本特性的研究，利用霍耳效應測量磁場、邁克爾孫干涉儀的調整和使用、氫原子光譜的觀察與測定、夫蘭克一赫茲實驗等實驗。學生通過完成綜合性實驗，進一步達到利用已學理論知識、科學實驗技術和科學實驗方法解決實際問題的能力。

設計性實驗的目的是培養學生科學研究精神、創新思維和創新能力，提高科學實驗能力和實際應用能力。設計性實驗要反映物理與高新科技相結合的實驗內容，如低溫超導、液晶技術、光纖技術、激光全息照相、核磁共振技術等實驗。學生可以根據實際情況選擇教師給出實驗項目或自擬實驗項目，要求學生自主查閱參考資料，自主設計實驗方案，自主選擇和組裝實驗儀器，自主調節儀器，自主檢修一些簡單儀器故障，自主設計實驗步驟，自主制訂實驗中可能出現問題的解決方案，在教師指導下或同學相互之間討論完成實驗任務。

(二)改革物理實驗教學內容

眾所周知，一本好的物理實驗教材對于培養高素質人才起到不可低估的作用。因此，應重新制定物理實驗教學大綱，優化物理實驗教學內容。物理實驗教學內容本著加強基礎，培養素質，發展個性，突出創新的改革原則，應在保證使學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據處理等方面訓練的基礎上，大幅度刪減壓縮傳統性基礎性實驗和驗證性實驗的內容，大力增加綜合性實驗和設計性實驗的內容。有條件的地方高校可以根據自己實際情況和專業特色增設反映物理與高新科技相結合的實驗內容，如低溫超導、液晶技術、光纖技術、激光全息照相、核磁共振技術等實驗內容。這樣既保證學生得到基本技能訓練，同時激發學生學習物理實驗的興趣，又達到培養學生分析問題和解決實際問題的能力，并開拓學生創新思維，提高學生創新意識和創新能力。

(三)改革物理實驗教學方法和手段

1.實行開放式實驗教學。開放式實驗教學就是將實驗教學內容，實驗項目，實驗時間和實驗室對學生進行開放。開學初教師將教學內容，實驗項目，實驗時間，實驗地點向學生公布，也可以通過校園網絡向學生公布。學生根據自己實驗基礎、興趣愛好，選擇實驗項目，經過預習，查閱參考資料，自主設計實驗方案，自主設計實驗步驟，自主安排實驗時間到開放實驗室，自主選擇儀器設備，自主安裝和調節儀器，在老師的指導下完成實驗。設計性實驗報告可以論文形式完成。開放式實驗教學改變了過去由教師設計好教學計劃和教學內容、學生按部就班地進行實驗的傳統教學模式，充分調動了學生學習積極性和主動性，激發了學生強烈的學習興趣，求知欲望和創新欲望，樹立了由教師主導教學變為學生主動學習教育理念，培養了學生創新能力。

2.繼續改革物理實驗課的考核方法。物理實驗課的考核成績應單獨設立，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。實驗課程考核的內容，應主要包括學生對實驗原理、實驗方法、操作過程、數據處理方法等的掌握。按單人操作考試，注重實驗的操作步驟及實驗報告分析，并與學生平時的實驗態度和實驗報告成績相結合，綜合評出學生成績。

3.改革傳統物理實驗教學手段。以信息化帶動實驗教學手段的現代化，將多媒體教學手段引入物理實驗教學，開發物理實驗教學軟件，對一些缺乏儀器設備的實驗，可以利用計算機進行虛擬實驗、模擬實驗，讓學生在虛擬實驗、模擬實驗、仿真環境中實現操作，促進傳統實驗與虛擬、模擬、仿真實驗有機結合。這種方法可以解決地方高校由于經費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圖像采集系統和計算機對實驗過程進行控制、實驗數據采集、實驗數據處理等系列輔助實驗教學。

(四)大力提高物理實驗教師的素質

實驗教師的素質與管理能力都會直接影響著實驗室的建設和管理水平，實驗設備的使用效果，教學質量的提高和科研工作的進行等。為此，實驗教師隊伍建設就是當務之急。學校應關心實驗教師的切身利益和相關問題，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。在參加學校年終評優活動中，按比例設一定名額給實驗人員。學校應合理安排實驗教師到其他高校進修學習，提高他們的理論水平與實踐技能，邀請實驗教學經驗豐富和水平較高專家學者來校對實驗教師進行培訓，組織他們到其他高校參觀學習，或者在崗自學。通過這樣的途徑，實驗教師理論水平不斷得到提高，知識領域不斷得到拓寬，能力不斷得到加強，以至能完全勝任物理實驗教學的需要。

(五)加大物理實驗室建設力度

地方高校應重視實驗室的建設，加大對實驗室建設的投入力度，不斷地更新教學儀器，提高儀器設備的科技含量，改善實驗教學的環境。學校應努力拓寬融資渠道，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、團體、校友等的捐款，吸收校外企業，特別外資企業的資金合作搞實驗室建設。同時，應規范實驗室管理，建立科學管理制度，優化實驗室資源配置，提高實驗室資源利用最大化，為學生提供一個良好的學習環境。

參考文獻：

[1]沈元華，改革實驗教學培養創新人才[M]，南京：南京大學出版社，2000

[2]朱世坤，等地方綜合性大學物理教學改革與實踐[I]，大學物理，2009(10)

[3]陳曉霞等，加強實驗室建設提高實驗技術人員的綜合素質[J]，新疆醫科大學學報，2005(6)