近代物理實(shí)驗(yàn)研究性教學(xué)改革的探索

摘 要:針對(duì)驗(yàn)證性為主實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)高年級(jí)學(xué)生研究能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)不足的情況，以近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革為例，探討如何調(diào)動(dòng)實(shí)驗(yàn)教師和學(xué)生的積極性，充分利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)資源，變驗(yàn)證性為主的教學(xué)模式為綜合創(chuàng)新為主的研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)多元化。

關(guān)鍵詞:近代物理實(shí)驗(yàn)研究性教學(xué)多元化

中圖分類號(hào):G6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)08(c)-0164-01

1 引言

研究性教學(xué)是以培養(yǎng)學(xué)生的研究意識(shí)、研究能力和創(chuàng)新能力為目標(biāo)，通過教學(xué)過程，使學(xué)生不僅掌握系統(tǒng)的學(xué)科知識(shí)，還能綜合運(yùn)用知識(shí)去發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題，學(xué)會(huì)研究與探索，培養(yǎng)研究能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的一種教學(xué)模式[1]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是研究性教學(xué)重要的載體之一，是培養(yǎng)創(chuàng)造性人才的基礎(chǔ)[2]。中國石油大學(xué)(華東)通過近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，充分利用現(xiàn)有的人力和設(shè)備資源，在保證基本實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用了以學(xué)生為中心，鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新的“研究性教學(xué)”新模式，實(shí)現(xiàn)了“基礎(chǔ)、綜合、創(chuàng)新”三個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，進(jìn)一步培養(yǎng)了本科學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，實(shí)現(xiàn)了人才培養(yǎng)的多元化，取得了良好的教學(xué)效果。

2 近代物理實(shí)驗(yàn)的傳統(tǒng)教學(xué)模式分析

“近代物理實(shí)驗(yàn)”是物理學(xué)院高年級(jí)學(xué)生的一門重要基礎(chǔ)課，所涉及的物理知識(shí)面廣，綜合性和技術(shù)性強(qiáng)。中國石油大學(xué)(華東)近代物理實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)物理專業(yè)12個(gè)班級(jí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)，可開出涉及聲學(xué)，光學(xué)，電學(xué)，微波，原子物理學(xué)，核物理學(xué)等多個(gè)學(xué)科近代物理實(shí)驗(yàn)34個(gè)。

在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，近代物理實(shí)驗(yàn)多為再現(xiàn)式或驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)前由教師講解要點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)中學(xué)生嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)講義進(jìn)行操作。考核方式為學(xué)生完成一篇學(xué)習(xí)總結(jié)或綜述。這種教學(xué)模式，對(duì)于訓(xùn)練學(xué)生正確掌握近代物理實(shí)驗(yàn)的基本技能和方法，鞏固學(xué)生對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的理解，具有一定意義。但這種模式也存在很多弊端。首先，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容抑制了學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，限制了學(xué)生創(chuàng)新思維和發(fā)散思維，不利于培養(yǎng)和提高高年級(jí)學(xué)生分析問題解決問題的能力和科研水平。其次，再現(xiàn)式的模式使得教學(xué)過程對(duì)教師而言是一個(gè)重復(fù)勞動(dòng)的枯燥過程，缺乏不斷學(xué)習(xí)和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的動(dòng)力。再次，實(shí)驗(yàn)中的儀器一般只使用一項(xiàng)功能，效率偏低。由于近代物理實(shí)驗(yàn)的深度，很多儀器測(cè)量精密，功能先進(jìn)，例如，電子自旋共振實(shí)驗(yàn)中使用的頻率計(jì)有三個(gè)測(cè)量檔位，測(cè)量范圍0～200MHz，而實(shí)驗(yàn)中僅使用其中一個(gè)檔位，只需測(cè)量26～27MHz的狹窄范圍，如此造成了設(shè)備其他功能的閑置。因此，要在保證專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的前提下，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的綜合性和創(chuàng)新性，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生和教師的積極性，發(fā)揮實(shí)驗(yàn)設(shè)備的潛力，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究性改革。

3 近代物理實(shí)驗(yàn)研究性教學(xué)改革的措施和效果

3.1 研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的措施

根據(jù)研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的原理和現(xiàn)有辦學(xué)條件，近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)確立了“一個(gè)中心、二個(gè)互動(dòng)、三個(gè)層次”的理念，即以培養(yǎng)學(xué)生研究和創(chuàng)新能力為中心，教學(xué)內(nèi)容上理論和實(shí)踐互動(dòng)，教學(xué)方法上教師和學(xué)生互動(dòng)，在此前提下實(shí)現(xiàn)“基礎(chǔ)、綜合、創(chuàng)新”三個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，最終實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)的多元化。為此，對(duì)課程從教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)方法到考核方式，都采取了全面大膽的改革措施，極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生和教師的積極性，基本實(shí)現(xiàn)了教學(xué)模式從驗(yàn)證性為主到研究性為主的轉(zhuǎn)變。

在教學(xué)內(nèi)容上，為改變驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)中內(nèi)容僵化的問題，對(duì)實(shí)驗(yàn)講義進(jìn)行修訂，在教學(xué)大綱規(guī)定的部分驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)中，增加了綜合性和設(shè)計(jì)性內(nèi)容，并且針對(duì)某些具有科研能力的設(shè)備組合開設(shè)了研究性實(shí)驗(yàn)。研究性實(shí)驗(yàn)是在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，由學(xué)生獨(dú)立選擇實(shí)驗(yàn)器材和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程由學(xué)生自行操作的一種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式[3]。該類實(shí)驗(yàn)加大了學(xué)生自主參與的程度，激發(fā)了學(xué)生深入學(xué)習(xí)和研究的興趣，培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思考和實(shí)踐能力。

在教學(xué)實(shí)踐上，鼓勵(lì)教師“因材施教”，針對(duì)不同的實(shí)驗(yàn)采取不同的教學(xué)方法，同時(shí)增加師生互動(dòng)的機(jī)會(huì)，加強(qiáng)師生之間的學(xué)術(shù)交流和溝通。一方面強(qiáng)調(diào)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)中教師的主導(dǎo)作用，鼓勵(lì)教師通過多媒體的合理運(yùn)用，增強(qiáng)演示和講解實(shí)驗(yàn)過程的趣味性，激發(fā)學(xué)生研究興趣，保證驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)對(duì)理論實(shí)踐教學(xué)的效果，另一方面對(duì)于研究性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性內(nèi)容，采取以學(xué)生為中心，教師為引導(dǎo)的方法。即主要由學(xué)生根據(jù)講義給出的實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵蟛殚喯嚓P(guān)文獻(xiàn)和設(shè)備資料，獨(dú)立設(shè)計(jì)并完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)，在此過程中，通過學(xué)術(shù)討論，教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行必要的引導(dǎo)。師生互動(dòng)，不僅使學(xué)生受益，而且促進(jìn)教師教學(xué)水平和學(xué)術(shù)水平的提高。

教學(xué)指導(dǎo)思想和教學(xué)方式變化，要求考核方式也要相應(yīng)變化，以更好地考察教學(xué)效果。因此考核方法由原來的“學(xué)習(xí)綜述”制度改為創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，即在考核中學(xué)生獨(dú)立完成一個(gè)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。學(xué)生首先根據(jù)所掌握的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，自由擬定一個(gè)具有創(chuàng)新意義的題目，然后將實(shí)驗(yàn)構(gòu)思以書面形式提交給教師審核，確認(rèn)可行后，主要利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并提交報(bào)告。這種方式有利于全面考察學(xué)生知識(shí)水平并提高其創(chuàng)新能力。

3.2 研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的成果

自2008年上述措施貫徹實(shí)施以來，近代物理實(shí)驗(yàn)課程在學(xué)生能力培養(yǎng)，教師水平提高，設(shè)備充分利用等方面都取得了長足的進(jìn)步。

（1）活躍教學(xué)氣氛，提高教學(xué)質(zhì)量

引入研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式以后，師生交流成為常態(tài)，課堂氣氛逐漸活躍，學(xué)生對(duì)近代物理實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)興趣大大增加，深入分析問題和解決問題的意識(shí)增強(qiáng)，創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力得到培養(yǎng)。

（2）有利于研究性人才的選拔和培養(yǎng)

對(duì)教學(xué)過程和實(shí)驗(yàn)考核中涌現(xiàn)出的思維敏捷，動(dòng)手和創(chuàng)新能力強(qiáng)的學(xué)生給予重點(diǎn)培養(yǎng)。鼓勵(lì)他們發(fā)表科研論文，積極申報(bào)各級(jí)“大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)”和物理競(jìng)賽項(xiàng)目，這類科研和學(xué)術(shù)活動(dòng)有可能對(duì)他們的一生發(fā)生深遠(yuǎn)的影響。目前已有3名學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)考核項(xiàng)目由于立意新穎，研究深入而在省級(jí)物理競(jìng)賽中獲三等獎(jiǎng)以上。

（3）有利于教師教學(xué)和科研水平的提高

師生交流也促使教師發(fā)現(xiàn)自身知識(shí)的薄弱環(huán)節(jié)，從而自覺熟悉和研究與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的理論知識(shí)，從而提高個(gè)人的業(yè)務(wù)水平和科研能力，可見這種教學(xué)相長的方式，達(dá)到了研究性教學(xué)良性發(fā)展的目的。

（4）有利于發(fā)掘設(shè)備科研潛力，提高利用率，促進(jìn)資源合理利用

由于綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)設(shè)備可以由學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容加以利用，許多設(shè)備的多種功能得以使用，同時(shí)也促使教師將其用于科研活動(dòng)中。目前，很多教師已申請(qǐng)使用近代物理實(shí)驗(yàn)設(shè)備指導(dǎo)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)，設(shè)備承擔(dān)的教學(xué)和科研任務(wù)越來越多。

4 結(jié)語

我校的近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革仍處在起步階段，雖在研究性教學(xué)方向邁出可喜的步伐，但在改革深入的過程中也存在一些問題，今后在如何充分發(fā)掘人員和設(shè)備潛力，繼續(xù)擴(kuò)展和深化創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容;如何進(jìn)一步完善實(shí)驗(yàn)管理制度，加強(qiáng)開放式教學(xué)管理等方面仍需進(jìn)一步的努力和探索。

參考文獻(xiàn)

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