注重創新能力培養的物理專業實驗教學改革

郝世明 李立本 鞏曉陽 李新忠 陳慶東 杜凱 閆海濤

摘 要：要在教學體系、教學模式方面，深化物理專業實驗教學改革。物理實驗可以豐富學生的物理思想，培養學生觀察能力、分析能力和創新能力。

關鍵詞：物理專業實驗；教學改革；創新教育；人才培養

高校是培養具有創新精神和創新能力的高素質人才的重要陣地，實驗教學是其主要渠道之一。現代教育理論認為，實驗教學對學生認識和發展具有促進的功能。而實驗教學與科學研究相結合是培養創新人才的重要途徑。

“普通物理實驗”和“近代物理實驗”是面向物理專業學生開設的專業基礎必修課。本課程涉及較廣的物理知識面，具有非常強的綜合性和技術性。通過不同類型的物理實驗豐富和活躍學生的物理思想，培養學生對物理現象的觀察和分析能力，培養優良的實驗素養和嚴謹的科學作風，獲得用實驗方法和技術研究物理現象、物理規律的獨立工作能力。

一、研究思路

①以“注重基礎、因材施教、強調能力、激勵創新”為教學理念。②構建一體二翼的物理實驗教學體系，以物理實驗課程體系作為主體，以實驗實踐創新、學科平臺擴展作為二翼。1）以“注重基礎、加強設計、鼓勵創新”為指導思想，構建科學的“實驗教學新體系”。2）從教學模式與評價上引導鼓勵學生實驗實踐創新，發揮學生的主觀能動性。3）結合物理學科及重點實驗室建設，建立物理實驗教學平臺。

二、教學改革內容

（1）以物理學科建設為支撐，優化實驗項目，搭建物理實驗教學平臺。2011年起，采取利用學科建設、實驗室建設經費和自主開發相結合的方式，以凝聚態物理、材料物理和光電技術為學科支撐，拓展物理實驗教學平臺，由原來的24個實驗發展為58個種類齊全、層次分明的實驗。

（2）構建科學的物理實驗教學體系。以“夯實基礎、加強設計、著重創新”為指導思想，以逐步培養學生的科學實驗素養和創新能力為目標，加強綜合、設計、創新型實驗的比例。優化實驗項目內容，建立分層次的物理實驗教學新體系。將實驗分為專業基礎、綜合設計、研究創新型實驗三個層次：①專業基礎實驗。在教師的指導下，依據實驗講義在課程時間內完成規定實驗內容，驗證實驗中包含的物理規律。學會儀器的使用，熟悉記錄、處理數據，培養觀察、分析和總結實驗現象的能力。②綜合設計型實驗。學生主動設計實驗內容、實驗方案，力爭獨立完成實驗，對實驗結果進行分析和討論。通過系統的工作熟悉整個實驗過程，鼓勵通過小論文的形式寫出實驗感受或儀器使用的認識或實驗結果分析。這不但加深了對實驗儀器的認識和理解，激發學生實驗的興趣和積極性，更為重要的是，可以為研究型實驗打下良好的基礎。③研究創新型實驗。主要由課題型實驗和教師的科研項目課題組成。旨在逐漸培養學生獨立工作的能力、以后獨立從事科研的能力，教師在整個實驗過程中只作為學生創新實驗的協助者。

（3）拓寬物理專業實驗的開放形式，在教學方式上實行開放性教學。實行開放性實驗教學，主要從兩個方面著手。首先，在時間上實行開放，提供給學生足夠的時間和機會去“了解、消化、完成”實驗。每一個實驗分為六階段：第1階段：預習，了解實驗。第2階段：通過提問檢驗預習效果。第3階段：講解思考題及實驗原理。第4階段：設計實驗方案，討論分析和實驗可行性。第5階段：關鍵實驗技巧指導，具體實驗操作。第6階段：實驗記錄，結果與分析。其次，實驗教學內容開放， 學生根據自己的興趣選實驗進行探索研究，學生獨立設計實驗方案。開放性實驗教學可以使學生從被動、封閉變成主動、開放的狀態， 真正成為實施實驗的主人。

（4）運用現代教育思維和現代教育手段，形成利于創新能力培養的實驗教學方法與手段。①建立并使用物理實驗網絡課件，通過網絡提前預習、學習，減少學生進入實驗室后的盲目性，做到有備而來。②建立并使用仿真實驗學習系統。物理仿真實驗使用中國科技大學開發的“大學物理仿真實驗”。這可以解決學校儀器不足的問題，拓寬學習內容。由于條件所限無法開設的實驗，可通過計算機進行模擬實驗。③充分利用演示實驗、演示教具進行輔助教學。學院通過引進和自主獨立開發相結合的方式建立了物理演示實驗室，其中包含引進項目116項，還自制了50余項演示項目。④建立靈活的考核評價體系，鼓勵實驗創新，對實驗中的新現象進行深入研究。首先，融質量觀念于實驗的全過程。嚴格要求預習質量， 保證學生處于主動地位，避免實驗的盲目性，提高實驗的效率， 減少儀器的損壞率。對學生的思考提問， 可以加深理解。教學過程中采用教師與學生一起討論、交流的方式，探索切實可行的方案，盡可能讓學生參與整個實驗的每一個環節，不包辦代替。融質量觀念于實驗的全過程，是提高質量的關鍵。其次，課程考核是檢驗教學效果的一種重要手段。我們改進了實驗成績評定辦法：平時考核注重預習效果、課前思考題回答、問答檢查、實驗操作、實驗報告、課后思考題回答、問題討論等部分。綜合、設計、研究型實驗，在平時考核的基礎上以論文報告為主。學生每學年完成多篇有學術價值的研究論文，每學年精選30篇左右匯總成冊，現多篇已正式出版。

結束語：本改革力求改變傳統的物理實驗教學體系及模式，探索全新的注重創新人才培養的教學模式。結果證明，該改革可促進學生主動獨立地探索學習，積極參加科學問題的研究和思考，培養了學生的創新素養和實踐創造能力，教學質量大幅提高。實踐證明，大膽改革傳統的實驗教學模式，科學地設計實驗內容及教學程序，優化實驗教學程序與教學模式方法，是培養學生創新精神及創新能力的有效手段。當然，物理專業實驗教學改革是綜合性很強的系統工作，要完成好這項工作，還需要廣大教學工作者投入更多的精力和時間，在長期的改革實踐中不斷地改進和完善。

參考文獻：

[1]郝世明，劉香茹，李新忠.近代物理實驗教學體系及教學模式的

改革[J].中國現代教育裝備，2011（5）.

[2]劉悅，周碩，鄭君剛.工科院校物理實驗教學改革的現狀分析與

對策研究[J].物理通報，2012（3）.