強化實踐教育 培養(yǎng)創(chuàng)新能力

李永濤， 葛智勇， 田友偉， 董慧媛， 陳 偉， 張紅光， 包 剛

(南京郵電大學(xué)，物理實驗教學(xué)中心，江蘇 南京 210046)

0 引 言

高素質(zhì)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)是當(dāng)前高校教育的重要目標(biāo)，也是落實科學(xué)發(fā)展、實現(xiàn)科技強國戰(zhàn)略的重要環(huán)節(jié)。高素質(zhì)創(chuàng)新型人才的核心標(biāo)志是創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力。然而，創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力并不是空中樓閣，而是建立在一定的綜合素質(zhì)與能力基礎(chǔ)上經(jīng)過科學(xué)的訓(xùn)練產(chǎn)生的。指導(dǎo)、組織學(xué)生參與創(chuàng)新競賽將成為高素質(zhì)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的有效途徑[1-3]。

1 創(chuàng)新競賽是創(chuàng)新人才培養(yǎng)的最佳抓手

高素質(zhì)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，就是在多途徑、多渠道培養(yǎng)學(xué)生綜合能力與素質(zhì)的過程中，培養(yǎng)并強化創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力的過程。物理創(chuàng)新競賽則在培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力方面發(fā)揮了積極的作用。

1.1 促進科學(xué)的世界觀、方法論教育和能力的培養(yǎng)

大學(xué)生物理創(chuàng)新競賽選題往往是與日常生活或工程技術(shù)密切相關(guān)的實際物理問題，會讓學(xué)生感到親切和實際，并讓學(xué)生更充分地認(rèn)識到物理學(xué)不僅有抽象的理論體系，也會是生動有趣的實際應(yīng)用。

創(chuàng)新競賽需要學(xué)生自己挖掘問題中的物理圖像，綜合運用抽象、簡化等科學(xué)方法將客觀、真實的物理問題轉(zhuǎn)化為物理和數(shù)學(xué)模型，這有助于提高學(xué)生分析、解決實際問題的能力。大學(xué)生物理創(chuàng)新競賽為科學(xué)的世界觀、方法論教育和綜合能力的培養(yǎng)搭建了一個理想的平臺，教師通過引導(dǎo)學(xué)生進入實驗室、參與教師科研項目，借助創(chuàng)新平臺，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新科研能力。

1.2 提高學(xué)生的開放性思維能力與創(chuàng)新意識

大學(xué)生物理創(chuàng)新競賽的題目都既沒有現(xiàn)成的答案，也沒有唯一的答案，其研究結(jié)果與研究思路及實驗方案密切相關(guān)，這就使該項賽事具有挑戰(zhàn)性。學(xué)生在研究中充分開放思維，嘗試不同的實驗條件和方案，討論不同參量對實驗結(jié)果的影響等。因此，競賽有利于提高學(xué)生們的開放性思維能力、創(chuàng)新意識以及解決實際問題的能力[4-8]。

1.3 培養(yǎng)學(xué)生的科研素質(zhì)

大學(xué)生物理創(chuàng)新競賽具有鮮明的研究型特色，學(xué)生在準(zhǔn)備競賽的過程中，需要將所學(xué)的知識從感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識；從模仿過渡到獨立思維，通過小型系統(tǒng)的科學(xué)研究訓(xùn)練，培養(yǎng)主動獲取知識與信息的能力、建立模型的能力、數(shù)值計算與工具仿真的能力、采集與處理實驗數(shù)據(jù)的能力、邏輯推理等科研綜合能力。

1.4 促進學(xué)生綜合素質(zhì)的養(yǎng)成

競賽在培養(yǎng)大學(xué)生的自主學(xué)習(xí)綜合能力與素質(zhì)方面具有獨特的優(yōu)勢。大學(xué)生物理創(chuàng)新競賽作為一項本科生學(xué)術(shù)團體賽，采用團隊合作研究、現(xiàn)場答辯的競賽模式，這不僅需要選手具有較高的物理學(xué)理論水平和實驗技能，同時也對選手的團隊合作精神、交流溝通能力與現(xiàn)場反應(yīng)提出了較高的要求。

2 創(chuàng)新競賽是創(chuàng)新人才培養(yǎng)的新模式

從培養(yǎng)掌握現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新人才的高度出發(fā)，南京郵電大學(xué)理學(xué)院一批博士、教授、富有實踐經(jīng)驗和科研能力的教師組成的競賽指導(dǎo)團隊，在多年的實踐中，通過精心選擇課題、引導(dǎo)學(xué)生進入實驗室、參與教師科研團隊，教師精心指導(dǎo)，讓學(xué)生在競賽過程中自我學(xué)習(xí)、自我發(fā)現(xiàn)、自我探索、自我歸納，以競賽為抓手，為培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才探索出了一條有效途徑，逐步積累了一些經(jīng)驗教訓(xùn)[9-10]。

2.1 建立創(chuàng)新競賽訓(xùn)練新體系

近年來，通過研究和探索創(chuàng)建了以學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)為主線的“一條主線、多層次、動態(tài)式、綜合化”的物理創(chuàng)新競賽新體系[11]。圍繞江蘇省物理創(chuàng)新競賽這一主線，多層次訓(xùn)練，目前物理創(chuàng)新競賽分為：基礎(chǔ)實驗綜合提高實驗訓(xùn)練、設(shè)計開放性實驗訓(xùn)練、科學(xué)研究基本訓(xùn)練、研究創(chuàng)新型競賽五個層次。重點加強了設(shè)計開放性實驗訓(xùn)練、科學(xué)研究基本訓(xùn)練。初步形成了從低到高、從基礎(chǔ)到前沿、從傳授知識到綜合能力培養(yǎng)和物理創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式，如圖1所示。

創(chuàng)新訓(xùn)練需要一定的理論和實驗基礎(chǔ)，我們首先在低年級選拔一些具有潛質(zhì)的學(xué)生，加強學(xué)生實驗基本技能的訓(xùn)練，吸引學(xué)生進入實驗室或教師的科研項目團隊，了解科研活動的過程，參與一些小組討論活動；在積累一定基礎(chǔ)后根據(jù)學(xué)生自身的興趣愛好，通過各級STITP訓(xùn)練計劃，精心組織、指導(dǎo)小型課題的科學(xué)研究訓(xùn)練；對STITP成果及時總結(jié)，鼓勵、指導(dǎo)學(xué)生申報專利、撰寫論文，并通過江蘇省物理創(chuàng)新競賽展現(xiàn)自己的成果[12]。

圖1 物理創(chuàng)新競賽訓(xùn)練新體系

2.2 擁有甘于奉獻、實力雄厚的指導(dǎo)教師團隊

建立一支高素質(zhì)的競賽指導(dǎo)教師團隊是教學(xué)改革順利進行的根本保證，基于皮亞杰構(gòu)建主義認(rèn)知理論，教師在教學(xué)活動中是參與者和引領(lǐng)者，在訓(xùn)練指導(dǎo)過程中，教師扮演了一個平等參與的角色，引領(lǐng)學(xué)生參與討論、參與實驗、參與學(xué)術(shù)爭論，共同探索，共同分擔(dān)實驗失敗的壓力，共同分享實驗成功的喜悅[13-14]。

我們已建立起了一支相對固定和階段聘任相結(jié)合的具有動態(tài)機制的競賽指導(dǎo)教師團隊。指導(dǎo)教師定時定期和學(xué)生交流科研工作及其相關(guān)的科研信息，活躍學(xué)術(shù)氣氛，對培養(yǎng)提高學(xué)生的創(chuàng)新意識和科研能力有積極作用[15]。不同教師的研究內(nèi)容、研究方法和研究風(fēng)格折射到創(chuàng)新競賽和學(xué)生日常的學(xué)習(xí)中，讓學(xué)生從中積淀自己從事科學(xué)研究的厚重基礎(chǔ)。

2.3 探索多元化開放式的長效管理模式

隨著全球化效應(yīng)的加速,經(jīng)濟社會的快速發(fā)展對人才綜合素質(zhì)要求，凸現(xiàn)出多學(xué)科相互交叉、滲透和交融。積極鼓勵不同專業(yè)學(xué)生交叉組隊，揚長避短，分工合作。學(xué)生依托所在學(xué)院創(chuàng)新活動平臺、學(xué)生社團、學(xué)生科協(xié)等平臺，促進學(xué)生個性發(fā)展，激發(fā)了學(xué)生原創(chuàng)動力。目前已初步設(shè)立了多個創(chuàng)新研究方向，鼓勵和組織學(xué)生開展多種形式科研活動，重視應(yīng)用實踐訓(xùn)練、過程設(shè)計、撰寫論文報告等指導(dǎo)環(huán)節(jié)，縮短基礎(chǔ)與應(yīng)用、競賽與科研以及競賽內(nèi)容與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)之間的距離。實現(xiàn)物理創(chuàng)新競賽與科研工作有機交融。

寬松、自由和諧的學(xué)習(xí)環(huán)境，使學(xué)生可根據(jù)自己興趣愛好自由選擇研究課題、安排學(xué)習(xí)時間；學(xué)生有自主選擇指導(dǎo)教師的權(quán)利；學(xué)生申報的STITP項目研究失敗也允許終止結(jié)項；學(xué)生申報的競賽課題在決賽之前也允許調(diào)整。寬松、自由、和諧的氛圍，進一步激勵學(xué)生以樂觀積極的精神狀態(tài)主動學(xué)習(xí)，開放的思維得到充分發(fā)揮，個性得到極大張揚，伴隨創(chuàng)新靈感的釋放，自由的學(xué)術(shù)氛圍和勇于接受挑戰(zhàn)的研究態(tài)度為激發(fā)創(chuàng)造力提供了沃土。

2.4 開發(fā)物理創(chuàng)新網(wǎng)站

競賽資源的缺乏是長期困擾競賽質(zhì)量提高的難題，隨著時代的發(fā)展，科技進步對人才的創(chuàng)新思維和實踐能力的培養(yǎng)提出越來越高的要求，利用網(wǎng)絡(luò)可以更加有效的利用公共資源，提高教學(xué)效益。經(jīng)多年的探索與研究，開發(fā)建立了物理創(chuàng)新競賽網(wǎng)站，網(wǎng)站系統(tǒng)中含有豐富的競賽資源，可以開拓學(xué)生的眼界，滿足不同層次學(xué)生的需求，對于培養(yǎng)學(xué)生獨立實踐能力、創(chuàng)新能力和個性化發(fā)展起到積極的推動作用。

3 全面提高學(xué)生綜合素質(zhì)

通過多年努力，以物理創(chuàng)新競賽為抓手，在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力方面基本形成了自己的培養(yǎng)特色，學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力普遍得到提高，近5年在江蘇省大學(xué)生物理及實驗科技作品創(chuàng)新競賽中，學(xué)生連年獲得包括特等獎、一等獎等眾多優(yōu)異成績，迎來了本科生在校期間發(fā)表論文、申請專利等可喜景象。

3.1 造就學(xué)生良好的心理素質(zhì)

物理創(chuàng)新競賽造就了大學(xué)生追求科學(xué)發(fā)現(xiàn)的百折不撓的心理品質(zhì)。物理創(chuàng)新競賽的經(jīng)驗告訴我們：參加競賽要有好奇心，求知欲，自覺的學(xué)習(xí)動力；要有堅強的意志，冷靜的頭腦，靈活的應(yīng)變能力；更要有強烈的競爭意識和堅強的自信心，善于調(diào)整競技狀態(tài)控制賽前情緒。

3.2 培養(yǎng)學(xué)生的競爭意識和創(chuàng)新精神

對于大學(xué)物理這樣一門涉及面極廣的課程，通過參加全省物理創(chuàng)新競賽，使學(xué)生在一個更廣闊的空間尋找自己的優(yōu)勢或差距，進一步喚醒了學(xué)生的競爭意識，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

3.3 強化團隊意識

大學(xué)生物理創(chuàng)新競賽作為一項本科生學(xué)術(shù)團體賽，采用團隊合作研究、現(xiàn)場辯論的競賽模式，這不僅需要選手具有較高的物理學(xué)理論水平和實驗技能，同時也對選手的團隊合作精神、交流溝通能力與現(xiàn)場反應(yīng)提出了較高的要求。由于入學(xué)時對大學(xué)教育了解不夠，導(dǎo)致有的學(xué)生在選擇自己未來的專業(yè)方向時，帶點盲目性。通過物理創(chuàng)新競賽，為有志于物理學(xué)習(xí)的同學(xué)提供了重新定位自我的機會，為人才的脫穎而出創(chuàng)造了條件[16]。

近5年大學(xué)生物理創(chuàng)新競賽的實踐證明，競賽不僅使參賽學(xué)生的創(chuàng)新能力得到了鍛煉，也提高了學(xué)生的專業(yè)知識水平、提高了學(xué)生的實踐動手能力、提高了學(xué)生的團隊合作精神，提高了學(xué)生的交流能力。使學(xué)生的綜合素質(zhì)得到全面提升。盡管最終參與決賽學(xué)生數(shù)是有限的，但是更多的學(xué)生從初賽、復(fù)賽過程中得到鍛煉，能力得到提升，參賽選手的成功也將吸引更多學(xué)子參與到大學(xué)生物理創(chuàng)新競賽這樣的物理科技活動中來，更多的學(xué)生在競賽選手的選拔、培訓(xùn)過程中大有收獲，創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)受到全面的提升。

4 結(jié) 語

面向全體本科生舉辦的物理實驗競賽經(jīng)過不斷探索與完善，在今天已經(jīng)初具規(guī)模。擇優(yōu)選拔的團隊在江蘇省物理實驗創(chuàng)新競賽中取得不錯的成績，每年的競賽成績在江蘇省高校中名列前茅。因此，我們堅定不移地將此項活動開展下去，必將為本科生創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力的提升發(fā)揮重要作用。

[1] 韓照祥，朱惠娟．探索多元化實踐育人模式，培育創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才[J]. 實驗室研究與探索，2011(1): 82-84.

HAN Zhao-xiang, ZHU Hui-juan. Exploring multi-level practical edueation mode to cultivate innovation enterprising talents[J]. Reserach And Exploration In Laboratory, 2011(1): 82-84.

[2] 鄭家茂．構(gòu)建開放創(chuàng)新實驗教學(xué)體系推動學(xué)生自主學(xué)習(xí)[J]．中國高等教育，2009(5): 39-41．

ZHENG Jia-mao. Construction of Experimental Teaching System to Promote Open Innovation Independent Learning[J]. China Higher Education, 2009(5): 39-41．

[3] 曹健林．加強管理，凝練目標(biāo)，開創(chuàng)國家重點實驗室工作新局面[J]．中國基礎(chǔ)科學(xué)，2009(6): 3-7．

CAO Jian-lin. Strengthening Managementand Condensing Purposes to Initiate New Situation of the State Key LaboratoriesWorks[J]. China Basic Science, 2009(6): 3-7．

[4] 魏天興．大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的幾點思考[J]．中國林業(yè)教育，2010(1): 48-49．

WEI Tian-xing. Some thinking of college students’ innovative ability training[J]. Forestry Education in China, 2010(1): 48-49.

[5] 康 華，王廣良．以實踐教學(xué)為平臺提高大學(xué)生科技創(chuàng)新能力[J]．中國成人教育，2008(16): 133-134．

KANG Hua, WANG Guang-liang. To practice teaching as a platform to enhance college students’ science and technology innovation ability[J]. China Adult Education, 2008(16): 133-134.

[6] 王 茹．大學(xué)生實踐能力培養(yǎng)機制探討[J]．天津職業(yè)技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報，2003(3): 53-56．

WANG Ru. The discussion of college students’ practice ability training mechanism[J]. Journal of Tianjing University of Technology and Education, 2003(3): 53-56.

[7] 湯佳樂，程 放. 素質(zhì)教育模式下大學(xué)生實踐能力與創(chuàng)新能力培養(yǎng)[J]．實驗室研究與探索，2013(1): 88-89，135.

TANG Jia-le, CHENG Fang. Cultivation of Practice Ability and innovation ability of college students for quality education[J]．Reserach And Exploration In Laboratory, 2013(1): 88-89, 135.

[8] 李曉寧，羅正祥，蔣 寧，等．建立大學(xué)生科技創(chuàng)新基地，大力開展創(chuàng)新教育[J]．實驗室研究與探索，2006(10): 1181-1182，1196．

LI Xiao-ning, LUO Zheng-xiang, JIANG Ning,etal. Establishing students technology innovation base to carry out innovation education[J]. Reserach And Exploration In Laboratory, 2006(10): 1181-1182, 1196．

[9] 張學(xué)軍，王鎖萍．全面改革實驗教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力[J]. 實驗室研究與探索，2005(1): 4-6.

ZHANG Xue-jun, WANG Suo-ping. Reforming experimental teaching all-roundly to cultivate students’ innovative abilities[J]. Reserach And Exploration In Laboratory, 2005(1): 4-6.

[10] 李永濤，毛巍威，劉猛洪.提高大學(xué)物理實驗教學(xué)質(zhì)量的思考[J].大學(xué)物理實驗，2013(1): 117-119.

LI Yong-tao, MAO Wei-wei, LIU Meng-hong. The thinking of enhancing teaching quality of experiment of college physics[J]. Experiment of College Physics, 2013(1): 117-119.

[11] 牛慶瑋，胡 偉．學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實踐教學(xué)體系研究與實踐[J]．中國大學(xué)教學(xué)，2011(10): 70-73.

NIU Qing-wei, HU Wei. Students’ innovative practice teaching system of cultivating the ability of research and practice[J]. China University Teaching, 2011(10): 70-73.

[12] 閻桂芝，都治國．加強“SRT”計劃促進學(xué)生創(chuàng)新意識和能力的培養(yǎng)[J]．清華大學(xué)教育研究，2001(2): 152-155.

YAN Gui-zhi, DOU Zhi-guo. Strengthen the SRT plans to promote the cultivation of the students’ innovative consciousness and ability[J]. Research On Education Tsinghua Uniuersity, 2001(2): 152-155.

[13] 姜麗偉.加強高校實驗技術(shù)隊伍建設(shè)的探析[J]. 實驗室研究與探索，2012(3): 193-195．

JIANG Li-wei. Construction of the laboratory technician team in universities[J]. Reserach And Exploration In Laboratory, 2012(3): 193-195．

[14] 黃揚帆，謝禮瑩．實驗教師隊伍建設(shè)的探索與實踐[J]．實驗技術(shù)與管理，2007(9): 148-149．

HUANG Yang-fan, XIE Li-ying. Exploration and practice on the construction of experiment teaching team[J]．Experimental Technology and Management，2007(9): 148-149．

[15] 王 麗，陳江博．科研融入實踐教學(xué)與大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)[J]．實驗室研究與探索，2011(8): 112-114.

WANG Li, CHEN Jiang-bo. Practical ability training and scientific research combining with teaching[J]. Reserach And Exploration In Laboratory, 2011(8): 112-114.

[16] 秦鋼年．搭建兩個平臺 構(gòu)建四個體系 全面推進實驗室建設(shè)和實驗教學(xué)改革[J]．實驗室研究與探索，2006 (9): 1144-1147．

QIN Gang-nian. All-sided promotion of the laboratory construction and the experimental teaching reform by building two platforms and structuring four systems[J]．Reserach And Exploration In Laboratory, 2006(9): 1144-1147．