綜合性應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)開發(fā)及其提高學(xué)生綜合能力探討

楊 軍，云月厚

（內(nèi)蒙古大學(xué) 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010021）

綜合性應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)開發(fā)及其提高學(xué)生綜合能力探討

楊 軍，云月厚

（內(nèi)蒙古大學(xué) 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010021）

綜合性應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)，涉及的內(nèi)容廣泛，包括物理實(shí)驗(yàn)技術(shù)、信息科學(xué)技術(shù)、材料科學(xué)、物理前沿科學(xué)等結(jié)合的綜合性實(shí)驗(yàn)。通過物理綜合性實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)和提高學(xué)生的綜合思維和創(chuàng)造能力。本文結(jié)合作者在《光纖光學(xué)基礎(chǔ)及光纖通訊技術(shù)實(shí)驗(yàn)開發(fā)》的教學(xué)體會(huì)，對(duì)綜合性物理實(shí)驗(yàn)開發(fā)及其提高學(xué)生綜合能力進(jìn)行了有益的探討，有利于培養(yǎng)學(xué)生的探索精神、科學(xué)思維、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力。

綜合性應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)；培養(yǎng)和提高；學(xué)生綜合能力

一、引言

未來(lái)的人才不僅在于其具有扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)和技能，更在于其創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)造能力的發(fā)揮。要使學(xué)生適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要，綜合性物理實(shí)驗(yàn)是一種有效的方法，是通過綜合訓(xùn)練來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的研究能力和綜合素質(zhì)，主要是創(chuàng)新能力和研發(fā)能力，通過實(shí)驗(yàn)硬件建設(shè)、綜合性教學(xué)方案的精心設(shè)計(jì)及組織實(shí)施，為學(xué)生自身創(chuàng)造性和能動(dòng)性的發(fā)揮營(yíng)造良好的環(huán)境。充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性，并把所學(xué)得的基礎(chǔ)物理知識(shí)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)的選題與自主綜合設(shè)計(jì)。通過自主和創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)一個(gè)或幾個(gè)小型實(shí)驗(yàn)研究項(xiàng)目，在一定的實(shí)驗(yàn)條件和范圍內(nèi)，完成從選題、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、親自動(dòng)手操作到結(jié)果分析和論文撰寫的全過程。在實(shí)驗(yàn)過程中，使學(xué)到的基礎(chǔ)理論知識(shí)與實(shí)踐的感性認(rèn)識(shí)更好地相結(jié)合，最終達(dá)到提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題和解決問題能力的目的，提高學(xué)生的自學(xué)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維，并以此樹立其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)研究作風(fēng)和科研創(chuàng)新精神。綜合性實(shí)驗(yàn)可從多方面開發(fā)學(xué)生的思維，使學(xué)生始終處于不斷探索的情境中，從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。通過綜合性實(shí)驗(yàn)的開展，使學(xué)生學(xué)會(huì)了如何查資料，如何進(jìn)行調(diào)查等科學(xué)研究的方法，接受了一次較為完整的科學(xué)思維的訓(xùn)練，為今后進(jìn)行創(chuàng)造性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新思維的發(fā)展積累了經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)了學(xué)生進(jìn)行科學(xué)研究的方法。在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展和社會(huì)對(duì)人才質(zhì)量要求越來(lái)越高的今天，培養(yǎng)大批具有綜合性實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ膭?chuàng)造性新型人才是高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作的核心任務(wù)。

二、注重實(shí)驗(yàn)的選題與自主綜合設(shè)計(jì)，豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

綜合性物理實(shí)驗(yàn)有利于增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的濃厚興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。大學(xué)生的顯著心理特征就是有好奇心、愛動(dòng)手，這是青年學(xué)生所固有的一種積極向上、長(zhǎng)知識(shí)的內(nèi)驅(qū)力，綜合性實(shí)驗(yàn)完全能滿足學(xué)生的這種心理需求。而驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中雖然有它積極的作用，但在教會(huì)學(xué)生掌握研究性學(xué)習(xí)方法、滿足學(xué)生學(xué)習(xí)上的欲望和要求、調(diào)動(dòng)和發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性等方面有一定的局限性。綜合性實(shí)驗(yàn)有利于發(fā)展學(xué)生的智力，培養(yǎng)能力；綜合性實(shí)驗(yàn)?zāi)艹浞职l(fā)揮學(xué)生的主體作用，讓學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，仔細(xì)觀察多種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并將所獲得的感性材料經(jīng)過比較、分析、概括、綜合等一系列活動(dòng)，上升為理性的概念和原理，這樣就能有效地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力、觀察能力、思維能力和創(chuàng)造能力，有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度。

我校在充分利用實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，緊密圍繞近代科技發(fā)展中光纖光學(xué)這個(gè)前沿學(xué)科，涉及光纖光學(xué)中信息獲取及傳輸理論的主要方面，確立一個(gè)基礎(chǔ)知識(shí)與應(yīng)用技術(shù)相結(jié)合的綜合題目《光纖光學(xué)基礎(chǔ)及光纖通訊技術(shù)實(shí)驗(yàn)開發(fā)》。為了充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性，并把所學(xué)得的基礎(chǔ)物理知識(shí)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)的選題與自主綜合設(shè)計(jì)中。在光纖光學(xué)及光纖通訊方面，根據(jù)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件，完成從選題、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析，寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告全過程，最終達(dá)到提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題和解決問題能力的目的，豐富了實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容，拓寬了學(xué)生的知識(shí)面，提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和創(chuàng)新思維能力。

光纖信息與光纖通信技術(shù)是光學(xué)發(fā)展的一個(gè)里程碑，它把傳統(tǒng)的理論光學(xué)和應(yīng)用光學(xué)聯(lián)系了起來(lái)，對(duì)科技的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步做出了重要貢獻(xiàn)，光信息科學(xué)是基于光纖技術(shù)而產(chǎn)生的，所以研究光信息傳遞必須從光纖研究開始，通過光纖的基礎(chǔ)知識(shí)再進(jìn)行光纖傳感器的研究和光纖通信的研究。

光纖光學(xué)是光纖實(shí)現(xiàn)信息獲取及傳輸大容量信息的物理基礎(chǔ)，開展光纖光學(xué)基本實(shí)驗(yàn)開發(fā)是進(jìn)一步研究光纖通訊的基礎(chǔ)，先由教師指導(dǎo)，熟悉實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備，學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)基本原理及注意事項(xiàng)，精心選擇實(shí)驗(yàn)題目，從學(xué)生自主選擇各自喜歡的題目入手，指導(dǎo)學(xué)生查閱參考資料，認(rèn)真擬訂實(shí)驗(yàn)方案，認(rèn)真研究實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備，大膽改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法和發(fā)現(xiàn)新的問題，選擇適合學(xué)生自己個(gè)性發(fā)展的實(shí)驗(yàn)題目，采取因人施教、啟發(fā)式教學(xué)為主，靈活運(yùn)用指導(dǎo)示范，及時(shí)解決實(shí)驗(yàn)中碰到的疑難問題，由學(xué)生自由選擇題目、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、選擇儀器配置、進(jìn)行光纖光學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究光纖通訊原理及器件技術(shù)，注重創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，為學(xué)生提供發(fā)展個(gè)性和施展才能的機(jī)會(huì)，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用研究能力及綜合素質(zhì)。

在教師指導(dǎo)下完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、撰寫總結(jié)報(bào)告并口頭交流，通過《光纖光學(xué)基礎(chǔ)及光纖通訊技術(shù)實(shí)驗(yàn)開發(fā)》，達(dá)到綜合性應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)的預(yù)期目的，并收到預(yù)期的教學(xué)效果。

三、注重因人施教，啟發(fā)式教學(xué)，探索現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

光纖通訊技術(shù)實(shí)驗(yàn)，不僅要求有基礎(chǔ)理論知識(shí)學(xué)習(xí)，同時(shí)要求學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)跳躍性較大的光纖基本特性以及光纖傳感器，完成這類實(shí)驗(yàn)的過程與解決實(shí)際科研問題具有較強(qiáng)的模擬性。為激發(fā)他們進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐的積極性，在實(shí)踐過程中提高他們的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新力，必須研究具體的、切實(shí)可行的實(shí)驗(yàn)題目及實(shí)施方案，根據(jù)授課對(duì)象，選擇實(shí)驗(yàn)題目及授課方法，對(duì)理論基礎(chǔ)強(qiáng)的數(shù)理基地班學(xué)生，強(qiáng)調(diào)對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、基本理論的深入了解，側(cè)重培養(yǎng)科研素養(yǎng)；對(duì)電子科學(xué)技術(shù)及應(yīng)用物理專業(yè)學(xué)生，注重開拓思維，啟發(fā)創(chuàng)新性，加強(qiáng)本實(shí)驗(yàn)在社會(huì)生產(chǎn)及科研中實(shí)際應(yīng)用方面的論述，采取因人施教，啟發(fā)式教學(xué)為主，靈活運(yùn)用指導(dǎo)示范，及時(shí)解決教學(xué)中碰到的疑難問題。在教學(xué)中深入淺出，注重提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，并緊密結(jié)合實(shí)際，講解本實(shí)驗(yàn)在科研及實(shí)際工作中的應(yīng)用，提高了學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的興趣。選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目時(shí)，注意用新技術(shù)和新方法改造傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，不斷更新教學(xué)內(nèi)容，保證了實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的先進(jìn)性和與時(shí)俱進(jìn)的特點(diǎn)。

將光纖通訊現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用到綜合性物理實(shí)驗(yàn)之中，讓學(xué)生掌握最新的科學(xué)技術(shù)成果。學(xué)科交叉與知識(shí)融合是現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展的顯著特點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)技術(shù)上也呈現(xiàn)出新穎、全面、先進(jìn)、實(shí)用和相互滲透的特點(diǎn)。改變教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)與層次，合理和有效地引入先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)、新方法和新概念，按學(xué)生能力形成的新的實(shí)驗(yàn)課程體系，實(shí)現(xiàn)由驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)向設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、由單一性實(shí)驗(yàn)向綜合性實(shí)驗(yàn)、由單純的傳授知識(shí)型向知識(shí)能力型的轉(zhuǎn)變，形成適應(yīng)現(xiàn)代教育觀念實(shí)驗(yàn)教學(xué)的培養(yǎng)模式。

四、加強(qiáng)綜合性物理實(shí)驗(yàn)開發(fā)，不斷提高學(xué)生的綜合能力

通過綜合性物理實(shí)驗(yàn)開發(fā)，設(shè)計(jì)激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新積極性的實(shí)驗(yàn)題目，使學(xué)生學(xué)習(xí)研究物理規(guī)律和分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的思想和方法，學(xué)會(huì)分析和評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，達(dá)到激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)熱情、變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)的目的。通過適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)模式，并配套科學(xué)合理的教學(xué)方法，充分體現(xiàn)了以學(xué)生為本，培養(yǎng)學(xué)生探索精神、科學(xué)思維、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力，造就大批具有綜合性應(yīng)用實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ膭?chuàng)造性新型人才。

由以前教師排好實(shí)驗(yàn)、準(zhǔn)備好儀器、學(xué)生來(lái)做實(shí)驗(yàn)的狀態(tài)，過渡到在教師指導(dǎo)下，學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，自己準(zhǔn)備儀器完成實(shí)驗(yàn)，從而培養(yǎng)和提高了學(xué)生的綜合思維和創(chuàng)造能力。由學(xué)生自己查閱資料、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、選擇儀器、獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)、撰寫總結(jié)報(bào)告并口頭交流，注重創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，為學(xué)生提供發(fā)展個(gè)性和施展才能的機(jī)會(huì)，對(duì)解決學(xué)生就業(yè)及培養(yǎng)21世紀(jì)高素質(zhì)復(fù)合型人才有積極的作用，并具有潛在的社會(huì)效益。

[1]賈英全，茹宏強(qiáng)，何鳳鳴，等.我校的綜合性實(shí)驗(yàn)改革實(shí)踐[J].物理實(shí)驗(yàn)，1999，20（5）：27.

[2]肖愛萍.綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)淺談[J].中山大學(xué)學(xué)報(bào)論叢，2006，26（7）：229.

[3]樸順蘭，鄭東虎.精心設(shè)計(jì)綜合性物理實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生綜合能力[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2008，（3）.

[4]張朝暉，呂斯驊.綜合物理實(shí)驗(yàn)和研究性創(chuàng)新物理實(shí)驗(yàn)的建設(shè)[J].大學(xué)物理，2009，28（11）.

[5]江影，邱淑霞，龐寧.綜合設(shè)計(jì)性物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開發(fā)與指導(dǎo)方法的探究[J].大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，2012，25（6）.

G642.0

A

1674-9324（2014）25-0248-02