陳 森 吳 平 趙雪丹 邱 宏 黃筱玲

北京科技大學(xué)數(shù)理學(xué)院 北京 100083

2005年教育部頒發(fā)的《進(jìn)一步加強高等學(xué)校本科教學(xué)工作的若干意見》提出高等學(xué)校要積極推動研究型教學(xué)，提高大學(xué)生的創(chuàng)新能力[1]。北京科技大學(xué)定位為“研究型”大學(xué)，學(xué)校提出以培育英才、培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的創(chuàng)新人才為目標(biāo)[2]，大學(xué)物理實驗是理工科學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實驗基本訓(xùn)練的必修基礎(chǔ)課程，課程中所涉及的實驗知識、實驗技能和實驗方法是后續(xù)實踐訓(xùn)練的基礎(chǔ)，也是學(xué)生以后從事各項科學(xué)探索和工程實踐的基礎(chǔ)，對學(xué)生實踐能力培養(yǎng)和創(chuàng)新意識的形成起著至關(guān)重要的作用。在這樣的大背景下，如何在面向數(shù)千名學(xué)生的大學(xué)物理實驗中引入科學(xué)研究的思維方式開展研究性教學(xué)這一課題就擺在了我們面前。自2003年以來，物理實驗教學(xué)團(tuán)隊從課程內(nèi)容、教學(xué)模式及考核方式等方面入手進(jìn)行了改革與創(chuàng)新[3-7]，經(jīng)過幾年的不懈努力，探索出了一套操作性較強、可以在大面積教學(xué)上實施、貫穿研究性思想的物理實驗教學(xué)新模式。

1 更新教學(xué)理念，授人以“魚”，更要授人以“漁”

研究性教學(xué)是運用科學(xué)研究的方式、思維來組織教學(xué)，把科學(xué)研究的理念、精神、態(tài)度、方法等滲透和運用到教學(xué)過程中，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動性、積極性、創(chuàng)造性，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，提高學(xué)生的自學(xué)、閱讀、理解、判斷、分析、實踐、創(chuàng)新等能力[8]。在教學(xué)過程中，我們及時更新實驗教學(xué)理念，將傳授知識與提高學(xué)生的實際能力有機(jī)融合，引入科學(xué)研究的思維方式，并將創(chuàng)新能力培養(yǎng)始終貫穿于整個物理實驗教學(xué)的各個環(huán)節(jié)。

2 實驗內(nèi)容創(chuàng)新

2.1 注重實驗內(nèi)容的基礎(chǔ)性、科學(xué)性和時代性

對設(shè)立的實驗項目逐個進(jìn)行研究，堅持基本知識、基本技能與研究意識兼顧培養(yǎng)的原則，注重實驗內(nèi)容的基礎(chǔ)性、科學(xué)性和時代性，提出實驗項目的具體研究性實驗內(nèi)容與要求，經(jīng)過多年的教學(xué)實踐，逐步形成了貫穿研究性教學(xué)思想的物理實驗課程項目設(shè)置方案、實驗要求、實驗內(nèi)容以及相應(yīng)的教學(xué)大綱。

2.2 將科研成果轉(zhuǎn)化為實驗內(nèi)容，提高綜合性、研究性實驗比例

積極引入和自主開發(fā)物理思想鮮明、實驗內(nèi)容貼近現(xiàn)代生活、實驗手段比較先進(jìn)、能夠反映現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的綜合性、研究性實驗項目。

2003年起陸續(xù)將自主研制開發(fā)的“金屬薄膜的制備”“金屬薄膜厚度的測量”“金屬薄膜電阻率的測量”“磁性薄膜的磁電阻測量”“金屬薄膜生長過程動態(tài)特性監(jiān)測”“薄膜應(yīng)力測量”“薄膜材料電容率測量”等系列實驗引入大學(xué)物理實驗教學(xué)。這一系列實驗各有重點，內(nèi)容互有相關(guān)。每個實驗既可獨立進(jìn)行，也可組成一個大的研究性實驗課題。這些自主研發(fā)的實驗項目是科研向教學(xué)轉(zhuǎn)化的成果，它們不僅物理現(xiàn)象豐富、內(nèi)容新穎，對學(xué)生有很強的吸引力，還具有很好的實驗內(nèi)容可拓展性和研究性教學(xué)理念可實踐性。

系列實驗的開發(fā)與教學(xué)設(shè)計還促進(jìn)了教師教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變，將研究性教學(xué)方式輻射、拓展到整個大學(xué)物理實驗課程的教學(xué)實踐過程，將灌輸式的講解轉(zhuǎn)變?yōu)樘釂柺健l(fā)式的課堂互動，引導(dǎo)學(xué)生體驗實驗設(shè)計者提出問題、解決問題的思考方式，引導(dǎo)學(xué)生自己規(guī)劃和決定具體的實驗條件、實驗方案，引導(dǎo)學(xué)生自主解決實驗中的問題。這種滲透著科學(xué)研究元素的教學(xué)方式使得大學(xué)物理實驗課程的教學(xué)實踐變得更加的生動活潑，使得教師能夠及時抓住學(xué)生創(chuàng)造性思維的火花，因勢利導(dǎo)，使其得以展開和深入。對于學(xué)生，實驗內(nèi)容和形式的靈活多樣，激發(fā)了他們主動實驗的熱情，他們會自己查資料、制定初步計劃，積極與教師討論，從而在一種輕松的氛圍中完成實驗。

3 教材創(chuàng)新，注重強化研究性思想和學(xué)生自主實驗的教學(xué)理念

與研究性教學(xué)相適應(yīng)，編寫出版了滲透自主性、研究性教學(xué)理念的實驗教材《大學(xué)物理實驗教程》。教材中每個實驗都提出了學(xué)生預(yù)習(xí)時要搞清楚的基本問題或關(guān)鍵問題。每個實驗都設(shè)有研究性題目，這些研究性題目是教師根據(jù)多年的教學(xué)實踐，在考慮了大學(xué)一、二年級學(xué)生的知識水平、實驗技能和實驗條件基礎(chǔ)上提出的，能夠給予學(xué)生更多自由、自主探索的空間。

4 教學(xué)模式創(chuàng)新，探索出一套操作性較強、可以在大面積教學(xué)上實施、貫穿研究型思想的教學(xué)組織與管理模式

實驗內(nèi)容、實驗器材、實驗時間的可變化性是開展研究性實驗教學(xué)的有力保證。但是在大面積教學(xué)中，教學(xué)內(nèi)容和實驗儀器的可變性因受到客觀條件的限制而不便做出大幅度改變；基礎(chǔ)必修課程的特性也決定了研究性實驗教學(xué)的開展應(yīng)限制在計劃學(xué)時內(nèi)?；谶@樣的特點，采取以具有普遍適用性的教學(xué)內(nèi)容為主，以個性化研究性題目為輔，多層次開展研究性教學(xué)。

為了滿足對研究性物理實驗有濃厚興趣的工科學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)的要求，我們將近代物理實驗Ⅰ中實驗項目作為公共選修課向工科學(xué)生開放，為其提供了解現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與測試手段的基本原理、提高實驗技能的機(jī)會。

全面實施開放式教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)選課、實驗項目實行套餐制，不同專業(yè)學(xué)生根據(jù)學(xué)科特點、興趣選擇不同的實驗項目組合開展相關(guān)實驗，保證教學(xué)資源充分利用的同時也滿足了個性化實驗教學(xué)的需要。

多種培養(yǎng)方式并舉，構(gòu)建突破課堂邊界的大學(xué)習(xí)系統(tǒng)，把課內(nèi)與課外有機(jī)地結(jié)合起來，促進(jìn)綜合實驗素質(zhì)養(yǎng)成、研究性、創(chuàng)新性思維能力培養(yǎng)的立體滲透。鼓勵教師指導(dǎo)本科生創(chuàng)新項目，吸引學(xué)生走進(jìn)實驗室進(jìn)行相應(yīng)的科學(xué)研究，接受科研訓(xùn)練。鼓勵學(xué)生利用物理實驗競賽，大學(xué)生課外學(xué)術(shù)實踐競賽等平臺，運用已學(xué)到的理論知識和實驗技能走出實驗室去解決相關(guān)的實際問題，提高學(xué)生的實踐能力及綜合素質(zhì)。

打造與研究性教學(xué)相適應(yīng)的教學(xué)環(huán)境，營造濃厚的研究性學(xué)習(xí)氛圍。建立網(wǎng)絡(luò)課程平臺，學(xué)生可進(jìn)行教學(xué)資料與文獻(xiàn)查閱、實驗預(yù)習(xí)、網(wǎng)上答疑、電子課件下載、課堂教學(xué)錄像觀看等多種活動，學(xué)生也可以隨時到實驗室與指導(dǎo)教師面對面交流和討論，使物理實驗教學(xué)在時間上和空間上得到延伸。

5 成績評價手段創(chuàng)新：建立了適合研究性教學(xué)方式的全過程、立體化物理實驗課程考核辦法

改革過去“單一試卷+實驗報告”的考核方式，建立適合研究性教學(xué)方式的“全過程-立體化”考核辦法。注重對整個學(xué)習(xí)過程中學(xué)生學(xué)習(xí)情況的評定，實驗報告批改注重數(shù)據(jù)處理、討論分析，增加該部分分?jǐn)?shù)比重，期末考試采取多樣形式，如口頭報告、筆試+口頭報告、筆試+實驗操作、新實驗考核等。強調(diào)能力，主要考核學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力、科研思維的能力；強調(diào)創(chuàng)新，考查學(xué)生在實驗過程中的發(fā)散性思維；強調(diào)新思路、新觀點、新方法。

6 研究性教學(xué)的效果

經(jīng)過多年的研究性教學(xué)實踐，在教學(xué)中取得明顯效果，學(xué)生的學(xué)科知識水平、對實驗的積極性、自主學(xué)習(xí)能力、科學(xué)研究的意識顯著提高，每年受益學(xué)生約3 000多人。在連續(xù)幾年的北京市物理實驗競賽中成績顯著，獲獎等級、人數(shù)逐步提高，取得2009年二等獎1項，2010年一等獎1項、二等獎1項、三等獎3項，2011年一等獎2項、三等獎2項的好成績，學(xué)生在國內(nèi)學(xué)術(shù)期刊參與發(fā)表教學(xué)研究論文4篇。

7 結(jié)束語

研究性教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要途徑，經(jīng)過多年的實踐表明，面向人數(shù)眾多的低年級學(xué)生開展研究性大學(xué)物理實驗教學(xué)，方法可行，教學(xué)理念先進(jìn)，受益面大，學(xué)生的學(xué)科知識水平、實驗積極性、自主學(xué)習(xí)能力、科學(xué)研究的意識顯著提高，能有效地提高教學(xué)質(zhì)量，對于培養(yǎng)創(chuàng)新和創(chuàng)造性人才有著重要的意義。

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[6]邱宏,吳平,王鳳平,潘禮慶,黃筱玲,田躍.把“四探針測量金屬薄膜電阻率”引入普通物理實驗[J].大學(xué)物理,2004,23(5):59-61.

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