王艷麗，王志林，聶妍

大學(xué)物理實驗課程改革與創(chuàng)新人才培養(yǎng)研究

王艷麗，王志林，聶妍

（佳木斯大學(xué)理學(xué)院，黑龍江佳木斯154007）

文章分析了目前各高校大學(xué)物理實驗教學(xué)的不足，基于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，提出了大學(xué)物理實驗課程新體系和教學(xué)內(nèi)容，在教學(xué)方法和考核方法等進行多方面的改革。經(jīng)過三年的實踐教學(xué)，結(jié)果證明，這些教學(xué)改革對培養(yǎng)學(xué)生的實驗技能和創(chuàng)新能力具有良好的效果。

課程改革；創(chuàng)新能力；科學(xué)素質(zhì)

黨的十八屆五中全會將創(chuàng)新發(fā)展確定為“十三五”的五大發(fā)展理念之首，培養(yǎng)具有創(chuàng)新和開拓型人才成為高校教學(xué)的主要目標。高等教育正在全力推進以實施創(chuàng)新教育為主線，以加強創(chuàng)新人才培養(yǎng)為目標的教育教學(xué)改革與實踐。

大學(xué)物理實驗是高等學(xué)校對學(xué)生進行科學(xué)實驗基本訓(xùn)練的一門獨立的必修課程，是鍛煉學(xué)生實踐能力、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要課程，在高等教育體系中占有重要的地位［1］。大學(xué)物理實驗課程對于學(xué)生嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、活躍的創(chuàng)新意識、理論聯(lián)系實際以及促進學(xué)生適應(yīng)科技發(fā)展的綜合應(yīng)用能力等方面的培養(yǎng)具有其他實踐類課程不可替代的作用。

1　高校大學(xué)物理實驗教學(xué)存在的主要弊端

多年以來，各校的大學(xué)物理實驗教學(xué)基本上處于停滯不前的狀態(tài)，課程體系和教學(xué)內(nèi)容一成不變，很難與前沿科學(xué)的新理論、新技術(shù)接軌，實驗教學(xué)儀器比較陳舊，采用的教學(xué)模式、方法和手段比較傳統(tǒng)落后。因此，嚴重地抑制了學(xué)生的獨立思考能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

目前我國高校的大學(xué)物理實驗教學(xué)大多是教師為主體，學(xué)生比較被動地接受教師對實驗原理與方法的講授，學(xué)生按照教材或?qū)嶒炛笇?dǎo)書的步驟或要求測量某個物理量、驗證某種物理規(guī)律，課后完成實驗報告［2］，而且每個實驗學(xué)時很少，在這么短的時間內(nèi)學(xué)生很難獨立完成實驗，只能是被動地接受教師的講授，按照教材機械地完成實驗。雖最后得到實驗結(jié)果，但很難激發(fā)學(xué)生積極探索問題的興趣，更不能培養(yǎng)學(xué)生的獨立思考能力和自我創(chuàng)新能力。

最后的實驗成績評定也是很關(guān)鍵的，由于長期以來學(xué)生實驗成績主要是看實驗報告寫得好壞，數(shù)據(jù)處理得正確與否，因此大部分學(xué)生都是按照教師的指導(dǎo)去做實驗，對其中的緣由也不是很清楚；個別學(xué)生做實驗時也不認真做，抄襲別人的數(shù)據(jù)，實驗結(jié)束后抄襲別人的實驗報告。這種教學(xué)方法嚴重地阻礙了學(xué)生的實驗?zāi)芰蛣?chuàng)新精神的培養(yǎng)，因此必須改變現(xiàn)有這種單一的考核方法為多方面的綜合考核方法，才能客觀真實地反映學(xué)生實際的綜合能力。

2　大學(xué)物理實驗課程改革與大學(xué)創(chuàng)新人才培養(yǎng)

21世紀所需科技人才必須具有創(chuàng)新能力等全面的科學(xué)素質(zhì)，為了滿足這種需求，物理實驗教學(xué)必須從課程體系、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等多方面進行改革，向著有利于培養(yǎng)具有深厚的科學(xué)素質(zhì)的創(chuàng)造性人才方向發(fā)展。

2.1構(gòu)建課程新體系

新實驗課程包括：基本實驗、綜合性實驗、設(shè)計性實驗、研究型實驗等，構(gòu)建出由淺入深、從基礎(chǔ)到前沿、從被動接受到培養(yǎng)創(chuàng)新能力，逐步提高的大學(xué)物理實驗課程新體系。根據(jù)學(xué)生的基礎(chǔ)不同，開設(shè)不同層次的實驗。這才能使得學(xué)生的實驗技能逐步提高，有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

基礎(chǔ)實驗開設(shè)的目的是：讓學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握基本實驗程序、基本操作技能、基本實驗方法、常用儀器使用、基本物理量的測量、以及掌握數(shù)據(jù)處理的一般方法及對實驗結(jié)果的評價等。包括力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)、近代物理等方面，包括對一些基本物理量的測量，學(xué)會使用一些常用儀器，掌握一些基本測量方法，學(xué)會誤差分析方法等，主要是培養(yǎng)學(xué)生的基本實驗技能，可以說是普適性實驗。

綜合性和設(shè)計性實驗開設(shè)的目的是：培養(yǎng)和提高學(xué)生的獨立思考能力、創(chuàng)新能力及應(yīng)用所學(xué)知識的綜合能力。學(xué)生在掌握一定的基礎(chǔ)操作和實驗技能的前提下，在教師啟發(fā)式指導(dǎo)下，獨立設(shè)計實驗方案達到實驗?zāi)康?，學(xué)生從綜合性和設(shè)計性實驗中吸取教訓(xùn)，總結(jié)經(jīng)驗，能運用所學(xué)知識和實驗技能獨立探索物理問題，從而有利于科學(xué)素質(zhì)的提高，這對于高素質(zhì)、創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)具有重大意義。

研究型實驗開設(shè)的目的是：培養(yǎng)學(xué)生的現(xiàn)代技術(shù)設(shè)計能力和科學(xué)研究能力。實驗課和其他理論課程的根本區(qū)別就在于它的靈活性和創(chuàng)新性，學(xué)生可以不局限于固有的實驗設(shè)備和實驗方法求得最后的結(jié)果，完全可以根據(jù)自己掌握的知識和技能，大膽嘗試各種方法［3］-［4］。學(xué)生做小課題的科學(xué)研究，通過探索和研究，獨自設(shè)計實驗方案，完成小課題的研究，最后實驗報告以小論文的形式展現(xiàn)，是大學(xué)物理實驗中的高層次實驗。

新的課程體系使得學(xué)生能夠由低到高、由被動接受到自主完成實驗，這樣才符合認識規(guī)律和教學(xué)規(guī)律，從而逐步激發(fā)學(xué)生的獨立探索的興趣，有利于開發(fā)學(xué)生的觀察能力和思維能力。

2.2改革實驗教學(xué)內(nèi)容

在全面審視原有實驗題目和內(nèi)容的基礎(chǔ)上，精選基本內(nèi)容，淘汰一些操作簡單、內(nèi)容陳舊的實驗項目以及在現(xiàn)代科研和生產(chǎn)中已過時的內(nèi)容、方法和設(shè)備，從培養(yǎng)21世紀高素質(zhì)創(chuàng)新人才的目標出發(fā)，對實驗內(nèi)容進行新的構(gòu)想和安排；補充一些在物理學(xué)科中有代表性、有應(yīng)用價值的、先進的、與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)接軌的實驗內(nèi)容、方法和手段；增加從科研成果轉(zhuǎn)化來的實驗，一些新設(shè)專業(yè)學(xué)生實驗教學(xué)需要的實驗項目，重點突出設(shè)計性和研究性，以培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，提高科學(xué)研究能力。同時增加學(xué)生自主設(shè)計的實驗內(nèi)容，給學(xué)生留有較大想象與拓展空間，如增加“光學(xué)設(shè)計實驗”和“傳感器應(yīng)用與設(shè)計”等設(shè)計性實驗項目，提高綜合性、設(shè)計性、研究性實驗的比例。以滿足新增專業(yè)對物理實驗教學(xué)的需要。

2.3采用多元化實驗教學(xué)方法

根據(jù)教學(xué)規(guī)律，由淺入深，由基礎(chǔ)到高端，按照認知、綜合、設(shè)計、探究的層次設(shè)置實驗課程。并充分考慮傳統(tǒng)與現(xiàn)代、硬件與軟件、實際與模擬、實操與演示的搭配與結(jié)合，引入信息技術(shù)，改革實驗手段，并注重實驗的趣味性和對抗性，開創(chuàng)“多元化”的實驗教學(xué)模式。同時，加大對實驗室和實驗教學(xué)的投入，提高實驗裝置檔次，豐富實驗手段。

1）啟發(fā)式教學(xué)方法

積極引導(dǎo)、啟發(fā)學(xué)生在實驗前提出問題，在實驗過程中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，在實驗報告中去總結(jié)問題。特別是在綜合性和設(shè)計性實驗中，對于實驗方案、實驗方法和實驗操作等方面倡導(dǎo)學(xué)生分組討論，教師適當?shù)亟o予一些啟發(fā)性的指導(dǎo)，增強學(xué)生的主觀能動性，活躍學(xué)生思維與參與意識，提高學(xué)生的溝通與表達能力。加強實驗之后討論，師生共同探討成功或失敗的原因，使學(xué)生進一步消化實驗中遇到的問題，加深對實驗過程和結(jié)果的理解和認識，扎實地掌握實驗理論和技術(shù)知識。

2）研究性教學(xué)方法

始終堅持理論教學(xué)和實驗教學(xué)并重，基礎(chǔ)和前沿并進，做好基礎(chǔ)，探討前沿，解決傳統(tǒng)實驗項目與新實驗項目的有機銜接。通過開設(shè)綜合性實驗，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性和創(chuàng)造性。通過支持大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計劃和大學(xué)生學(xué)術(shù)科技創(chuàng)新基金，達到科研反哺教學(xué)目的。通過本科生導(dǎo)師制，積極引導(dǎo)本科生參與教師的科研項目，早進實驗室，早進科研團隊，增加學(xué)生對學(xué)科前沿的了解，提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。

3）開放實驗室

設(shè)立開放型實驗項目和研究課題也是實驗教學(xué)改革的重要舉措之一，這種教學(xué)模式能激發(fā)學(xué)生探索和創(chuàng)新的興趣，有利于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。近幾年來，校實驗中心開放的實驗涉及力、熱、電、光學(xué)、近代物理等領(lǐng)域多個實驗項目可供學(xué)生自主選擇。學(xué)生在開放實驗室里，可以自選題目，根據(jù)需要選擇實驗室提供的設(shè)備，獨自設(shè)計實驗方案，在教師的啟發(fā)性指導(dǎo)下來完成實驗項目；也可以選已給定題目和器材，不給方法和答案，在一個個問題的引導(dǎo)下自己查閱資料和設(shè)計裝置深入進行探索和完成實驗，最后實驗報告以小論文的形式提交，并組織答辯，總結(jié)自己的實踐經(jīng)驗，歸納失敗的原因，提出自己未來改進的觀點，這樣才能激勵學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

4）充分利用網(wǎng)絡(luò)資源輔助教學(xué)

課程中心建有實驗教學(xué)網(wǎng)站，學(xué)生可通過網(wǎng)站了解相關(guān)實驗實踐課程的內(nèi)容、重點以及操作中應(yīng)注意問題，達到課前預(yù)習(xí)目的，學(xué)生能夠充分地學(xué)習(xí)和掌握實驗教學(xué)內(nèi)容。學(xué)生與老師可通過電子郵件、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)就某一專題進行小組討論，教學(xué)方式更加靈活，使學(xué)生完成了由被動接受到主動學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變，學(xué)生參與意識更強，大大提高了教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生對實驗的自學(xué)能力。

2.4改革課程成績的評價方法

恰當?shù)目己朔椒軌蚩陀^地評價學(xué)生的實際表現(xiàn)。物理實驗課程的教學(xué)質(zhì)量指標主要表現(xiàn)為通過閱讀教材獨立制定實驗步驟的能力，觀察和分析實驗現(xiàn)象的能力，正確使用實驗儀器和排除故障的能力，運用基本物理實驗方法進行實驗設(shè)計的能力，測量不確定度的評定與表達，語言文字表達能力等，這些能力只能通過學(xué)生親自動手實踐來培養(yǎng)，也只能通過親自動手實踐來考評。為此，除了傳統(tǒng)的筆試方法和主要批閱實驗報告的考核方法外，還讓學(xué)生自主選取實驗項目，在開放實驗室中現(xiàn)場操作，最后以小論文的方式提交總結(jié)報告，并進行答辯。實驗室提供20多個供學(xué)生自主選擇的實驗項目，學(xué)生選好實驗項目后，開始設(shè)計實驗方案，在這期間實驗室全天開放，學(xué)生可隨時來實驗室做實驗或找教師咨詢。完成實驗后，要求學(xué)生根據(jù)自己完成課題的成果撰寫一篇課程論文。最后的答辯成績由學(xué)生和教師共同評定，答辯成績優(yōu)異者可獲“實驗?zāi)苁帧狈Q號，并由學(xué)校頒發(fā)“實驗?zāi)苁帧弊C書。為了讓學(xué)生樹立競爭意識，實驗總成績達到優(yōu)秀的學(xué)生，可以參加教師組織的課外科技小組，他們可以修理一些電子元器件、電器，也可以制造一些小元器件等，也可以參加一些科技競賽，有的還可以幫助老師做項目。如果學(xué)生在小組里表現(xiàn)較好，就可以一直參加，直到畢業(yè)為止。

這些考核方法的改革顯著地激發(fā)學(xué)生對實驗的興趣，改善實驗效果，加強對學(xué)生科學(xué)素質(zhì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

3　結(jié)論

近幾年來，在大學(xué)物理實驗課程教學(xué)方面所做的這些改革，經(jīng)過三年的實踐教學(xué)結(jié)果顯示，極大激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動性，提高了教學(xué)效果，培養(yǎng)了學(xué)生的開拓創(chuàng)新精神，增強了學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)，并為后續(xù)工科相關(guān)的實驗技能培養(yǎng)奠定了堅實的基礎(chǔ)，對學(xué)生今后工作能力和科研能力的提高，無疑是十分有益的。

［1］徐晶，王國余.大學(xué)物理實驗分層次教學(xué)與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)［J］.大學(xué)物理實驗，2013（2）：94-96.

［2］賴玉華.建構(gòu)主義理論指導(dǎo)普通物理實驗教與學(xué)的探索與實踐［J］.高校實驗室工作研究，2011（2）：30-32.

［3］李素文，鞠曙光，岳明.深化大學(xué)物理實驗中的創(chuàng)新教育［J］.大學(xué)物理實驗，2013（2）：108-109.

［4］劉智運.創(chuàng)新人才的培養(yǎng)目標、培養(yǎng)模式和實施要點［J］.中國大學(xué)教學(xué)，2011（1）：12-15.

Research on the reform of college physicsexperiment courseand the training of talented peop le

WANG Yan-li，WANG Zhi-lin，NIE Yan
（CollegeofScience，JiamusiUniversity，Jiamusi，Heilongjiang，China154007）

The shortages of college physics experimental teaching of various universities are analyzed.Based on cultivating innovative capabilitiesof students，the new curriculum system and teaching contents ofuniversity physicsexperimentare presented.The reformation of diversified teaching and examinationmethods are implemented.Through practical teaching of three years，it shows that these teaching reformshave favorableeffectson cultivating theexperimentalabilitiesand innovation abilitiesof students.

curriculum reform；innovation ability；scientificquality

10.3969/j.issn.2095-7661.2016.01.031】

G642.4

A

2095-7661（2016）01-0102-03

2016-01-11

佳木斯大學(xué)教育科學(xué)研究項目（項目編號：JKA2014-014）。

王艷麗（1969-），女，山東榮成人，佳木斯大學(xué)理學(xué)院副教授，碩士研究生，研究方向：大學(xué)物理及實驗。