创新实验教学 培养综合素质

康 颖

(海军工程大学,湖北武汉 430033)

创新实验教学 培养综合素质

康 颖

(海军工程大学,湖北武汉 430033)

本文介绍了我校实验中心为了培养学员的综合素质,在大学物理实验课的教学中,在内容的特色性、方法的自主性和开展创新实践第二课堂方面的做法和体会.

海军工程大学是全军五所综合大学之一,也是军校中建校最早的院校之一.它的任务是培养海军初级指挥军官,学员既要懂技术还要会指挥,因此,对学员的综合素质提出了更高的要求.

对于大学物理实验这门课来说,依据教指委最新颁发的教学基本要求,结合培养高素质新型军事人才的实际需求,我们物理实验中心(以下简称“中心”)对实验教学做了一些改革的尝试.教学内容上注重层次和特色;教学方法上突出自主和创新;教学管理上实行”宽严相济”.依托完善的校园网和局域网,实行全面开放的网络化和人性化的管理,营造了一个自主、科学、创新的实验氛围,这无异于在严格管理的军校内注入一股新鲜血液,有效地调动了学习的积极性,激发了求知欲望,使学员乐于实践、勇于实践、长于实践.

1 特色内容,营造海军科技知识环境

作为重点军队院校的实验中心,我们始终坚持把公共基础性实践课程和培养高素质军事指挥军官的使命任务联系在一起,使教学内容具有生命力.根据海军这个技术密集型军种人才培养的要求,我们注意营造海军科技的知识环境,用展板展示相关内容的图片、工作原理以及实际应用:舰船的心脏——舰船动力系统;舰船导航——陀螺罗经;战舰之眼——舰载雷达;现代战争的神奇天眼——卫星遥感;水下伏兵——水雷;新型动能杀伤武器——电磁炮;舰船消磁等.学员可以随时随地学习这些知识,不知不觉融入脑海,潜移默化地打牢军事科学研究基础.

另外,加大实验内容中传感器和现代检测技术的应用实验比例,大量应用热、声、光、电、磁等传感器,加入计算机数据采集和处理的实验内容.“中心”还紧密联系海军特色工程技术基础,把与动力机械原理有关的热机和热传导实验、与海洋有关的水中声速测量、与舰船磁场探测有关的亥姆霍兹线圈等实验适当纳入内容体系,有效地激发学员的学习兴趣,培养学员把自然科学知识应用于军事工程实际的意识和能力.

2 自主实验,适应学员个性发展

实验项目的设定立足于大纲又不拘泥于大纲,本着“因材施教”的原则实行层次化的设计,方法上也从必做—拓展—全自主,以适应学员的个性发展.

2.1 拓展型实验

除了基本要求外,对每个必做实验都设置了选做实验内容,鼓励动手能力强、学有余力的学员对实验内容进行适当拓展,利用装置自行设计方案,完成部分选做实验.这样在保证基本训练到位、整体达到教学要求的同时,提供延伸课内实验内容的条件,使他们得到进一步的培养和训练.

例如“光的偏振”实验,必做内容是:(1)观察光的偏振状态;(2)验证马吕斯定律;(3)观察椭圆偏振光和圆偏振光.选做内容有:(1)测定旋光溶液的旋光率;(2)利用装置自行设计方案观察偏振光的干涉现象;(3)设计一个实验方案鉴别玻璃片堆的反射光的偏振状态;(4)设计实验方案鉴别部分偏振光和椭圆偏振光、自然光和圆偏振光.

2.2 全自主开放型实验

为了进一步培养学员的自学能力,使学员自觉地巩固和应用所学到的知识,“中心”开设了全自主开放型实验.

全自主实验要求学员在完成必做的基础性、综合性实验后进行,这类实验和必做实验涉及的实验方法、技术、理论相联系并适当拓展.但自主实验没有专用教材,没有实验步骤及详尽的原理说明,只说明实验目的、意义、基本要求和实验报告要求,提供实验仪器及相关参考资料(仪器使用说明、有关测试论文等),由学员自行选择实验方法和实验仪器,自行设计实验步骤完成实验.因此,学员在选择实验项目前必须自学相关内容和要求.

每个学习大学物理实验课程的学员都必须选做一个自主实验.目前,“中心”有24项实验可供选择.每个自主实验学时设计为6学时,分两次完成,第一次自学参考资料,了解仪器设备,写出原理和步骤,交教员审查通过;第二次实作.最后按要求写出报告,必要时进行讨论.

和已经做过的基础性、综合性实验不同,全自主实验没有现成的方法和步骤,全靠自己选择和设计,所以特别能暴露问题,对学员的知识基础和能力是一种真正的检验.此类实验使学员分析问题和解决问题的能力、初步设计能力、动手实践能力以及实验技巧得到了有效的锻炼.

3 创新实践,培养学员综合素质

为了最大限度地发挥学员的自学能力,激发探索创新意识,促进优秀人才脱颖而出,“中心”面向全校学员开辟创新实践第二课堂——创新实践竞赛活动.

3.1 基本工作流程

创新实践活动采用校级竞赛的形式,以学员业余学术团队“L IN空间”为依托,按科研项目申报的方式进行.由学员根据自己的兴趣、技术特长自行组成研究小组;自行选择研究内容,自行查阅资料、设计方案;每个项目都要经过立项评审、中期检查、项目验收结题、成果报告等程序.研究和制作过程中有教师专人指导,最终通过对成果的评审,择优给予校级奖励.

3.2 业余学术团队

第一届创新实践活动之后,感兴趣的学员越来越多,他们自发成立了业余学术团队“L IN空间”(liberate infinite nerve),选举了组委会,设计了会徽,起草了活动章程.

实验中心有团队的专用活动室,供组委会成员工作、作品陈列及历届档案管理.团队定期举办各种技术交流,并在物理实验中心网站上开辟了“L IN”论坛.这是一个创新实践活动交流板块,专供参加创新实践活动的学员进行信息发布、活动情况通知、技术交流等,也供全校学员进行相关情况的学习和交流.

L IN团队不仅组织立项评审、中期检查、作品评审会,而且自发组织知识讲座、经验交流等活动.为了丰富参赛学员的业余活动,团队有时还组织“L IN篮球赛”,以加强交流,增进友谊.

令人兴奋的是,L IN团队不仅请有经验的教员进行讲课,还自己走上讲台交流经验,这就是“L IN学员大讲堂”.这是真正由学员站上讲台的课堂,由在各次大赛中获奖的学员担任主讲,课堂向全校学员开放,任何有想法、有一技之长的学员均可报名走上讲台和他人交流.

3.3 成果和影响

从2005年开始,课外创新实践竞赛活动至今已持续开展了四届.第一届活动一开始,学员反映就很热烈,163人报名,共43个方案立项.由于是首届,没有任何经验,遇到的困难较多,但经过一年的努力,最终有13项获大学奖励.大学校长对此活动殷切寄语:“创新无忌,创新有序”.

当越来越多的学员了解物理创新实践活动时,第三届活动向组委会递交申请书的上升到300余人,共84组.参赛人员以组为单位,热情饱满地向评委论证各自方案的可行性,回答评委和观众提出的问题,最终有37组通过初审.经过中期检查,24组通过,最后通过对成果的评审,有12项成果获奖.

从获奖的项目看,高仿真枪械训练系统、激光打靶模拟、智能军号、磁流体推进模型、线圈电磁炮简易模型等颇有军味;安全节能插座、汽车安全小卫士、奥运赛场卫士、多功能自动饮水机、自动公告牌、自动晒衣架等多为实用着想;智能数据采集机器人、环保可空投无线遥控飞机、无线遥控多功能车、智能浇水系统、温控智能电扇等使人感受到现代气息……

尽管作品有些稚嫩,但都是学员们的心血和汗水的结晶!自己查阅资料,论证可行性;精打细算,选择材料;自己动手制作,有些靠工具,有些靠手工.有多次失败的烦恼,有获得成功的喜悦!通过创新实践活动,能有效地提升学员的自学能力、研究能力和思维能力,培养学员的探索精神和创新意识.不仅如此,学员们还磨炼了意志,增强了自信,锻炼了表达能力和组织管理能力,培养了团队精神,提高了综合素质.

作为一项基础性的课外实践竞赛,参赛学员普遍反映热烈而积极,活动规模也因此而扩大,由一二年级参赛扩大到全校学员都可以参赛.很多参加过物理创新实践活动的学员又陆续参加全国电子设计大赛、机械创新设计大赛、全国数学建模大赛等,均有不俗的表现.

有一位学员说“今天我迈出的是一小步,明天我将迈出成功的一大步!”几位学员在给大学校长的信里说:“蓦然回首,回忆这一年的历程,不禁感慨万千.不会忘记电烙铁烫破衣服时的沮丧,不会忘记指示灯亮起时的兴奋,更不会忘记得到教员肯定时的自豪.当我们静静地整理自己思绪的时候,在那一道道深深的岁月留痕里,我们发现自己真的收获了很多很多.

首先,思维活跃了,思想踏实了……

其次,能量发挥了,能力增强了……

最后,生活紧张了,生命充实了……”

值得一提的是,创新实践活动不仅有效地提高了学员的综合素质,而且使教员队伍得到了很好的锻炼.现在,自主研发实验项目、自主研制实验设备、自主开发实验软件、自主维修实验仪器等在“中心”已蔚然成风,而且取得了可喜的成果.

四年过去了,我们的体会是,要做好这项工作,必须搭建一个稳定的创新实践活动平台:建立学员组织(业余学术团队),提供实践场地,持续经费保障,力行教员的指导作用.另外,“中心”在实验项目选择开放、实验场地开放、创新实验思想开放的同时,强调教学过程管理规范、实验报告规范、考核标准规范、教员组织教学规范.这种宽严相济的教学管理模式所形成的氛围,保证了创新活动的积极、有序、有效地开展.存在的问题是,有些参赛的高年级学员临近毕业,项目还没有做完,是否考虑在高年级的组合中加入低年级学员,以求研究的连续性;另外,如何进一步提高研究项目的层次,也是值得思考的问题.

2010-03-15)