加强物理实验教学改革 促进应用型创新人才培养

杨文艳，孙宝光，李可人

加强物理实验教学改革 促进应用型创新人才培养

杨文艳，孙宝光，李可人

结合高等教育所面临的挑战及其应对措施，强调物理实验是培养学生实践能力和创新能力的一门重要课程。探讨了教学内容、教学方法的改革，指出了物理实验教学改革对培养应用型创新人才的作用。

物理实验；教学改革；实践能力；创新能力；设计性实验

物理实验在开发学生智力，激发学生学习兴趣方面占有绝对优势，这是由于物理学是实验的科学,许多物理规律都是从物理实验中发现的,理论的正确性也要通过实验来验证。学生通过做实验,加深对知识的认识和理解,得到基本训练,培养了实事求是、认真严谨的科学态度,提高了运用知识解决实际问题的能力。

一、改革教学方法，强化设计性实验

目前，我国高校大部分实验内容都属于验证性实验，而验证性实验过多，使学生受到“重理论，轻实验”的传统教育理念的影响，在实验中学生们被动地按已制定好的实验步骤和方法去操作，没有自我发挥的机会，很容易造成学生对实验的积极性不高，学生的学习目的不明确；教师在上实验课时，按着实验教材给学生讲解实验目的、实验原理、实验内容、实验步骤、介绍仪器使用及注意事项等，学生则根据老师的要求及实验步骤照着葫芦画瓢，就完成了实验项目，学生在整个过程中都处于被动状态。从效果上看，学生虽然完成了实验，并没有完全掌握实验方法，甚至不会正确使用仪器，无法处理实验中出现的问题等等，诸如此类现象无法发挥学生的学习主动性，严重束缚了学生自由思维的空间，不利于创新意识的培养，达不到培养学生的实践能力和创新能力的要求。因此，要使高校培养出来的人才适应社会发展的需要，就必须进行实验教学改革。

现结合国内外高校物理实验教学的最新动态，从人才全面培养的角度出发，对物理实验课的教学体系进行改革和探索，引入设计性实验。改革后的教学体系不仅有训练学生的基本技能和基本实验方法的基础性实验,还有以学生自行设计为主、教师指导为辅的设计性实验。设计性实验是以学生为主体，在教师的指导下，根据给定的实验目的和实验条件，学生设计实验方案，选择实验器材、拟定实验程序，自己加以实现并对结果进行分析处理的实验。它介于基础实验与科学实验之间，是一种对科学实验全过程进行初步训练的教学实验。从形式上区分，包括原理性设计实验、操作性设计实验和制作性设计实验；从知识要求上区分，包括利用已掌握的知识对常用仪器进行的设计、开拓常用仪器的新用法进行的设计、在一定方向扩展知识后利用新科技进行的设计等。我们引入设计性实验是以培养学生实践能力和创新能力为核心，实验教学改革与课程改革相同步，素质教育与创新教育相结合，理论教育与实验教育相依托［1］；激发学生学习兴趣、开发学习潜能、培养分析问题和解决问题的能力，提高物理实验教学质量；强化设计性实验，注重问题引导，自主设计和研究，为学生创造良好的实验条件和环境，引导学生走向创新道路。

设计性实验的特点是实验的内容必须经过精心的挑选，使它具有综合性、典型性和探索性；设计性实验是一种较高层次的实验训练，它的动手能力评价标准应比验证性实验更严格，它要求对实验的目的更明确，实验原理更清楚，能正确选用、配置仪器和调整仪器；能构分析、判断和处理实验过程中出现的问题，正确操作和处理数据，有效地减少误差。以物理实验中“望远镜的设计与组装”为例，学生根据已有的知识进行选择器材，自行设计实施方案，不同的学生设计出来的望远镜的种类不相同，有的设计开普勒望远镜，有的设计伽利略望远镜，即便是同种类型的望远镜，其现象也不尽相同，但最终的效果都是物体经过成像后视角变大了。同学们在设计实验的过程中，各抒己见，争论不休，都要通过实验证明各自的方案。同学们在讨论中，互相交流，相互启发，相互学习，锻炼了独立分析、解决问题的能力，巩固了所学的知识和技术，大大提高了学生的实验热情，激发了创造性思维，有助于培养学生的合作意识、团队意识、团队精神，为培养学生的创新能力奠定基础。设计性实验打破了传统的实验教学模式，学生由被动学习转变为主动学习，学习的积极性得到有效的调动，学生的独立思维、才智、个性得到充分尊重，有利于创新思维及创新能力的培养。

二、加强实验教学队伍建设

设计性实验不像验证性实验那样稳定，它要求不断推陈出新，要及时充实新内容，淘汰旧实验，以保持设计性实验的先进性、趣味性、创新性及有效性。另外，设计性实验要求教师能够正确回应学生所提出的各种方案，能够清楚地回答学生在实验中出现的各种问题。实验中，教师不仅要认真启发学生的思维，传授分析问题和解决问题的方法，还要善于总结，并思考如何设计能够得到更好的实验效果。这就要求实验教师应具备扎实的理论基础和较丰富的实验工作经验，知识面宽，思维想象力丰富，富有实践能力和创新精神，能够从事独立的科学研究和教学研究。因此，必须建设一支学历、职称层次和年龄结构合理，实验教学和理论教学相互通，教学、科研和实验技术相兼容，核心骨干相对稳定的实验教师队伍［2］。目前，我们已经从以下几方面进行了此项工作：

（1）提高认识，改变传统的实验人员隶属于教辅人员的观念，制定相应政策，采取有效措施，引进高水平、高素质人才进入实验队伍，以改善职称层次和年龄结构。（2）实验教学和理论教学相互贯通，进行教师资源整合。（3）鼓励在职攻读硕士、博士学位，促进知识更新，提高业务水平，以改善实验队伍学历结构。（4）加强实验教师团队建设，建设一支实践经验丰富，勇于开拓创新的实验教学团队。努力塑造出一批理论知识深厚、实践能力强、创新意识浓厚的高素质教师队伍。

三、改进考核办法，提高教学质量

课程考核的目的是检验教与学的效果，促进教学内容的完善、教学方法的改进，促进素质教育和人才的培养［3］。在总结其它高校物理实验课程考核方式的基础上，我们建立了一套比较科学的、公正的物理实验课程考核机制，以引导学生在平时的实验和学习过程中就注意自身素质、创新思维和创新能力的培养，引导他们由过去的“学习、考试型”向“学习、思考、创新”型转变。物理实验中心采取多种考核方式相结合的评定方法对学生实验进行考评，主要包括平时实验操作考查，实验理论综合考试，以及设计性实验项目的小论文的成绩评定。其中平时实验操作考查是对实验预习、实验态度、实验仪器的使用、实验操作熟练程度、实验数据记录、实验数据处理及实验结果分析等方面的评定，学生所做的每个实验由不同的实验教师进行指导，并给出实验成绩，所有实验做完后，最终的平均成绩就是学生的平时实验操作成绩；实验理论综合考试主要是对实验综合知识的理解及实验故障处理方法等方面的考查；设计性实验项目的小论文要求学生提出实验方案、设计思路、组合出基本的实验装置流程，实验教师根据实验方案的可行性和创新性、实验结果的正确性和小论文的规范性等要素进行成绩评定。总之，实验成绩的考评注重学生在实验操作过程中所表现出来的实践动手能力、知识的综合运用能力及创新能力，强调学生在亲身参与实践活动过程中所获得的感悟和体验，注重学生在发现问题、提出问题和解决问题的过程中的知识综合、思维运用和见解创新等方面。这种考核方式有效地降低了学生死记硬背的几率，也降低了由于考试发挥失误，而导致成绩偏低的几率，给思维活跃、综合能力强的同学以自由发挥的机会。同时，在做实验时，学生也能够领略不同教师的思维方式及授课风格，能够拓宽学生的知识面，为培养创新思维、创新能力奠定基础。

四、结语

以培养应用型创新人才为指导思想，以培养基础厚、知识新、素质高、实践能力强的高层次人才作为首要任务，加强物理实验教学的改革，使物理实验教学体系不仅有基础性实验,还增加设计性实验，给大学物理实验教学注入新的活力，使实验教学由浅入深、由简单到复杂、由被动模仿到主动设计以及综合运用，逐渐加深学习内容的深度、广度和综合程度，极大地调动了学生学习的积极性和主动性。在实验中，学生获得了探索科学的体验、活跃了思维、锻炼了能力，逐步培养了学生的实践能力、创新思维及创新能力。设计性实验突出了学生的主体地位，有利于学生个性的发展，为培养应用型创新人才创造了良好的条件。

[1]宋立权,何玉林等.机械基础实验实践教学体系改革与，实践实验室研究与探索[J].2009，28（9）.

[2]郑春龙,胡惠君,蒋联海.省级实验教学示范中心建设实践与思考[J].实验室研究与探索2007（5）.

[3]梅孝安,苏卡林等.大学物理实验教学创新改革研究[J].大众科技2009（4）.

G642.423

A

1673-1999（2010）14-0169-02

杨文艳（1978-），女（蒙古族），内蒙古赤峰人，硕士，重庆科技学院数理系讲师；孙宝光，重庆科技学院数理系讲师。

2010-04-09

重庆科技学院教改项目(200913)研究成果。