探寻物理实验教学改革增强学生的实践与创新能力

李 尧，陈秋杰，徐思昀，胡 悦，张学华，王永超

（1.北华大学，吉林 吉林 132013；2.吉林市第四中学，吉林 吉林 132011；3吉林市第五中学，吉林 吉林 132011）

1 物理实验教学培养学生专业知识技能和创新能力的思考

高等教育承担着培养人才的重任，开创创新能力的培养是人才培养的关键。实验教学需要创造性，这是时代的要求，它要求对实验教学的观念、内容和方法进行深刻的改革，“知识—能力—素质”将是我国21世纪新的人才培养目标。新的人才培养模式也开始从“知识型”向“知识能力型”、“应试型”向“素质型”转变，实施多方位能力的培养，而富有创新精神的人才培养将大大地优化我国的智力资源。

深入推进实验教学改革，并适时地对实验各教学环节进行监控，不断提高实验教学质量与水平是当前实验教学改革与发展的重要课题［1］。只有这样，我们才能培养出符合基础教育改革要求的教育工作者。与理论课教学相比较，物理实验教学更有利于学生创新能力的培养，改变以往的教学模式，以搞活实验教学为手段，以培养创新人才为目的，进行实验教学内容、教学运行方式、实验管理方式、培养创新人才模式等方面的改革，更有利于学生个性的发展。本文针对物理实验教学中存在的主要问题，探讨物理实验教学在教学体系、教学内容、教学手段和教学评价体系等方面的改革，提高学生的创新实践能力。

2 物理实验教学目前存在的主要问题

（1）认为物理实验教学只是辅助教学，这在一定程度上误导了学生，认为物理实验不太重要，只要通过考试就可以了，所以学生的应用能力，实践能力，创新能力低下。

（2）物理实验课的教学过分地依赖于理论课的教学，处于理论课教学的从属地位，没有独立和科学的评价体系。

（3）绝大多数物理实验都是传统实验，设备比较陈旧落后，与物理学前沿科学新理论、新技术严重脱节。所以，不能够激发学生学习的积极性、主动性、创造性，不能形成现代科学思维方法，学生的创新实践能力不强。

（4）物理实验教学内容、结构设置不合理。基础验证性的实验项目占多数，综合性、设计性和研究性的实验开得很少，不能培养学生的分析问题和解决问题的能力，更不能培养学生的实践能力和创新能力。

（5）物理实验教学评价体系，一般都是按照教师和实验指导书的要求完成了规定的实验和报告情况给出成绩。这种评价方式难以激发学生的学习积极性，不利于学生的创新实践能力的培养。

3 物理实验教学体系、教学内容、教学手段和教学评价体系等方面的改革

3.1 建立创新物理实验教学体系

物理基础实验不仅是为了验证物理学科理论、掌握物理实验操作的基本技能，而且通过实验，培养学生的思维能力、开拓意识、创新能力和实践能力。为了达到此目标，建立以学院为主管的物理实验教学中心。根据物理学院人才培养的需要，建设功能实验室，使中心成为一个资源共享、设备先进、环境优雅、管理到位、服务一流的实验教学平台。

物理学院各专业要求学生理论水平和实践能力都比较强。为满足实验教学需要以及培养实践能力强、综合素质高的复合型创新人才的需要，建立起“三个层次、二个结合”的本科实验教学体系，实施开放式的实验教学管理模式。也就是，在实验环节上转变观念、更新实验内容，通过基础实验、设计性实验和综合实验相结合的3个层次教学，加强了实验的实用性、综合性、创造性。在实验课程设计上体现课程体系的基础性、完整性和先进性，强化综合应用意识；以实验教学与实践教学、实验与科研训练紧密相结合，培养学生的科研素养，使学生的科研创新能力得到进一步的提升。

3.2 改革物理实验教学内容

为了加强对学生的创新思维和综合能力的培养，物理实验教学内容就要进行改革创新。物理实验改革的中心环节是课程内容的优化设置，而正确处理基本的物理实验内容和物理学新近发展内容的关系尤为重要［2－4］。重新审视三基（基本知识、基本方法和基本技能）实验教学内容，构建新的物理实验教学平台；对传统的基础实验进行调整和改造，增加能够反映出物理学前沿知识的实验内容，注重创新实践课程的设置和创新实践能力的培养。

建立物理实验教学中心创新实验平台，该平台由基础性实验、综合性设计性实验和研究创新性实验构成。基础性主要是一些验证性的实验，强化学生对基础知识、基本方法、基本技术的理解；综合性设计性实验主要是学生综合运用已经学过的知识，设计一个课题项目进行实验，激发学生的创造性和培养科学严谨的工作作风；研究创新性实验，包含开放、创新、参加科研活动和课程实习等多种形式开展的实验活动，着力培养学生的知识运用、系统设计、科学思维和创新意识，大大提高学生的创新实践能力。

积极探索学生创新能力综合培养的模式，实验室与科研相结合、实验教学与实践相结合的方式，开展学生课外科技活动等多种形式，强化了学生实践创新能力培养，实现了实践、实验教学与科研一体化，使学生的实验技术和技能、创新意识和能力均有较大幅度提高，实现了物理实验教学中心的实验体系和实验内容与学科发展同步的目标。

3.3 改革物理实验的教学手段

随着科技的进步和社会的发展，对人才的需求提出了更高的要求。当今社会需要的是具有较高的自主创新能力和实践能力的复合型人才。在物理实验教学上，培养学生的自主创新能力和实践能力主要是通过实验教学的方式来实现的［5，6］。学生实践动手能力、自主创新能力的水平完全取决于教师采用什么样的教学方式，这就要求对原来的教学方式进行改革创新，要求教学形式多样性。采用了 “直观教学法”、“实验演示法”、“问题探索法”和“总结归纳法”等多种教学方法，教学过程以“基础→综合→系统→创新”为主线，提高了学生学习积极性、主动性，提高了学生学习效率。多元化教学方式是提高学生的实践能力和综合设计能力的有效手段。

在实验教学中，教师要改变传统的实验教学手段，科学、合理地引入和集成信息技术、多媒体技术、网络技术等实验技术方法，建立能适应学生创新能力培养，促进学生自主学习、合作学习和研究性学习的新型的多元化实验教学手段。

3.4 改革物理实验教学评价体系

考核方法体现了教学目标，也是对学生学习方法和内容的导向。随着物理实验教学结构的变化、实验教学内容的丰富，必须针对不同级别的实验制定不同的考核办法。比如，对基础性实验，仍以传统的考核方法，提交实验报告，让学生掌握物理学的基本知识，基本方法和基本技能。对综合性和设计性实验，新的考核方法注重学生实际能力的考核，实验教学考核时要求学生从实验设计到实验准备，只有实验准备好了，才能正式进行实验，实验完成后，独立完成实验报告。实验报告，包括实验内容、实验目的、实验程序、实验结果、实验讨论和心得体会等。这样的实验考核锻炼了学生分析问题、独立思考的工作能力，学生真正的灵活运用书本知识，加强学生实验的动手能力和初步的科研能力。对于研究创新性实验，要求学生完成并演示实验作品，并以小论文的方式提交总结报告，实验考核还增加了实验态度、团队协作精神等内容，同时对实验报告中有创新理念者实行加分，激发同学的创新意识，使学生的科研能力进一步提高。改革物理实验教学评价体系，激发了学生学习热情和积极性，从而提高了学生的创新实践能力。

4 结 论

本文主要客观地分析了物理实验教学存在的问题，为了适应时代发展的需要，必须对物理实验教学进行改革，提高学生实践能力和创新能力。为满足实验教学需要以及培养实践能力强、综合素质高的复合型创新人才的需要，建立“三个层次、二个结合”的本科生物理实验教学体系；改革教学内容，增加物理学最新科学前沿的新实验，优化课程设置，注重创新实践课程的设置；建立能适应学生创新能力培养，促进学生自主学习、合作学习和研究性学习的新型的多元化实验教学手段；改变过去的单一模式，建立多层次结构实验教学模式，满足不同层次的学生对于学习和研究的需求；改革物理实验教学评价体系，激发学生学习的主动性和创造性，强化学生动手能力和创新能力的培养。

［1］ 徐晶，胡宾.开放式创新型实验教学改革初探［J］.实验室研究与探索，2002，21（5）：21－22.

［2］ 刘启跃，等.开展科研实践培养创新能力［J］.实验室研究与探索，2004，23（7）：7－8.

［3］ 陈绪诚.创建高水平实验教学示范中心的实践［J］.实验室研究与探索，2007，26（4）：93－94.

［4］ 伍国明.实验室体制创新与实验教学改革的探索［J］.实验室研究与探索，2006，25（3）：380－382.

［5］ 李海金.大学物理实验培养大学生独立思考能力的探索与实践［J］.大学物理实验，2012（2）：75－77.

［6］ 马靖.大学物理实验开放式教学模式探讨［J］.大学物理实验，2011（8）：93－96.