强化实践教育 培养创新能力

李永涛， 葛智勇， 田友伟， 董慧媛， 陈 伟， 张红光， 包 刚

(南京邮电大学，物理实验教学中心，江苏 南京 210046)

0 引 言

高素质创新型人才的培养是当前高校教育的重要目标，也是落实科学发展、实现科技强国战略的重要环节。高素质创新型人才的核心标志是创新意识与创新能力。然而，创新意识与创新能力并不是空中楼阁，而是建立在一定的综合素质与能力基础上经过科学的训练产生的。指导、组织学生参与创新竞赛将成为高素质创新型人才培养的有效途径[1-3]。

1 创新竞赛是创新人才培养的最佳抓手

高素质创新型人才的培养，就是在多途径、多渠道培养学生综合能力与素质的过程中，培养并强化创新意识、创新能力的过程。物理创新竞赛则在培养学生综合素质和创新能力方面发挥了积极的作用。

1.1 促进科学的世界观、方法论教育和能力的培养

大学生物理创新竞赛选题往往是与日常生活或工程技术密切相关的实际物理问题，会让学生感到亲切和实际，并让学生更充分地认识到物理学不仅有抽象的理论体系，也会是生动有趣的实际应用。

创新竞赛需要学生自己挖掘问题中的物理图像，综合运用抽象、简化等科学方法将客观、真实的物理问题转化为物理和数学模型，这有助于提高学生分析、解决实际问题的能力。大学生物理创新竞赛为科学的世界观、方法论教育和综合能力的培养搭建了一个理想的平台，教师通过引导学生进入实验室、参与教师科研项目，借助创新平台，培养学生的创新科研能力。

1.2 提高学生的开放性思维能力与创新意识

大学生物理创新竞赛的题目都既没有现成的答案，也没有唯一的答案，其研究结果与研究思路及实验方案密切相关，这就使该项赛事具有挑战性。学生在研究中充分开放思维，尝试不同的实验条件和方案，讨论不同参量对实验结果的影响等。因此，竞赛有利于提高学生们的开放性思维能力、创新意识以及解决实际问题的能力[4-8]。

1.3 培养学生的科研素质

大学生物理创新竞赛具有鲜明的研究型特色，学生在准备竞赛的过程中，需要将所学的知识从感性认识上升到理性认识；从模仿过渡到独立思维，通过小型系统的科学研究训练，培养主动获取知识与信息的能力、建立模型的能力、数值计算与工具仿真的能力、采集与处理实验数据的能力、逻辑推理等科研综合能力。

1.4 促进学生综合素质的养成

竞赛在培养大学生的自主学习综合能力与素质方面具有独特的优势。大学生物理创新竞赛作为一项本科生学术团体赛，采用团队合作研究、现场答辩的竞赛模式，这不仅需要选手具有较高的物理学理论水平和实验技能，同时也对选手的团队合作精神、交流沟通能力与现场反应提出了较高的要求。

2 创新竞赛是创新人才培养的新模式

从培养掌握现代科学技术的创新人才的高度出发，南京邮电大学理学院一批博士、教授、富有实践经验和科研能力的教师组成的竞赛指导团队，在多年的实践中，通过精心选择课题、引导学生进入实验室、参与教师科研团队，教师精心指导，让学生在竞赛过程中自我学习、自我发现、自我探索、自我归纳，以竞赛为抓手，为培养高素质创新型人才探索出了一条有效途径，逐步积累了一些经验教训[9-10]。

2.1 建立创新竞赛训练新体系

近年来，通过研究和探索创建了以学生创新能力培养为主线的“一条主线、多层次、动态式、综合化”的物理创新竞赛新体系[11]。围绕江苏省物理创新竞赛这一主线，多层次训练，目前物理创新竞赛分为：基础实验综合提高实验训练、设计开放性实验训练、科学研究基本训练、研究创新型竞赛五个层次。重点加强了设计开放性实验训练、科学研究基本训练。初步形成了从低到高、从基础到前沿、从传授知识到综合能力培养和物理创新能力培养模式，如图1所示。

创新训练需要一定的理论和实验基础，我们首先在低年级选拔一些具有潜质的学生，加强学生实验基本技能的训练，吸引学生进入实验室或教师的科研项目团队，了解科研活动的过程，参与一些小组讨论活动；在积累一定基础后根据学生自身的兴趣爱好，通过各级STITP训练计划，精心组织、指导小型课题的科学研究训练；对STITP成果及时总结，鼓励、指导学生申报专利、撰写论文，并通过江苏省物理创新竞赛展现自己的成果[12]。

图1 物理创新竞赛训练新体系

2.2 拥有甘于奉献、实力雄厚的指导教师团队

建立一支高素质的竞赛指导教师团队是教学改革顺利进行的根本保证，基于皮亚杰构建主义认知理论，教师在教学活动中是参与者和引领者，在训练指导过程中，教师扮演了一个平等参与的角色，引领学生参与讨论、参与实验、参与学术争论，共同探索，共同分担实验失败的压力，共同分享实验成功的喜悦[13-14]。

我们已建立起了一支相对固定和阶段聘任相结合的具有动态机制的竞赛指导教师团队。指导教师定时定期和学生交流科研工作及其相关的科研信息，活跃学术气氛，对培养提高学生的创新意识和科研能力有积极作用[15]。不同教师的研究内容、研究方法和研究风格折射到创新竞赛和学生日常的学习中，让学生从中积淀自己从事科学研究的厚重基础。

2.3 探索多元化开放式的长效管理模式

随着全球化效应的加速,经济社会的快速发展对人才综合素质要求，凸现出多学科相互交叉、渗透和交融。积极鼓励不同专业学生交叉组队，扬长避短，分工合作。学生依托所在学院创新活动平台、学生社团、学生科协等平台，促进学生个性发展，激发了学生原创动力。目前已初步设立了多个创新研究方向，鼓励和组织学生开展多种形式科研活动，重视应用实践训练、过程设计、撰写论文报告等指导环节，缩短基础与应用、竞赛与科研以及竞赛内容与现代科学技术之间的距离。实现物理创新竞赛与科研工作有机交融。

宽松、自由和谐的学习环境，使学生可根据自己兴趣爱好自由选择研究课题、安排学习时间；学生有自主选择指导教师的权利；学生申报的STITP项目研究失败也允许终止结项；学生申报的竞赛课题在决赛之前也允许调整。宽松、自由、和谐的氛围，进一步激励学生以乐观积极的精神状态主动学习，开放的思维得到充分发挥，个性得到极大张扬，伴随创新灵感的释放，自由的学术氛围和勇于接受挑战的研究态度为激发创造力提供了沃土。

2.4 开发物理创新网站

竞赛资源的缺乏是长期困扰竞赛质量提高的难题，随着时代的发展，科技进步对人才的创新思维和实践能力的培养提出越来越高的要求，利用网络可以更加有效的利用公共资源，提高教学效益。经多年的探索与研究，开发建立了物理创新竞赛网站，网站系统中含有丰富的竞赛资源，可以开拓学生的眼界，满足不同层次学生的需求，对于培养学生独立实践能力、创新能力和个性化发展起到积极的推动作用。

3 全面提高学生综合素质

通过多年努力，以物理创新竞赛为抓手，在培养学生创新能力方面基本形成了自己的培养特色，学生的综合素质和创新能力普遍得到提高，近5年在江苏省大学生物理及实验科技作品创新竞赛中，学生连年获得包括特等奖、一等奖等众多优异成绩，迎来了本科生在校期间发表论文、申请专利等可喜景象。

3.1 造就学生良好的心理素质

物理创新竞赛造就了大学生追求科学发现的百折不挠的心理品质。物理创新竞赛的经验告诉我们：参加竞赛要有好奇心，求知欲，自觉的学习动力；要有坚强的意志，冷静的头脑，灵活的应变能力；更要有强烈的竞争意识和坚强的自信心，善于调整竞技状态控制赛前情绪。

3.2 培养学生的竞争意识和创新精神

对于大学物理这样一门涉及面极广的课程，通过参加全省物理创新竞赛，使学生在一个更广阔的空间寻找自己的优势或差距，进一步唤醒了学生的竞争意识，有利于培养学生的创新精神。

3.3 强化团队意识

大学生物理创新竞赛作为一项本科生学术团体赛，采用团队合作研究、现场辩论的竞赛模式，这不仅需要选手具有较高的物理学理论水平和实验技能，同时也对选手的团队合作精神、交流沟通能力与现场反应提出了较高的要求。由于入学时对大学教育了解不够，导致有的学生在选择自己未来的专业方向时，带点盲目性。通过物理创新竞赛，为有志于物理学习的同学提供了重新定位自我的机会，为人才的脱颖而出创造了条件[16]。

近5年大学生物理创新竞赛的实践证明，竞赛不仅使参赛学生的创新能力得到了锻炼，也提高了学生的专业知识水平、提高了学生的实践动手能力、提高了学生的团队合作精神，提高了学生的交流能力。使学生的综合素质得到全面提升。尽管最终参与决赛学生数是有限的，但是更多的学生从初赛、复赛过程中得到锻炼，能力得到提升，参赛选手的成功也将吸引更多学子参与到大学生物理创新竞赛这样的物理科技活动中来，更多的学生在竞赛选手的选拔、培训过程中大有收获，创新能力和综合素质受到全面的提升。

4 结 语

面向全体本科生举办的物理实验竞赛经过不断探索与完善，在今天已经初具规模。择优选拔的团队在江苏省物理实验创新竞赛中取得不错的成绩，每年的竞赛成绩在江苏省高校中名列前茅。因此，我们坚定不移地将此项活动开展下去，必将为本科生创新意识、创新能力的提升发挥重要作用。

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