物理实验创新教学的研究与实践

王红梅

(德州学院，山东 德州 253023)

实验的本性是开拓创新，与理论缜密论证的关系是互补互进，而物理实验教学又以培养学生的直觉思维能力为己任，与理论教学注重逻辑思维又是互补互进的关系。山东省生物物理实验教学示范中心2012年获批，示范中心建设为契机不断创新，对实验教学体系、实验教学方法和手段、实验教学队伍和实验教学管理与运行机制等方面进行了系统的探索和实践，取得了一定的成效。

1 中心实验教学理念及定位

生物物理教学示范中心以学校“厚基础、强实践、求创新、高素质、重责任的创新性应用型人才培养”办学理念为指导，以“加强基础、强化应用、注重交叉、突出跨学科生命科学研究特色”为人才培养理念;遵循以学科建设提升实验教学水平的发展思路;培养具备良好科学素养和创新精神、专业基础扎实、综合素质高，能够从事相关学科及其交叉学科的科研和应用技术开发的人才为目标;依托山东省功能大分子生物物理重点实验室雄厚的科研实力和学科优势，逐步形成培养学科交叉性、应用性、社会需求性人才培养特色的本科教学定位。

2 实验教学改革

2．1 改革思路

实验中心的实验教学自成体系，同时和理论课有机结合。实验教学改革的总体思路是:以学科建设为核心，以社会需求为导向，以培养和提高学生的创新能力和素质为主要教学目的，培养学生发现和提出问题的能力、分析解决问题的能力、学科交叉研究能力、技术创新的能力、发明创造能力，培养学生竞争意识和团队精神。

2．2 构建新的实验教学体系

图1 “3层次、2实践、6模块”实验教学体系结构图

中心坚持实验教学与科学研究尤其是生命科学研究相结合、与社会需求相结合、与学科前沿发展相结合，注重学生的“一种意识两种能力”(即创新意识、实践动手能力和知识应用能力)的培养，提出以提高本科生综合素质为目标，以改革传统教学模式和管理体制为核心，构建“3+2+5”实验教学课程体系，即3层次(基础型、提高型、综合设计研究创新型)、2实践环节(专业实习和毕业设计)和5模块(常规实验模块、课题实验模块、自主的演示物理实验模块、科技创新实践模块、学科交叉科研实践模块)。创新教学体系充分发挥了学生的个性，突出培养学生对所学知识的融会贯通，培养学生的创新精神和实践能力，全面提高学生的综合素质［1］。

2．3 创新实验教学方法与手段

2．3．1 采用传统与现代化相结合的实验教学手段

教师在实验教学过程中，不断探索教学手段的改革，在保留传统实验教学方法的同时，积极运用现代教学手段。例如实验前的理论讲解采用多媒体;实验数据的处理采用计算机;开设计算机仿真实验等。如电磁学试验中的波尔兹曼常数测定，采用Origin软件，对实验数据进行拟合、处理、分析，得到实验误差和波尔兹曼常数值。此外，除了常规的实验操作外，还为参加大学生科技文化活动而进行科研实训、教育实习、近代物理学讲座、专业系列讲座等手段，实现了教学手段的现代化、多元化。

2．3．2 积极采用网络教学手段

中心网站含有丰富的网络资源，包括模拟实验、仿真实验、教学课件、实验教学视频录像、基本实验资料、物理知识等。以满足学生和教师在网上浏览、教学、阅读、课前预习、课后复习、网上实验等不同需要，极大地提高了学生和公众学习的兴趣。

中心建有网上实验室管理系统，通过网络公布实验室开放情况，学生可以通过“预约选系统”进行预约、选择开放的实验室或实验项目，各实验室的仪器报修也可以通过网络在线完成。中心网站使实验教学和管理现代化、规范化，方便了师生，提高了效率。

实验教学中心的教学项目全部上网，学生可以通过多媒体课件进行预习、复习，部分实验还可以在线模拟，有效地扩展了实验空间。学生可以不受时间、地点限制进行实验联系练习，弥补了传统实验教学方式的不足，极大提高了教学效果。

2．3．3 实行开放式运行管理

实行开放式运行管理，对全校师生开放。根据实验课教学和教学研究的需要，鼓励和倡导学生在课余时间利用实验室的资源，从事技能训练和科学研究活动。成立了由各专业教师组成的学生自主创新实验指导教师团队，负责专业知识和技术的指导。实验室根据学生的需要为学生提供实验仪器、免费为学生提供各种元器件和其他耗材等。实验室还在假期、周末及其它的课余时间为有特殊要求的学生提供指导，为有研究兴趣和创新想法的学生提供场所和设备，鼓励学生发明创造，为部分学生配备专门的指导教师。中心开放式的管理既有利于充分利用实验室的有限空间和资源，又有利于学生自主进行实验活动，自主安排实验学习时间，从而调动和激发学生学习的主动性和积极性，进而达到培养创新素质的目的［2］。

3 优化师资队伍

高素质的教师队伍是高等学校的灵魂，高水平的实验教学队伍是实验中心建设和发展的核心，是培养学生实践创新能力、保证实验教学质量的关键。只有实践创新能力强的教师，才能有意识的培养学生的实践动手能力和创造意识［3，4］;只有自身进行科学技术研究、了解科学技术的前沿动态，才能把握科技发展的趋势，鼓励学生勇敢探索有所创造;只有师德高尚、教书育人，才能培养乐于奉献、爱岗敬业的优秀人才。因此，建设师德高尚、实践创新能力强、学术水平高的一支高素质实验教学队伍，是建设高水平实验教学中心的关键。为此，学校先后出台了《德州学院师资队伍建设计划》、《关于进一步加强人才工作的意见》、《德州学院实验室各级人员岗位职责》、《德州学院关于加强师资队伍建设的若干意见》、《高职称人员津贴奖励办法》、《职称评定办法》、《关于加强实践教学管理的若干意见》等等文件，对实验教学队伍建设进行了全面规划，采取了政策激励、稳定队伍、调整结构、提高素质的有效措施。

3．1 建立完善的激励机制，加强了实验教学队伍建设

学校规定实验系列高职称教师与教学系列高职称教师享受同样的岗位津贴;针对实验教学特点，制定实验教学工作量计算办法;实验技术成果与理论教学成果、科研成果同样对待;对技术革新中取得较大成就的个人给予奖励;对指导大学生科技创新大赛中取得优异成绩的教师给予重奖，所获奖项按相应教学成果计算;每年设置实验技术改革专项课题，鼓励实验教师从事技术创新。将外部激励与内在动力结合起来，通过恰当的激励机制，提高等激发教师追求发张的内在热情［5］，把一些优秀的教师吸引到实验教学中来，以改变重理论、轻实验的现状。

3．2 教学与实验相结合，以科研促实验教学，建立高水平实验队伍

承担理论教学的教师，必须承担相应课程的实验教学，实现理论与实验教学队伍的互通;部分实践性较强的课程，搬到实验室进行;鼓励教师将科研项目中的问题，以适当的方式引入到实验教学，吸引学生参与科研项目，培养学生的科研意识与科研思维，把科研优势转化为教学优势。鼓励、吸引高学历、高职称教师从事实验教学，保持了教学队伍的稳定性和高水平。

3．3 校企联合，资源共享，培养双师型实验教师

依托实验教学中心和企业合作，实现资源共享，加强校企联合。聘请企业工程技术人员来实验室讲学，组织教师到企业参观学习，并为企业解决生产中存在的问题。通过与企业联合，提高了实验教师的技能，开阔了视野，把校内实验项目与企业的实际问题很好的联系起来，使实验教学内容更接近工程实际［6］，既提高了教师的实践创新能力，又激发了学生的学习兴趣。

4 建设成果与成效

生物物理实验教学示范中心多年来一直致力于实验教学改革实践，对实验教学体系和实验教学方法进行了系统的探索和实践，跨学科实验教学和科研特色明显，形成了独具特色的“3+2+5”本科生实验教学体系，建立了丰富的网络教学资源和规范化实验室管理平台。在学生创新培养方面取得了一定的成果:学生加深了对课程基础知识的理解，动手能力得到很大的提高，达到了培养和训练的目的;以物理和生物交叉学科为研究内容的本科生发表了研究性论文16篇(EI收录论文3篇，SCI收录论文2篇)，有4篇本科生毕业论文获得了山东省优秀学士论文;学生在全国大学生“挑战杯”和“节能减排”“电子设计”等大学生科技文化竞赛中获得国家级特等奖1项、一等奖15项、二等奖22项、国家三等奖9项，省级特等奖5项、一等奖34项;2009届物理学专业考研率达到58．8%。实验教学改革是一项长期的系统工程，中心将不断外交流与合作，进一步加大实验室对外开放的力度，保持中心的可持续发展，为培养具有竞争力的交叉学科人才做出应有的贡献。

［1］ 李远略，乔德志．加强实验室开放提高学生的创新能力［J］．安徽科技学院学报，2009，23(5):43-45．

［2］ 周永军，等．开设创物理实验课程的实践与探索［J］．大学物理实验，2013，26(1)．

［3］ 张文桂，李晓宇，郭剑．采取有效措施，加强实验队伍建设［J］．实验技术与管理，2006，23(1)24-25．

［4］ 代伟，徐平川，陈太红，等．培养学生创新能力的大学物理实验教学体系研究［J］．大学物理实验，2013，26(4)．

［5］ 韩忠，黄佳木，何广宏．哈佛大学物理实验室考察与我国物理实验学的思考［J］．实验室研究与探索，2011 30(7):36．

［6］ 李香婷，李明子．国家级电子电工实验教学示范中心的建设与实践［J］实验技术与管理，2012，29(10):128．