构建大学物理实验低年级本科生创新实践能力培育平台探究

张凤琴,林晓珑,王 丹

(吉林大学,吉林长春 130022)

构建大学物理实验低年级本科生创新实践能力培育平台探究

张凤琴,林晓珑∗,王 丹

(吉林大学,吉林长春 130022)

阐述了构建大学物理实验低年级本科生创新实践能力培育平台建设的总体思路和实施措施以及所取得的成效。

大学物理实验;低年级本科生;创新实践能力培育平台

大学物理实验课程是一门面向非物理类专业低年级本科生开设的全校公共基础实验必修课,其涉及的学生面广,对全面培养和提高大学生的创新意识和创新能力起着重要的作用。目前,把知识、能力和素质的培养结合起来,并注重创新意识和创新能力的培养已成为各高校教学改革追求的目标。

吉林大学公共物理教学与研究中心每年承担着全校80多个专业,6 000余名本科生的大学物理实验教学任务。根据国家培养创新型人才战略、教育部高等学校物理学和天文学教学指导委员会物理基础课程教学指导分委会制定的《理工科类大学物理实验课程教学基本要求》和吉林大学本科生培养方案,教学中心的物理实验教学团队重点进行了大学物理实验低年级本科生研究与创新实践能力培育平台建设,经过多年的实践,形成了自己的特色。

1 建立一套适合低年级本科生自主学习、自主实践、创新实践能力培养于一体的大学物理实验层次化教学新体系

针对校区多、学科广、学生多、学生层次不同的特点,为满足不同层次的人才培养需求,以创新能力培养为主线,按照循序渐进的认知规律,建立以“基础性实验、综合性实验、设计性实验、创新性实验”四级层次为整体构架,适应多学科人才培养需求的物理实验教学新体系。

实验项目遵循学习性、自主性、创新性的原则,由低到高分层次递进式拓展。

基础性实验:该系列实验是面向刚接触实验的二年级本科生所开设的必修实验及基础性选做实验。选择了5个必修实验项目,这些实验涉及到了力、电、光、电子等方面基本仪器的使用、基本方法的训练。学生通过这5个必修实验项目训练,为进入下一步选修实验项目的学习打下基础。基础性选修实验设置十几个题目,实行学生在网上自定实验题目及时间的开放模式,以扩大不同专业、不同层次、不同兴趣的学生的选择空间。基础性实验重在对物理实验设计思想、基本实验方法、基本操作技能的训练。

综合性实验:该系列实验引导学生对知识、技术和基本实验方法进行综合。实验设置十几个题目,其内容涉及多个领域综合知识或多种实验方法和手段的综合运用,使学生通过完成综合性实验,形成综合运用基本实验技能和方法解决比较复杂的物理测量问题的能力,系统掌握物理实验的设计思想、实验方法和技巧,加深对相关物理理论的理解,加快对现代物理技术的掌握,以及巩固对实验数据的分析和处理能力。

设计性实验:该系列实验由学生根据实验项目的教学要求,独自查阅资料并设计实验方案,由教师审阅并对可行性进行把关。如果设计方案合理,学生则可以根据实验需求选择仪器并独自完成实验,最后提交实验总结或研究报告。

创新性实验:该系列实验遵循学习性、自主性、创新性的原则,根据现有条件确定研究方向,由学生自拟题目或选择已设立的题目,鼓励多人合作共同完成实验工作,并且鼓励学生研究实验内容的延伸和扩展的问题,最后提交论文或实物作品。为了保证实验的顺利进行,设立了物理实验创新活动基地和资金支持,向学生开放设备资源,提供工具和实验耗材帮助[1]。

依托课程建设的“工科物理实验教学体系的改革”省重点教改课题,已经通过了吉林省教育厅鉴定。

2 建立创新实践平台和创新实践项目库及指导教师梯队

开发大学物理实验问题研究的虚拟网络社区平台;充分利用网络资源,建立QQ答疑、交流群,多渠道建立教师、实验技术人员和学生之间的沟通。

创新实践项目库的构成:从设计性和创新性实验中延伸出值得进一步深入研究的课题;学生自主设计的课题;教师根据科研项目孵化出的适合本科生研究的项目等,所有实验项目均在网络平台上公示。逐渐更新、积累构建成具有一定前瞻性的、工程及社会应用密切的创新实践项目库。

教师和参加创新实验活动的学生,双向选择,确定研究方向和研究课题,具体过程由指导教师掌控。有科研潜质的学生,可进入教师的课题组,做科研助理。教师给学生推荐相关的科研论文,引导学生自己查阅论文,学生通过研究性学习,培养学生搜集研究资料、阅读文献的能力,初步掌握科学研究的基本方法和过程,受到科学研究的基础训练。

组建有丰富科研经验的教授、副教授及青年骨干教师、博士、硕士研究生,分类组成若干研究方向指导教师组。每个研究方向有一带头人。指导教师组定期交流经验,探索出系统科学的切实可行的创新研究型人才培养模式。指导教师形成梯队,使创新实践平台良性运转,实现可持续发展。也为本科生攻读研究生或从事研究工作培育创新团队[2]。

3 构建研究创新性实践教学环境

从硬件和软件两方面着手

(1)配备适合四级层次培养模式的教学实验仪器和设备

利用教育部改善基础办学条件专项资金和吉林大学实验室设备类建设计划项目,完善基础性实验、综合性实验、设计性实验、创新性实验仪器配套,以构建多层次、递进式教学新体系。

(2)实施多样化课堂教学形式

运用启发式、提问式、讨论式、研究式等多种教学形式于物理实验课堂教学中,提出思路和方向启发学生去思考实验设计思想、实验方法、操作技术以及与工程实际的结合点,以问题激发学生的主动思维,师生之间、学生之间相互提问和共同讨论,发挥教师在教学活动中的主导作用的同时,尊重学生在教学活动中的主体地位,促使学生主动思考,提出问题,活跃学习气氛,激发学习热情,使学生从接受知识的被动接受者转变为知识的主动探索者,培养学生的创新意识和探索精神。

(3)实行全开放教学模式

实行学生在网上自定实验项目、实验时间,除必修实验外,学生可依据专业和兴趣自由选择,以满足个性发展、激发学生学习的主动性。

(4)营造研究性教学氛围

针对不同层次实验项目的特点,积极开展以研究为基础的教学,建立一种基于探究的学习机制,拓展学生的探究兴趣,变接受性学习为研究性学习。教学与科学研究相结合,为学生进行研究性学习和从事研究活动创建各种条件。发挥教师的引导作用和学生的主体作用,因材施教,促进学生个性发展,发掘学生创造潜质。

4 开展丰富的课外创新性实践活动

(1)开放物理演示展厅,开拓学生视野;

(2)聘请科研经验丰富的教授面向低年级本科生进行物理实验方法和技术及专题讲座;

(3)开展与物理实验相关的科技制作竞赛活动;

(4)组织学生科技活动沙龙,提供场地举办学生成果展示;

(5)鼓励学生参加全国科技竞赛活动,参加学校针对本科生的科技立项活动。实验室提供场地、设备支持以及教师指导;

(6)教师科研课题组吸收有创新潜能的学生加入科研团队[3-5]。

5 开发适合自主学习、自主实践、创新实践能力培养的大学物理实验教学管理网络平台

大学物理实验网络教学与管理平台涵盖:课程体系、网上选课、课程预习、成绩管理、创新园地、学生评价、交流平台、答疑解惑、诺贝尔奖实验专区、现代物理实验技术专栏、成果展示、高校链接等。

网络平台为教学提供更加广阔、灵活的平台,给学生提供资源量大、覆盖面广的课程资源库,拓展学生的学习空间,使实验教学内容得到时间和空间的延伸。

“吉林大学物理演示实验管理及大学生物理创新素质培养的网络支撑平台”2008年获得吉林省高等学校教育技术成果三等奖;“大学物理实验教学与管理平台”获吉林大学教学成果一等奖[4]。

6 结 论

大学物理实验低年级本科生创新实践能力培育平台的建立及运用,受到绝大多数学生的充分肯定,激发了学生学习的主动性、创造性,为低年级本科生提供了施展才能的实践平台;拓展了本科生的知识结构,通过亲自制作实验装置,使学生参与到科技制作活动中,促进了学生的个性发展,让学生受到科研工作的基本训练,全面提高了学生的科学素养和创新能力。

目前已有多名本科生通过参加创新实践,获得了国家级大学生创新实验课题。依托课题已有几项发明专利及多项实用新型专利授权,以创新项目为内容的论文公开发表,在全国教学研讨会上作大会发言。

还有部分学生与教师合作完成的“传感器应用综合演示平台”、“电阻传感器原理综合演示装置”获全国高校第九届、十一届物理演示教学仪器评奖一等奖。

[1] 李幼真,徐富新.物理实验教学中的若干问题及创新平台建设的思考及实践[J].大学物理实验,2011 (5):102-104.

[2] 孙腊珍,张增明.研究型大学物理实验教学平台建设的实践与探索[J].实验技术与管理,2010(25): 18-21.

[3] 张增明,孙腊珍,霍剑青,等.创新研究型物理实验教学平台的建设与实践[J].物理实验,2009(7): 14-17.

[4] 张凤琴,等.依托优秀教学团队构建创新素质培育型大学物理课程教学体系的实践[J].大学物理, 2014(4):41-43.

[5] 马红章,尹玉芳,等.开放式大学物理实验创新培养特区模式探索[J].大学物理实验,2015(5):32-35.

Exploration on Innovative and Practical Abilities TrainingPlatform of Junior Undergraduates Based on College Physics Experiment

ZHANG Feng-qi,LIN Xiao-long∗,WANG Dan
(Jilin University,Jilin Changchun 130022)

General idea,implementmeasures and effectives have been expounded in this paper about innovative and practical abilities training platform of junior undergraduates based on college physics experiment.

college physics experiment;junior undergraduates;innovative and practical abilities training platform

G 424

A

10.14139/j.cnki.cn22-1228.2015.006.036

1007-2934(2015)06-0121-03

2015-05-11

∗通讯联系人