基于大学物理实验竞赛的地方高校人才培养模式研究——以湖北文理学院为例

鲁军政



基于大学物理实验竞赛的地方高校人才培养模式研究——以湖北文理学院为例

鲁军政

(湖北文理学院物理与电子工程学院，湖北襄阳 441053)

以湖北文理学院大学物理实验创新设计大赛为例，分析了其特点和作用，根据参赛学生的创新意识和实践能力的现状，提出优化实验教学策略、注重实验教学过程和技术素养训练、细致客观实验教学评价方案的探索性做法，并以竞赛方式培养学生的创新意识、实践能力、创新品质，达到地方高校创新型专业人才培养的目的.

地方高校；创新人才培养；大学物理实验创新设计大赛；湖北文理学院

现代企业的企业文化是创新，企业科研研究课题所涉及也不会局限于一两个专业，单一的专业研究已经很难取得大的进展和突破，所以要适合企业发展需要，对地方高校的本科生必须进行多途径、多渠道的培养并强化创新意识、创新能力[1]. 这让地方高校的人才培养面临新的挑战. 培养适应社会需要、高素质的创新型专业人才，是地方高校服务地方经济，促进社会发展的首要任务[2]. 大学物理实验创新设计大赛是面向理工科大学生的群众性科技活动，是培养创新型人才，促进高校教学改革行之有效的途径[3]. 本文以湖北文理学院大学生物理实验创新设计大赛(以下全文简称“创新设计大赛”)为例，试图通过对该校理工科大学生在创新意识和创新能力方面的现状进行调查，以达到探讨物理学科竞赛对地方高校创新型专业人才培养的目的.

1 设计大赛特点

本文以创新设计大赛为例，创新设计大赛是从2011年开始举行的，每年一届. 表1、2数据来源于2011—2014年湖北文理学院大学生物理实验创新设计大赛参赛情况统计(2011—2013年举行的是湖北文理学院校赛，2014年为湖北省大学生物理实验创新设计大赛).

表1 创新设计大赛参赛情况

表2 创新设计大赛竞赛课题

1.1 贴近教学，源于实际

该创新设计大赛每届竞赛课题均来源于“大学物理”的课程教学内容和日常生活，实用性和操作性很强.

1.2 选题自由，开放度大

与传统知识竞赛和考试不同，该创新设计大赛的基础性课题与应用性课题都属同一个知识内容，并且竞赛没有限制条件或特定要求，所以参赛学生可以充分调动积极性和创造性，在指导教师的帮助下，根据实际情况(涉及知识、实验室条件、材料来源，加工难易)来确定具体题目参加比赛.

1.3 涉及面广，研究性强

该创新设计大赛涉及面广，不管是所覆盖的专业对象，还是对应的知识内容. 根据表2可以看出，大赛涉及到的院系为5个，涵盖了该校所有开设物理实验课的理工科院系. 另外，每届竞赛主题分为基础性课题与应用性课题两个大类，由于参赛队来源于不同的院系和专业，思考问题的切入点和视角不同，对同一问题所提出的解决方案也有很大区别和很多可取之处，开拓了学生的视野. 同时，大赛每届课题均要求学生对实际物理问题进行相关理论与实验研究，学生需要查阅大量文献资料，建立理论模型，并根据实际情况进行反复论证与修改才能完成.

2 竞赛对创新型人才培养的作用

2.1 营造创新氛围，提供展示舞台

大学生面对大量可支配时间，需要适应高校自我管理、自我塑造的学习生活方式，而且十分关键和必要. 创新设计大赛参赛以小组形式，每个小组配一名指导教师，利用课外时间进行方案制定和完成作品. 每个参赛小组的学生利用课外时间在一起培训、学习、讨论、相互协作，营造了团结、协作、学习的氛围. 相互讨论，使他们抛弃不切实际的想法；大胆质疑，使他们进行反复的思辨，探讨解决问题的可行途径；指导教师的加入，为问题的解决提供指导，加快了对问题处理的进程；比赛过程中的陈述也给了参赛学生自我展示的机会.

2.2 激发创新意识，训练创新思维

创造潜能是在校大学生普遍所具有的秉性，可以通过适当引导得到发掘和展示. 创新意识在大学生身上不仅表现为善于发现问题、求新求变、积极探究的心理取向，而且表现为远大的理想、不畏艰险的勇气、锲而不舍的意志等因素. 参赛学生通过相互讨论、相互促进，弥补自己的不足、克服自身的弱点、启发自己的灵感，从而有效地激发自己的创新意识. 而创新思维是创造能力的催化剂，是创新实践的前提与基础. 如表1所示，这几届创新设计大赛报名参赛的小组和人数逐年增加，从第一届的29组127人，到第二届的39组194年，再到第三届的47组190人；而报名参赛但未完成的比例也在逐年下降，从第一届的13.79%，到第二届的10.25%，再到第三届的4.25%；获得优秀的作品数量比例逐年增加，从第一届的10.34%，第二届的15.38%，再到第三届的21.28%. 这说明随着该项比赛组织和指导教师引导的不得完善，参赛学生发现问题、洞察事物本质并能开创性多角度思考解决问题的能力在稳步提高，其创新意识得到很好的挖掘和展示，该大赛的举办对于参赛学生创新思维得到了很好的发掘和训练.

2.3 传授创新方法，塑造创新品质

科学的研究方法是实现创新能力的最有效手段，任何新的发现、成果都离不开创新方法和实践检验. 学生掌握科学的创新方法，是十分必要的. 在设计大赛中，为了一个作品的完成，需要使用不同的方法，指导教师的眼界、视角和思维方式与学生有很大不同，学生可以通过与指导老师交流的方式慢慢理解、掌握并熟练应用. 竞争的激烈需要每一个参赛队员付出巨大的努力，一个作品的完成凝聚了每一个参赛队员的汗水和智慧，这有利于塑造学生的创新品质.

3 学生创新意识和能力的现状

3.1 缺乏创新品质，执行力不足

创新品质包括创造性思维品质、积极的情感品质、顽强的意志品质、高尚的品德品质和完善的个性品质等. 大学生朝气蓬勃，通过学习和引导往往能够认识到创新活动的重要性，但在实际比赛中总是因为困难和挫折而功亏一篑[5]. 如表1所示，第一届设计大赛中有四组13位同学，第二届中有四组12位同学，第三届中有两组6位同学最终没有参加比赛，这不得不让人感到遗憾. 而在竞赛中，有部分参赛同学存在依赖思想，因条件限制就把很多想法只停留在设想阶段，不去主动因地制宜解决问题，需要教师指导甚至参与才能够让整个课题进行下去.

3.2 缺乏系统性，创新意识不强

许多大学生经过学习与思考，都会有所悟、有所得，但只限于就事论事，很少有引申和总结，造成其对所学知识信息加工和处理能力不足，对所学知识缺乏系统、整体认识.在实验和竞赛中即使有灵感，也只限于对事物表面层次理解. 在竞赛准备阶段，从确定题目到解决方案的制定，需要参赛小组与指导教师进行多次交流探讨和详细的论证，并且每一届比赛应用型课题都要求很强的操作性，但实际情况并非这么简单. 如第一届的速度测定，参赛组中有21组的参赛内容与测转速有关，但细分出来只有4种方法，其中18组集中在一个原理之上；第二届的新能源、节能减排、抑制各类污染和各种创新设计，课题开放性较大，有24组参赛内容集中在演示实验部分，11组参赛内容属于创新设计部分；第三届的温度测量和热辐射防护与利用，创新设计的相关参赛小组有25组，其它29组为演示实验的创新设计，而且完成情况也不是很理想. 总之，学生在创新设计上凸显其知识系统性和发散性的不足.

3.3 实践能力不足，创新能力薄弱

每届比赛每一届均有基础性课题——物理演示实验的创新设计，很多参赛小组都把重点放在这个课题上，结果是对自己熟悉的物理实验方法进行简单重复，创新的实验方法占比少，优秀的就更少. 从表1可以看出，虽然每年取得优秀的参赛组数在增加，但所占比例却比较少，最多的是第三届也才达到21.28%. 而且在比赛中指导教师有时不得不亲自参与动手帮助参赛小组完成作品. 笔者在大学物理实验课教学过程中批改实验报告检查实验数据的时候，同样发现做实验的学生不求甚解，只是简单机械地完成老师所布置的任务. 遇到问题，认真的同学会冥思苦想，却很少去请教老师或是借助图书馆、互联网. 这是由于很多大学生还停留在高中学习方式，对很多知识的理解只停留在表面，而且高中阶段实验很少，造成现在只注重书本知识，对于实验所获得的数据或资料往往是视而不见，动手能力严重不足.

4 构建新的大学物理实验教学模式的探索

对于设计大赛中所暴露出来的问题，为了提高学生的学习积极性，增强学生创新思维，锻炼学生的实践能力，笔者认为对“大学物理实验”教学模式进行改革，可以从以下几个方面进行：

4.1 优化实验教学策略

“大学物理实验”教学改革的目标是激发学生的学习兴趣，提高创新意识、培养新创新能力，不仅牢固地掌握基本知识，而且要对所学的内容能够灵活应用. 将开放式教学模式应用于大学物理实验课程的实验教学各个教学环节中去[8]，所以根据大学物理实验课的实际情况，调整实验的计划安排，更新实验教学理念，精选实验教学内容，重构实验教学体系，丰富实验教学项目[9]. “大学物理实验”分“大学物理实验(一)”和“大学物理实验(二)”，二者的侧重和难易程度各有不同. 大学物理实验(一)讲究的是基础和方法，“大学物理实验(二)”讲究的是综合与提高. 以前“大学物理实验”所有内容都是必做，学生没有选择，只能被动完成. 现在“大学理实验(一)”和“大学物理实验(二)”的课程内容都进行了调整，增加了实验课内容. 现在每个学期的实验都分成两轮，第一轮6个实验为必做，让学生掌握基本知识和方法；第二轮3或2个实验为选做，学生有选择余地，充分调动其积极性. 选做实验中大部分为用已经学习过的实验方法运用到另外一个实验项目中，实现了知识的广度和深度，纵向和横向的交叉. 同时还增加了大学物理实验学习方法和物理学实验研究方法的指导和训练，在不增加课时的情况下加强了大学物理实验对培养创新型人才的作用. 这样，通过对实验课的加强和创新设计大赛准备过程的训练，循序渐进地拓宽学生的眼界，提高学生的创新意识和创新能力.

4.2 注重实验教学过程

活化实验教学方法，优化实验教学资源，开放实验教学管理，提高实验教学质量. 以课程教学为基础，竞赛项目为载体，技术训练为手段[7]，将创新人才的培养落实在日常教学中. 除了正常的课堂活动之外，在“大学物理实验(一)”进行到三分之二时(此时大学物理实验必做的内容已经完成)发布举行创新设计大赛的通知，参赛学生自愿组成小组参加，选择自己喜欢的“大学物理实验”任课教师作为指导老师. 同时根据参赛实际情况，给予学生实验成绩适当加分和课外实践学分. 以切实利益激励每位学生都参与进来.

竞赛的主题一般设为基础性课题和应用型课题.“大学物理实验”教学过程引入物理学科竞赛的因素，保持学生的主体地位、唤醒学生的主体意识，帮助其认识自己、发挥能动作用，尊重其独立思想从而达到培养创新意识的目的. 在竞赛准备阶段，学生可以根据自身实际情况，选择合适的课题进行研究. 讨论问题时，师生之间并不是课堂上教育者和被教育者的关系，而是在思想上平等，师生之间可以进行真挚的沟通和交流，学生才可以敢于质疑，表达自己的创意.

没有经过创新教育的学生，创新意识、创新情感、创新能力不可能通过书本学习有很大改变. 在“大学物理实验”教学中加入竞赛因素，使学生的每一个新想法都可以通过与教师交流和物理实验得到检验，并获得反馈信息，让创意并不仅仅只停留在想象阶段，学生同时得到深刻的创新体验. 反复论证及与指导教师一起寻求解决问题的方法，增强面对困难的勇气和信心，提高学生的创新品质，也是竞赛的本质所在. 这样学生在教师的指导下进行学习，也将创新教育的主体性活动、互动性活动潜移默化地融入到设计大赛的准备活动和“大学物理实验”的教学过程中. 经过实验课的学习和创新设计大赛的培训与实践可以很好地向学生传授创新方法，训练学生的创新思维，锻炼学生的创新品质.

4.3 注重技术素养训练

现阶段，地方高校“大学物理实验”课程的教学目的除了培养学生基本实验技能，提高其实验基本素质，使其初步掌握实验科学的思想和方法，更重要的是培养适应地方经济发展的具有较高技术素养的创新型应用人才. “大学物理实验”教学中加入竞赛因素，将常规教学管理和项目式管理相结合，使学生在日常学习中体会到技术素养训练的方方面面，在竞赛中加强学生理解技术、使用技术、管理技术的能力和参与技术活动的能力. 这样通过目的明确的“大学物理实验”教学和创新设计大赛，以技术素养训练为手段，将生产生活中的实际问题纳入其中，既提高了学生的技术素养，又提高了创新能力和锤炼了创新品质.

4.4 细致客观实验教学评价[6]

实验教学评价需要两个方面：一个是对教师实验教学质量的评价，二是对学生大学物理实验课程学习质量的评价. 现在的教学过程评价只注重教师层面上的深而全，讲究面面俱到、讲深讲透，对于教师是无可厚非的，但却严重地束缚了学生创新品格的发展和创新素质的提高. 学生在学完后普遍没有问题、提不出问题，师生之间也就缺少了互动.“大学物理实验”教学中加入竞赛因素，可以改变过去评价方式，确立培养创新人才实效的评价机制. 实验操作、大学物理实验创新大赛实践活动的综合评分，整合知识掌握、思维方式、实践能力和创新能力为一体的综合评价要素. 同时教师在教学过程中也可以详细了解学生实验中存在的问题，从而有针对性的对实验教学做出调整和改进，根据实际需要调整教学，不至于实验教学走过场，将创新型人才的培养从课程层面落到实处.

图1 基于大学物理实验创新设计大赛的创新人才培养教学模式探索

5 结语

总之，设计大赛对大学生的创新意识、创新思维、创新能力、创新品质的培养等起到了很大作用，设计大赛在创新型人才培养的实践中也取得了明显的成效. 但是还存在一些问题，例如，报名参赛的同学人数有限，占理工科学生的比例还很少，要加大宣传力度，鼓励更多的学生参与到竞赛中来；创新思维培养的内容和方法有限，还要逐步充实和完善；以技术素养为手段的创新能力、创新品质的培养的内容有待完善和加强.

[1] 张晚云, 曾交龙, 陆彥文, 等. 依托大学生物理学术竞赛培养高素质创新人才[J]. 大学物理, 2011, 30(6): 35-37.

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[6]李松岭, 李明雪. 高等物理创新人才培养教学改革模式构建[J]. 高等理科教育, 2011(3): 141-145.

[7] 李国锋, 张世英, 李 彬. 论基于学科竞赛的大学生创新能力培养模式[J]. 实验技术与管理, 2013, 30(3): 24-26, 34.

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Talent Training Model in Local Colleges and Universities Based on the Innovative Design Competition of College Physics Experiment: Taking Hubei University of Arts and Science as an Example

LU Junzheng

(School of Physics and Electronic Engineering, Hubei University of Arts and Science, Xiangyang 441053, China)

Taking the innovative design competition of college physics experiment in Hubei University of Arts and Science as an example, based on the feature and the function, according to the participants’innonation consciousness and practical ability, it suggests to optimize strategies for experiment teaching, to pay much attention to experiment teaching process and technical training,torefine the experiment teaching evaluation scheme. By means of the competition, to train the students’innovation consciousness, practical ability and innovation quality.

Local colleges and universities, Innovative talent training; Innovative design competition of college physics experiment; Hubei University of Arts and Science

(责任编辑：饶 超)

G640

A

2095-4476(2015)08-0081-05

2015-04-20;

2015-06-15

教育部“本科教学工程”地方高校本科专业综合改革试点项目物理学(ZG0363); 湖北省高等学校教学研究项目(2013363); 湖北文理学院教学研究项目(JY2013030)

鲁军政(1977— ), 男, 湖北襄阳人, 湖北文理学院物理与电子工程学院讲师.