改革物理实验教学模式 培养创新型人才

相国涛++周贤菊++李登峰++李丽++罗小兵++江莎

摘 要：创新型人才是当今世界各个国家最重要的战略资源。因此，提高全民素质、培养学生的创新意识与创新能力也越来越成为当下中国教育所面临的迫切任务和难题。大学物理实验教学是培养学生实践能力和创新能力的重要途径之一。该文总结了大学物理实验教学中普遍遇到的问题，对如何革新大学物理实验教学、培养创新型人才进行了详细的探究。

关键词：大学物理实验 教学改革 创新型人才

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）01（c）-0158-02

当前，我国正处于发展的重要战略机遇期，只有成为创新型国家，才能在激烈的国际竞争环境中占据主动，大力培养创新型人才，已成为各国实现经济发展、科技进步和国际竞争力提升的重要战略举措。这要求高校培养具有求新意识、勇于尝试、富有创新精神的大学生。大学物理实验是培养学生动手实践能力和创新能力的重要途径，实际教学中要避免以往教学中的问题，改变教学模式，充分利用资源，以培养具有科学探索精神的创新型人才为目标。

1 大学物理实验教学的现状

现行的大学物理实验课与飞速发展的现代科技相当不协调，课程模式陈旧、手段落后，不利于实验发挥对理论教学的促进作用，制约了创新型人才的培养，已不能适应社会发展的要求，主要表现在以下几个方面。

1.1 教学模式单一、教学内容固定

目前许多大学的物理实验课还是沿用旧的教学模式，由教师准备好实验器材，实验教学中教师带领学生熟悉实验器材，讲解实验原理、实验要求和注意事项。整个实验教学围绕教师展开，学生只是根据老师的要求进行实验验证，学生参与实验很被动，没有对实验进行深刻的思考，更不能对实验进行拓展或创新，这种灌输式教学不利于培养学生独立思考能力，也不利于学生个性与创新才能的发挥。

实验课程内容的设置上没有根据学生专业情况进行区分，实验内容都是相同的，而且部分实验内容陈旧，没有将物理实验与现代技术相融合，不利于激发学生的学习热情、拓宽学生的知识面，增强他们的综合能力。

1.2 实验教学时间不足，学生物理实验以完成任务为主

迫于课时的压力，课堂教学中学生独立思考的时间严重不足，教师代替学生进行思考，进而使得很多学生在做实验过程中对实验理解不透彻，实验目的不明确或做不出实验结果，甚至有些学生根本不知道自己要做什么，最后只是应付了事，出现编造实验结果的现象。调查发现由于实验时间的不足，学生实验失败后不能进行调整和改正重做实验，部分学生对物理实验有着强烈好奇心和浓厚的兴趣，但是由于没有多余的实验时间和可供探索研究的实验器材，使得对实验内容的创新和拓展无法实现。

1.3 教学评价方式单一，没有突出对学生能力的重视

大学物理实验成绩的评定以往采用“平时成绩+期末测试成绩”两者综合构成的方式，平时成绩包括实验课出勤次数以及每次的实验报告分数，期末成绩主要是期末笔试的考试成绩，与理论课考试类似。有些专业由于实验课时少甚至只有平时成绩。很明显，成绩考核的单一化没有体现出对学生动手能力和创新能力的重视，不利于激发学生实验探究的积极性。

2 大学物理实验教学模式改革的几点措施

2.1 改革教学模式，以学生为中心

确立“围绕办学特色，结合专业实际，引入现代技术，激发研究兴趣，提高创新素质”的目标[1]，实验教学不再以验证为主，而是以探究式为主导，提倡实验小组团结合作、互帮互助，鼓励学生发散思维，不断进行实验探索和创新。教师在实验教学中作为指导者引导学生对实验内容进行思考，实验小组合作讨论并解决实验中遇到的问题，然后根据实验数据得出一定的结论，最后由老师评定实验结果的准确性。在进行拓展性实验教学中，要给予学生充分的实验时间和实验资源，鼓励实验小组对创新实验大胆假设，共同讨论实验方案，合力完成探究工作。

2.2 更新实验教学内容，因材施教

在强调创新型人才培养的新形势下应对现有的实验课程进行改革，首先对实验内容进行调整，去除相对陈旧的实验内容，留下比较经典的实验，同时也引进些比较新颖的、能反映前沿科技的实验，使得在完成教学大纲的同时也能够通过更新实验内容激发学生的学习兴趣。另外根据不同专业的特点，开设与专业课程内容相关的物理实验课，例如师范专业学生主要完成用单摆测量重力加速度、牛顿第二定律的验证、非线性电阻的伏安特性等与中学课程有关的物理实验，对工程专业学生重点安排做流体力学综合实验、刚体转动的研究以及学习和设计不同类型的传感器等等。物理实验课程做到因材施教，满足不同专业学生的学习基础要求，为学生进一步的实验探究打好基础。

实际教学中将实验课分为演示实验课、验证实验课、探究实验课和趣味实验课。物理演示实验课程是通过观察、思考实验现象，对实验结果进行定性分析或简单的定量分析，不深究严格的理论知识。例如超导磁悬浮列车演示、光纤通讯演示、高压带电作业演示、光学幻象演示等实验在生活中有很多的应用，实验现象有很强的视觉冲击；另外对物理概念的描述直观、易于接受，不仅对学生理解物理概念有所帮助，还可以激发学生探索研究的欲望。验证实验课程主要是一些物理思想较强的经典实验，通过这些实验使学生学会设计实验，锻炼实验操作技能，提高数据处理的能力。例如惠斯通电桥测电阻、磁悬浮导轨测量运动物体的速度、液体粘滞系数的测定等一些经典的物理实验[2]。

2.3 鼓励学生进行拓展实验，培养学生创新能力

为培养学生的创新思维、调动学生科研探索和主动参与的积极性，学校开设探究实验课和趣味实验课，鼓励学生主动进行拓展实验。探究实验课中教师将学生分为若干实验小组，根据所学内容，由教师给出探究实验的课题方向（例如利用SPD、I-V变换电路和数字毫伏表设计光功率计，用超声波测量物体的位置及移动距离，设计一个函数发生器等等），学生利用課余时间查阅资料，通过小组讨论、与老师沟通完成实验方案的设计，自行安排实验时间进行实验，最后探究实验结果以小论文的形式交给老师。为了激发学生对物理实验的学习热情，更轻松、深刻地学习物理原理，学校开设趣味实验课[3]（例如自制彩色温度计、自制望远镜和显微镜、制作斯特林发动机等等），实验小组根据自己兴趣选做趣味实验并合作完成实验，最后以竞赛的方式展示学生们的实验成果。

2.4 建立开放实验室，设立模拟实验室

为了培养学生自主思考能力，提高实验效率，有必要将实验资源公开化、公有化。建立公共实验楼，开放实验资源，让学生能够在实验前充分了解各种仪器的功能、特点及使用方法，也可在实验失败后重新安排实验，实验室的开放也能使进行探究实验和趣味实验的学生有更丰富的实验资源和自由的实验时间。学生可通过实验资源管理系统查询实验资源及实验室使用情况，预约实验时间。实践表明，实验资源的开放，提高了实验效率，培养了学生创新研究的积极性。

对于自然科学前沿领域的高新技术实验，实验器材昂贵，学校实验资源无法满足过多的学生需求。设立仿真实验室，利用物理实验软件虚拟实验仪器，建立虚拟的实验环境，学生在这个环境中可以熟悉仪器操作，模拟真实的实验过程[4]，既可以检验实验设计的可行性，又可避免盲目进行实验，损坏实验仪器。利用电脑软件进行模拟实验还能克服实际实验带来的种种限制，可让学生充分发挥自己的想象，安全大胆地进行实验探究。

2.5 教学评价开放化

大学物理实验成绩的评定采取开放化的评定方式，即实验成绩的评定由知识考核、实验结果考核变为全面能力考核和综合素质考核，加强对学生的创新精神和创新能力的考核，做到全面评价学生的实际能力。实际授课中将学生分为若干科研小组，对小组实验操作情况以及实验报告进行评分，对于完成拓展实验或探究实验的小组额外加分奖励。实验课程期末的考核为一份实验论文和15 min左右的研究成果演讲。

3 结语

要培养独立、自主的创新型人才，教师在教学中就要做到“放开”，给学生足够的思考时间、足够的探索空间、足够的研究资源，教师作为学生科学探究的引导者、服务者，为提高学生创新能力而努力。物理实验教学模式的探究从来都不会结束，在今后的教学中会不断遇到新的问题，又会不断地寻找出路，解决问题，提高教学效率，激发学生学习兴趣，培养学生个人能力是教师永远的目标。

参考文献

[1] 许毓敏，钟宏杰.拓展大学物理演示实验的教学实践[J].纺织服装教育，2013，28（2）：158-161.

[2] 李楠.基于应用型人才培养模式的《农科大学物理实验》课程改革探索[J].黑龙江科技信息，2009（36）：229.

[3] 王兴福，葛智勇，毛巍威.大学物理实验课程改革的探索与研究[J].教育教学论坛，2014（50）：153-154.

[4] 王偉平.大学物理实验教学改革探索[J].中国成人教育，2010（11）：181-182.