注重创新能力培养的物理专业实验教学改革

郝世明 李立本 巩晓阳 李新忠 陈庆东 杜凯 闫海涛

摘 要：要在教学体系、教学模式方面，深化物理专业实验教学改革。物理实验可以丰富学生的物理思想，培养学生观察能力、分析能力和创新能力。

关键词：物理专业实验；教学改革；创新教育；人才培养

高校是培养具有创新精神和创新能力的高素质人才的重要阵地，实验教学是其主要渠道之一。现代教育理论认为，实验教学对学生认识和发展具有促进的功能。而实验教学与科学研究相结合是培养创新人才的重要途径。

“普通物理实验”和“近代物理实验”是面向物理专业学生开设的专业基础必修课。本课程涉及较广的物理知识面，具有非常强的综合性和技术性。通过不同类型的物理实验丰富和活跃学生的物理思想，培养学生对物理现象的观察和分析能力，培养优良的实验素养和严谨的科学作风，获得用实验方法和技术研究物理现象、物理规律的独立工作能力。

一、研究思路

①以“注重基础、因材施教、强调能力、激励创新”为教学理念。②构建一体二翼的物理实验教学体系，以物理实验课程体系作为主体，以实验实践创新、学科平台扩展作为二翼。1）以“注重基础、加强设计、鼓励创新”为指导思想，构建科学的“实验教学新体系”。2）从教学模式与评价上引导鼓励学生实验实践创新，发挥学生的主观能动性。3）结合物理学科及重点实验室建设，建立物理实验教学平台。

二、教学改革内容

（1）以物理学科建设为支撑，优化实验项目，搭建物理实验教学平台。2011年起，采取利用学科建设、实验室建设经费和自主开发相结合的方式，以凝聚态物理、材料物理和光电技术为学科支撑，拓展物理实验教学平台，由原来的24个实验发展为58个种类齐全、层次分明的实验。

（2）构建科学的物理实验教学体系。以“夯实基础、加强设计、着重创新”为指导思想，以逐步培养学生的科学实验素养和创新能力为目标，加强综合、设计、创新型实验的比例。优化实验项目内容，建立分层次的物理实验教学新体系。将实验分为专业基础、综合设计、研究创新型实验三个层次：①专业基础实验。在教师的指导下，依据实验讲义在课程时间内完成规定实验内容，验证实验中包含的物理规律。学会仪器的使用，熟悉记录、处理数据，培养观察、分析和总结实验现象的能力。②综合设计型实验。学生主动设计实验内容、实验方案，力争独立完成实验，对实验结果进行分析和讨论。通过系统的工作熟悉整个实验过程，鼓励通过小论文的形式写出实验感受或仪器使用的认识或实验结果分析。这不但加深了对实验仪器的认识和理解，激发学生实验的兴趣和积极性，更为重要的是，可以为研究型实验打下良好的基础。③研究创新型实验。主要由课题型实验和教师的科研项目课题组成。旨在逐渐培养学生独立工作的能力、以后独立从事科研的能力，教师在整个实验过程中只作为学生创新实验的协助者。

（3）拓宽物理专业实验的开放形式，在教学方式上实行开放性教学。实行开放性实验教学，主要从两个方面着手。首先，在时间上实行开放，提供给学生足够的时间和机会去“了解、消化、完成”实验。每一个实验分为六阶段：第1阶段：预习，了解实验。第2阶段：通过提问检验预习效果。第3阶段：讲解思考题及实验原理。第4阶段：设计实验方案，讨论分析和实验可行性。第5阶段：关键实验技巧指导，具体实验操作。第6阶段：实验记录，结果与分析。其次，实验教学内容开放， 学生根据自己的兴趣选实验进行探索研究，学生独立设计实验方案。开放性实验教学可以使学生从被动、封闭变成主动、开放的状态， 真正成为实施实验的主人。

（4）运用现代教育思维和现代教育手段，形成利于创新能力培养的实验教学方法与手段。①建立并使用物理实验网络课件，通过网络提前预习、学习，减少学生进入实验室后的盲目性，做到有备而来。②建立并使用仿真实验学习系统。物理仿真实验使用中国科技大学开发的“大学物理仿真实验”。这可以解决学校仪器不足的问题，拓宽学习内容。由于条件所限无法开设的实验，可通过计算机进行模拟实验。③充分利用演示实验、演示教具进行辅助教学。学院通过引进和自主独立开发相结合的方式建立了物理演示实验室，其中包含引进项目116项，还自制了50余项演示项目。④建立灵活的考核评价体系，鼓励实验创新，对实验中的新现象进行深入研究。首先，融质量观念于实验的全过程。严格要求预习质量， 保证学生处于主动地位，避免实验的盲目性，提高实验的效率， 减少仪器的损坏率。对学生的思考提问， 可以加深理解。教学过程中采用教师与学生一起讨论、交流的方式，探索切实可行的方案，尽可能让学生参与整个实验的每一个环节，不包办代替。融质量观念于实验的全过程，是提高质量的关键。其次，课程考核是检验教学效果的一种重要手段。我们改进了实验成绩评定办法：平时考核注重预习效果、课前思考题回答、问答检查、实验操作、实验报告、课后思考题回答、问题讨论等部分。综合、设计、研究型实验，在平时考核的基础上以论文报告为主。学生每学年完成多篇有学术价值的研究论文，每学年精选30篇左右汇总成册，现多篇已正式出版。

结束语：本改革力求改变传统的物理实验教学体系及模式，探索全新的注重创新人才培养的教学模式。结果证明，该改革可促进学生主动独立地探索学习，积极参加科学问题的研究和思考，培养了学生的创新素养和实践创造能力，教学质量大幅提高。实践证明，大胆改革传统的实验教学模式，科学地设计实验内容及教学程序，优化实验教学程序与教学模式方法，是培养学生创新精神及创新能力的有效手段。当然，物理专业实验教学改革是综合性很强的系统工作，要完成好这项工作，还需要广大教学工作者投入更多的精力和时间，在长期的改革实践中不断地改进和完善。

参考文献：

[1]郝世明，刘香茹，李新忠.近代物理实验教学体系及教学模式的

改革[J].中国现代教育装备，2011（5）.

[2]刘悦，周硕，郑君刚.工科院校物理实验教学改革的现状分析与

对策研究[J].物理通报，2012（3）.