军校大学物理实验教学体系的改革与实践

2014-04-10李汉军杨桂考

实验技术与管理 2014年3期

李汉军，张晴，杨桂考, 韦艳

(空军勤务学院航空弹药系，江苏徐州 221000 )

随着高等学校教学改革的不断深入，实验教学体系的研究与实践、实验教学运行机制的创新与实践，已经成为高校教学改革研究的热点，同时实验教学运行机制的构建、创新和落实，也是高等学校实验教学改革的关键[1-2]。本文针对传统实验教学的弊端，结合我校实验教学的现状，对照完善实验教学内容和形式，增强学生实践创新能力的培养目标要求，提出了创新性实验教学体系建设的基本架构和实践状况。

1 物理实验教学体系改革的基本原则

1.1 加强基础性实验教学

基础性实验教学是以传授和加强基础性知识为主，同时注重配合理论课进行的循序渐进的教学模式。增强了学生对理论的理解和记忆，培养了学生的基本实验技能和实验方法，使学生在物理实验的基础知识、基本方法和基本技能方面受到系统训练，熟悉和掌握仪器设备的使用，培养学生认识问题、分析问题和解决问题的能力，以及良好的实验习惯和严谨的科学作风，使学生逐步具有良好的实验素质[3]。因此，基础性实验教学应采用学生为主、教师辅导的方式，其教学方法可采用现场演示、合作学习等方式。

1.2 开设演示性实验教学

演示实验往往要在短时间内给学生介绍比较多的物理以及实验知识，着重实验现象的观察和实验原理的介绍，不要求物理量的精密测量和实验数据的精确处理。演示实验能够提供丰富的知识材料，把抽象的知识形象化，它的最终目的是要通过观察现象启发学生创造性思维，使学生更好地认识客观规律，发展自主创新能力，培养学习兴趣。在演示实验过程中，教师启发学生积极思考，使教师的主导作用和学生的主体作用达到最佳结合，充分发挥演示实验的教学功能[4-5]。演示实验教学可采用现场启发式、互动式等。

1.3 开展综合性、设计性实验教学

应综合集成各课程以及现代科技相关学科的知识与技术内容，开设应用性、综合性、先进性、实用性强的实验项目，以利于学生进一步理解物理概念、了解物理实验技术应用，培养学生综合把握和运用课程群、学科群知识分析和解决实际问题的能力[6]。因此，该类实验教学应采用学生为中心进行的协作学习，以学生自学和动手为主的方式，其教学方法可采用讨论式、互动式、任务驱动式等。

1.4 创建创新性实验教学

以提高素质为主线，应充分应用新概念、新材料、新工艺、新技术、新方法，鼓励学生自拟实验方案进行探索性、研究性、创造性实践[7]，学生在实践中学习、在实践中探索、在实践中发展，形成创新精神、创新意识、创新方法和创新能力。实验教学中增加科研成果的内容，引导、鼓励学生主动探索、研究，培养科学精神，提高综合实验的能力。其教学模式是采用学生自行提出课题、独立创新完成的方式，其教学方法可采用竞赛式、研究式等。

2 我校物理实验教学体系模式的改革

2.1 以创新实验室为平台，提高学生的创新实践本领

将基础课教学与测控技术应用融合是学科发展的方向，是学生提高综合能力的需要。以创新实验室为平台，从工程应用的角度出发，引领学生设计与制作测控模块和教育机器人，通过一个典型实例的设计、制作与编程，采用先实践后归纳的教学方法，激发学生的学习兴趣与热情，达到培养学生分析、解决问题的能力。

在创新教学过程中注重学生学习习惯和学习方法的指导、学习能力和实践能力的培养，注重学生个性培养和创新精神的养成。在教师的带领下进行有计划、有组织的培训，讲究传、帮、带，形成团队协作、相互学习的氛围，最大限度地激发学生的合作意识，培养学生的创新实践本领。

2.2 以生长学习法为教学方法，培养学生的综合能力

创新教育以知识融合为主，具有启发、互动、发现等明显特征，注重学生能力的培养，特别是创新实践能力的培养[8]。在开放实验教学过程中，我们受树苗栽培与成长过程的启发，提出了生长学习法。生长学习法是由教师根据学生的自身特点提出一个实例，由学生通过自主学习和实践来完成，实现以用促学的学习方法。生长学习法的特点主要是以实例教学为手段，以工程应用为目的，在学习过程中培养学生探索、应用知识的能力。

在创新教学过程中采用开放式教学方式，通过直观、有趣的设计制作过程，激发学生的学习兴趣和参与热情。整个实践过程，以学生为中心，以任务作驱动，营造一种学生主动探究的学习氛围，充分发挥学生的能动性和创造性，而教师只是组织者和指导者。

2.3 采用模块化设计思想，降低初学者的入门难度

对在校学生来说，完全凭借自己的技术实力设计制作出一台由单片机控制、直流电机驱动的机器人是有难度的。为降低初学者的学习难度，采用模块化的设计思想，降低了学生的入门难度，提高了学生的参与热情[9]，学生就像搭积木一样构成一个自己的单片机应用系统，有利于增强学生的自信心和满足欲。

2.4 以机器人竞赛为牵引，提高学生的学习兴趣

教育机器人技术综合了单片机技术、传感器技术、电子技术、机械传动和电机技术等学科，是进行测控技术教育的有效载体，集知识性、趣味性、娱乐性于一体，深受学生的喜爱。通过组织学生设计与制作教育机器人，参加机器人竞赛，培养学生的创新意识和团队协作精神，提高学生的自主学习能力和创新实践能力，加强学生之间的互动和交流，使学生获得分解项目、循序渐进地完成项目的实践经验。在整个设计、制作与编程的过程中，学生体验如何用已学的知识、日常的观察和自己的创造性劳动去超越能力极限的挑战[10]。

2.5 以光电检测为基础，培养教师的科研能力

光电技术是本世纪的尖端科学技术，是全球高科技竞争的焦点，它将对整个科学技术的发展起巨大的推动作用。光电技术发展的巨大推动力是应用。光电技术已成为军事科学的发展热点，武器装备中的光电产品越来越具有系统性，已经逐步形成现代军用光电技术的特点。光电技术在光电检测、能源自治、精确制导武器、航空侦察技术、光电对抗技术、光电伪装技术、激光辐射防护等军事领域都得到了广泛的应用[11]。

目前，我国已基本掌握了信息光电领域的关键技术的主要部分，在光电技术及光电产品方面已具有较好的基础。但是，从整体而言，我国的光电技术水平和产业化程序与国际先进水平相差较大，创新和拥有自主知识产权的先进技术不多。解决上述问题的关键是提高对光电技术领域的重视程度，建立光电创新实验室，进行光电综合检测及军用光电产品的应用研究，培养一支具有较强科研能力的教师队伍。

3 我校创新实验室的建设环节

3.1 创新实验室建设任务

建立2个创新实验室，一是机器人创新实验室，二是光电创新实验室。

坚持办学思路创新、办学模式创新的原则，扩建机器人创新实验室和新建光电创新实验室，不断深化实践教学改革，构建教学科研相结合的人才培养模式和“夯实基础、注重实践、强化创新、学用结合”的实践教学体系。通过基础理论实验、综合设计实验、科技创新实践3个渐进式培养模式，提高学生的自主学习能力、敏锐发现能力、解决问题能力和创新实践能力。