基于基础物理实验教学改革的创新人才培养

王晓萌 刘金玉 王世燕 李 静

（中国石油大学〈华东〉理学院，山东 青岛 266580）

传统观念认为实验教学是教学工作的附属，但随着对实践教学育人意识的强化与重视，这种观念逐渐被摒弃。科学研究离不开实验为基础，更离不开基础性实验。基础实验教学是培养创新型、综合型人才的重要环节之一，基础实验室是培养拔尖创新人才的重要基地，物理实验课则是高等院校对学生进行科学实验基本训练的必须基础课程[1]。中国石油大学〈华东〉物理实验教学中心主要承担全校大学物理实验教学工作。实验中心根据基础物理实验教学的特点，以培养学生工程素养、科技素养、创新精神和实践能力为目的，努力打造适合既面向全体学生又兼顾个性化教育的基础实验训练平台[2]，深化基础物理实验建设与改革，促进了创新人才的培养。

1 搭建适合大面积物理实验教学的课程设置

基础物理实验有着与专业实验不同的特点和背景。实验中心的教学工作主要面向的是全校所有理、工科专业，涉及的专业面广，一体化的实验教学模式和课程设置不能针对不同专业学生做到个性化教育。然而，创新实验教学体系的构建以培养学生的基本实验技能、创新实践能力和满足不同专业学生培养要求为目标，符合个性化教育的宗旨。

图1 实验课程体系设置

该“倒金字塔式”的课程体系设置具有“分层次”、“分模块”、“特色性”等特点。“分层次”指的是针对不同专业学生实验课程设置有所区别，“分模块”指的是在每一层次的实验课程设置中设有锻炼学生不同能力的单元。两者结合分为三个层次：第一层次为某些非理工科专业学生学习大部分基础实验和小部分综合实验；第二层次为部分工科专业学生学习部分基础实验、部分综合实验和小部分拓展实验；第三层次为物理类专业学生则学习基础实验、综合实验、拓展实验、创新实验。另外，在本实验课程体系设置中针对不同专业的特点还考虑增设了具有专业特色的部分实验，例如设置了像落球法测量油品的粘滞系数、电热法测量油品的比热容等具有石油特色的实验。

分级式、分模块单元式以及特色式的实验课程设置既满足了基础物理实验大面积教学的需求，又考虑了不同专业对学生的培养目标；既扎实了学生的基础实验能力，又可以使学生掌握综合性的知识结构，打破专业间人为的壁垒[3]；既提高学生的创造力，也满足社会对于复合型人才的需求,适应开放式实验教学模式。

2 实行“多角度”、“全方位”开放创新式实验教学

开放式实验教学遵循因材施教原则，充分体现了学生是学习的主体这一特点[4]。开放式教学的理念应贯穿实验教学过程始终，在课前、课中、课后为学生打造一个多角度、全方位[5]的开放实验平台。

2.1 增加考核、调节机制的网络预约开放平台

网络开放平台是开放式网络教学的基础，学生自主预约式的选课方式更是基础的基础。过去学生主要通过现有的网络预约平台在统一时间段内进行实验预约，一个实验预约满以后其它学生则不能进行预约。这种“先到先得”的实验预约方式存在一些弊端，比如，学生在没有预习不了解实验的情况下盲目预约、预约实验数据处理简单、预约相似的实验等问题。为了改善这种情况，目前，在网络预约平台中加入了预约考核模块和动态调节预约。预约考核模块是指在学生预约时先进行考核，包括对实验原理理解、简单操作、实验仪器等方面的简单问题的解答，对于不合格的学生则不能进行预约，对于合格的学生则再根据“先到先得”的预约模式。这种模式也利于教师对于学生的预习结果有更直观更好的认识，从而更好的对实验教学进行调整，也在一定程度上符合“翻转课堂”[6]的理念。动态调节预约是指对于预约中出现的某些时间段只有极少数学生的情况进行第二次预约，以防止资源的浪费。

网络化实验教学开放平台除了实验预约系统外还包含教学资源、教学视频、实验设备使用、查询[7]、实验心得交流、实验成绩查询、仿真实验、交互实验等。交互实验指的是学生可以在任何有网络的地方实现对实验室内实验仪器的控制进行实验操作，这比仿真实验更具有直观性，可以成为未来实验室改革的一个参考点。

2.2 开放教学实验室

开放实验教学平台是指从时间上空间上面向学生开放所有的实验教学资源，充分发挥学生在学习中的主体地位[8-10]。开放实验教学是素质教育的一种具体体现，它能够满足学生的个性化培养，以及培养学生探究性、自主性、合作性的学习能力。因此，基于开放实验教学平台而建设各类开放实验室就显得尤为重要。

（1）创新实验室。学生根据自己的规划自主统筹安排实验研究，从实验选题，查阅文献，到拟定实验方案等过程。这可以让学生有很大的自由空间，有利于学生开放思维，提出思路和办法，有利于培养学生创新精神和解决实际问题的能力。在时间管理上采用门禁管理制度，由实验员对学生及相应指导教师进行指纹门禁授权管理。

（2）校企共建开放实验室。目前，通过与企业联合在高校建立实验室，已经成为一种重要方式。它可以取得先进的实验资源，为学生搭建与生产实践接轨的先进、共享、开放实验平台。例如，笔者所在单位与北京赛凡光电仪器有限公司共同建设了学生实验训练基地。学生不仅可以在基地进行实验训练，还可以进一步依托企业的拓展资源进行深入研究。校企共建开放实验室符合国家对高素质、应用型、复合型人才的需求。

（3）学生成果展示实验室。这类实验室是将学生参加各类各级竞赛的获奖作品以及学生在创新实验室或拓展实验室完成的优秀作品予以集中展示。它采用固定时间段集中开放的方式，面向全校师生开放。成果展示实验室不论对学生还是对教师都有很好的示范、激励和启发作用，学生可以从中汲取灵感从而促进自身的发展。

2.3 开放学科创新竞赛平台

目前，各高校都鼓励学生参加各种创新竞赛，可见学科竞赛对于学生能力的培养和素质的提高都有着促进作用[11-12]。基于这一角度出发，结合基础物理实验室的特点，制定出一套开放的学科创新竞赛平台。

为了保证开放力度以及受众面，竞赛平台采用分层模式。目前，面向学生开放的竞赛主要有：实验室举办的实验技能大赛、校级创新创业训练项目、山东省物理科技创新大赛、国家级各类竞赛等。对于基础薄弱或者较低年级的学生可以参加基础实验室举办的实验技能大赛，为之后进入创新实验室打基础。当学生到二年级或较高年级学生可以参加校级创新创业训练项目、山东省物理科技创新大赛以及国家级各类竞赛。这种具有层次性的竞赛模式能够保证学生的参与性与开放性。在这种模式下，实验室历年来也在指导学生方面取得了众多优异的成绩。

3 落实实验室管理体制改革

实验室改革以及创新人才的培养不仅与实验教学模式，课程设置等有关，还与实验室的管理息息相关。基础实验室的管理应采用校、院、实验中心三级管理体制，以校、院的办法规范为指导，以实验中心的实际为根本制定符合基础实验开放平台的创新体制。

首先，实行以人为核心的人才队伍建设管理模式，注重对实验室人员观念的创新与转变，紧跟实验室管理改革的步伐。其次，引入网络管理系统。网络管理系统不仅可以使资源在实验室内共享，还方便了不同实验室间的交流沟通。第三，采用“责任制”、“轮换式”管理模式。将责任落实到每一个人有利于提高工作的积极性以及责任感。在人人有责的前提下，也要适时的进行责任轮换，这有利于实验室的良性持续发展。最后，建立符合实验中心实际的教学团队考核体系，以量化式的考核评价标准为主，主要包括：实验教学工作，实验仪器管理、维护与开发，指导大学生工作（参与竞赛、创新训练、课题研究、毕业设计），教材、专著编写等的量化考核评价。

4 结语

人才培养是目前高校的主要任务，培养符合社会需求的创新型、综合型、应用型人才更是长久的目标。实验训练在培养人才的过程中起着至关重要的作用，所以实验室的改革与创新也是对人才培养的改革与创新。以面向大面积专业的基础物理实验中心为例，通过搭建物理实验课程体系、开放创新教学模式以及深化实验教学管理体制改革，建立了适应新形势下人才培养要求的运行机制。近年来，实验室得益于实验改革创新，学生取得了许多优异的成绩。这为本科人才的培养起到了积极的作用，取得了良好的效果。

[1]教育部.关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见[Z].教高[2007]2号.

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[12]李永涛,葛智勇,田友伟,董慧媛,陈伟,张红光,包刚.强化实践教育 培养创新能力[J].实验室研究与探索,2014,33(1):160-163.