大学物理实验课程改革与创新人才培养研究

王艳丽，王志林，聂妍

大学物理实验课程改革与创新人才培养研究

王艳丽，王志林，聂妍

（佳木斯大学理学院，黑龙江佳木斯154007）

文章分析了目前各高校大学物理实验教学的不足，基于学生创新能力的培养，提出了大学物理实验课程新体系和教学内容，在教学方法和考核方法等进行多方面的改革。经过三年的实践教学，结果证明，这些教学改革对培养学生的实验技能和创新能力具有良好的效果。

课程改革；创新能力；科学素质

党的十八届五中全会将创新发展确定为“十三五”的五大发展理念之首，培养具有创新和开拓型人才成为高校教学的主要目标。高等教育正在全力推进以实施创新教育为主线，以加强创新人才培养为目标的教育教学改革与实践。

大学物理实验是高等学校对学生进行科学实验基本训练的一门独立的必修课程，是锻炼学生实践能力、培养学生创新能力的重要课程，在高等教育体系中占有重要的地位［1］。大学物理实验课程对于学生严谨的治学态度、活跃的创新意识、理论联系实际以及促进学生适应科技发展的综合应用能力等方面的培养具有其他实践类课程不可替代的作用。

1　高校大学物理实验教学存在的主要弊端

多年以来，各校的大学物理实验教学基本上处于停滞不前的状态，课程体系和教学内容一成不变，很难与前沿科学的新理论、新技术接轨，实验教学仪器比较陈旧，采用的教学模式、方法和手段比较传统落后。因此，严重地抑制了学生的独立思考能力、创新能力的培养。

目前我国高校的大学物理实验教学大多是教师为主体，学生比较被动地接受教师对实验原理与方法的讲授，学生按照教材或实验指导书的步骤或要求测量某个物理量、验证某种物理规律，课后完成实验报告［2］，而且每个实验学时很少，在这么短的时间内学生很难独立完成实验，只能是被动地接受教师的讲授，按照教材机械地完成实验。虽最后得到实验结果，但很难激发学生积极探索问题的兴趣，更不能培养学生的独立思考能力和自我创新能力。

最后的实验成绩评定也是很关键的，由于长期以来学生实验成绩主要是看实验报告写得好坏，数据处理得正确与否，因此大部分学生都是按照教师的指导去做实验，对其中的缘由也不是很清楚；个别学生做实验时也不认真做，抄袭别人的数据，实验结束后抄袭别人的实验报告。这种教学方法严重地阻碍了学生的实验能力和创新精神的培养，因此必须改变现有这种单一的考核方法为多方面的综合考核方法，才能客观真实地反映学生实际的综合能力。

2　大学物理实验课程改革与大学创新人才培养

21世纪所需科技人才必须具有创新能力等全面的科学素质，为了满足这种需求，物理实验教学必须从课程体系、教学内容和教学方法等多方面进行改革，向着有利于培养具有深厚的科学素质的创造性人才方向发展。

2.1构建课程新体系

新实验课程包括：基本实验、综合性实验、设计性实验、研究型实验等，构建出由浅入深、从基础到前沿、从被动接受到培养创新能力，逐步提高的大学物理实验课程新体系。根据学生的基础不同，开设不同层次的实验。这才能使得学生的实验技能逐步提高，有利于学生创新能力的培养。

基础实验开设的目的是：让学生学习和掌握基本实验程序、基本操作技能、基本实验方法、常用仪器使用、基本物理量的测量、以及掌握数据处理的一般方法及对实验结果的评价等。包括力学、热学、电学、光学、近代物理等方面，包括对一些基本物理量的测量，学会使用一些常用仪器，掌握一些基本测量方法，学会误差分析方法等，主要是培养学生的基本实验技能，可以说是普适性实验。

综合性和设计性实验开设的目的是：培养和提高学生的独立思考能力、创新能力及应用所学知识的综合能力。学生在掌握一定的基础操作和实验技能的前提下，在教师启发式指导下，独立设计实验方案达到实验目的，学生从综合性和设计性实验中吸取教训，总结经验，能运用所学知识和实验技能独立探索物理问题，从而有利于科学素质的提高，这对于高素质、创新型人才的培养具有重大意义。

研究型实验开设的目的是：培养学生的现代技术设计能力和科学研究能力。实验课和其他理论课程的根本区别就在于它的灵活性和创新性，学生可以不局限于固有的实验设备和实验方法求得最后的结果，完全可以根据自己掌握的知识和技能，大胆尝试各种方法［3］-［4］。学生做小课题的科学研究，通过探索和研究，独自设计实验方案，完成小课题的研究，最后实验报告以小论文的形式展现，是大学物理实验中的高层次实验。

新的课程体系使得学生能够由低到高、由被动接受到自主完成实验，这样才符合认识规律和教学规律，从而逐步激发学生的独立探索的兴趣，有利于开发学生的观察能力和思维能力。

2.2改革实验教学内容

在全面审视原有实验题目和内容的基础上，精选基本内容，淘汰一些操作简单、内容陈旧的实验项目以及在现代科研和生产中已过时的内容、方法和设备，从培养21世纪高素质创新人才的目标出发，对实验内容进行新的构想和安排；补充一些在物理学科中有代表性、有应用价值的、先进的、与现代科学技术接轨的实验内容、方法和手段；增加从科研成果转化来的实验，一些新设专业学生实验教学需要的实验项目，重点突出设计性和研究性，以培养学生发现问题和解决问题的能力，提高科学研究能力。同时增加学生自主设计的实验内容，给学生留有较大想象与拓展空间，如增加“光学设计实验”和“传感器应用与设计”等设计性实验项目，提高综合性、设计性、研究性实验的比例。以满足新增专业对物理实验教学的需要。

2.3采用多元化实验教学方法

根据教学规律，由浅入深，由基础到高端，按照认知、综合、设计、探究的层次设置实验课程。并充分考虑传统与现代、硬件与软件、实际与模拟、实操与演示的搭配与结合，引入信息技术，改革实验手段，并注重实验的趣味性和对抗性，开创“多元化”的实验教学模式。同时，加大对实验室和实验教学的投入，提高实验装置档次，丰富实验手段。

1）启发式教学方法

积极引导、启发学生在实验前提出问题，在实验过程中发现问题、分析问题、解决问题，在实验报告中去总结问题。特别是在综合性和设计性实验中，对于实验方案、实验方法和实验操作等方面倡导学生分组讨论，教师适当地给予一些启发性的指导，增强学生的主观能动性，活跃学生思维与参与意识，提高学生的沟通与表达能力。加强实验之后讨论，师生共同探讨成功或失败的原因，使学生进一步消化实验中遇到的问题，加深对实验过程和结果的理解和认识，扎实地掌握实验理论和技术知识。

2）研究性教学方法

始终坚持理论教学和实验教学并重，基础和前沿并进，做好基础，探讨前沿，解决传统实验项目与新实验项目的有机衔接。通过开设综合性实验，提高学生的学习自主性和创造性。通过支持大学生创新训练计划和大学生学术科技创新基金，达到科研反哺教学目的。通过本科生导师制，积极引导本科生参与教师的科研项目，早进实验室，早进科研团队，增加学生对学科前沿的了解，提升学生的综合素质。

3）开放实验室

设立开放型实验项目和研究课题也是实验教学改革的重要举措之一，这种教学模式能激发学生探索和创新的兴趣，有利于创新能力的培养。近几年来，校实验中心开放的实验涉及力、热、电、光学、近代物理等领域多个实验项目可供学生自主选择。学生在开放实验室里，可以自选题目，根据需要选择实验室提供的设备，独自设计实验方案，在教师的启发性指导下来完成实验项目；也可以选已给定题目和器材，不给方法和答案，在一个个问题的引导下自己查阅资料和设计装置深入进行探索和完成实验，最后实验报告以小论文的形式提交，并组织答辩，总结自己的实践经验，归纳失败的原因，提出自己未来改进的观点，这样才能激励学生学习兴趣，有利于学生创新能力的培养。

4）充分利用网络资源辅助教学

课程中心建有实验教学网站，学生可通过网站了解相关实验实践课程的内容、重点以及操作中应注意问题，达到课前预习目的，学生能够充分地学习和掌握实验教学内容。学生与老师可通过电子邮件、互联网络就某一专题进行小组讨论，教学方式更加灵活，使学生完成了由被动接受到主动学习的转变，学生参与意识更强，大大提高了教学效果，培养学生对实验的自学能力。

2.4改革课程成绩的评价方法

恰当的考核方法能够客观地评价学生的实际表现。物理实验课程的教学质量指标主要表现为通过阅读教材独立制定实验步骤的能力，观察和分析实验现象的能力，正确使用实验仪器和排除故障的能力，运用基本物理实验方法进行实验设计的能力，测量不确定度的评定与表达，语言文字表达能力等，这些能力只能通过学生亲自动手实践来培养，也只能通过亲自动手实践来考评。为此，除了传统的笔试方法和主要批阅实验报告的考核方法外，还让学生自主选取实验项目，在开放实验室中现场操作，最后以小论文的方式提交总结报告，并进行答辩。实验室提供20多个供学生自主选择的实验项目，学生选好实验项目后，开始设计实验方案，在这期间实验室全天开放，学生可随时来实验室做实验或找教师咨询。完成实验后，要求学生根据自己完成课题的成果撰写一篇课程论文。最后的答辩成绩由学生和教师共同评定，答辩成绩优异者可获“实验能手”称号，并由学校颁发“实验能手”证书。为了让学生树立竞争意识，实验总成绩达到优秀的学生，可以参加教师组织的课外科技小组，他们可以修理一些电子元器件、电器，也可以制造一些小元器件等，也可以参加一些科技竞赛，有的还可以帮助老师做项目。如果学生在小组里表现较好，就可以一直参加，直到毕业为止。

这些考核方法的改革显著地激发学生对实验的兴趣，改善实验效果，加强对学生科学素质和创新能力的培养。

3　结论

近几年来，在大学物理实验课程教学方面所做的这些改革，经过三年的实践教学结果显示，极大激发了学生学习的积极主动性，提高了教学效果，培养了学生的开拓创新精神，增强了学生科学素质的培养，并为后续工科相关的实验技能培养奠定了坚实的基础，对学生今后工作能力和科研能力的提高，无疑是十分有益的。

［1］徐晶，王国余.大学物理实验分层次教学与创新能力的培养［J］.大学物理实验，2013（2）：94-96.

［2］赖玉华.建构主义理论指导普通物理实验教与学的探索与实践［J］.高校实验室工作研究，2011（2）：30-32.

［3］李素文，鞠曙光，岳明.深化大学物理实验中的创新教育［J］.大学物理实验，2013（2）：108-109.

［4］刘智运.创新人才的培养目标、培养模式和实施要点［J］.中国大学教学，2011（1）：12-15.

Research on the reform of college physicsexperiment courseand the training of talented peop le

WANG Yan-li，WANG Zhi-lin，NIE Yan
（CollegeofScience，JiamusiUniversity，Jiamusi，Heilongjiang，China154007）

The shortages of college physics experimental teaching of various universities are analyzed.Based on cultivating innovative capabilitiesof students，the new curriculum system and teaching contents ofuniversity physicsexperimentare presented.The reformation of diversified teaching and examinationmethods are implemented.Through practical teaching of three years，it shows that these teaching reformshave favorableeffectson cultivating theexperimentalabilitiesand innovation abilitiesof students.

curriculum reform；innovation ability；scientificquality

10.3969/j.issn.2095-7661.2016.01.031】

G642.4

A

2095-7661（2016）01-0102-03

2016-01-11

佳木斯大学教育科学研究项目（项目编号：JKA2014-014）。

王艳丽（1969-），女，山东荣成人，佳木斯大学理学院副教授，硕士研究生，研究方向：大学物理及实验。