自主学习型研究性实验教学的探索与实践

张 健，毛巍威，王兴福，李兴鳌

(南京邮电大学，江苏 南京 210023)



自主学习型研究性实验教学的探索与实践

张 健，毛巍威，王兴福，李兴鳌

(南京邮电大学，江苏 南京 210023)

自主学习型研究性实验教学可以充分发挥学生主观能动性，对学生研究和创新能力的培养能够起到实质性的作用。本文重点阐述了自主学习型研究性实验教学的意义，并对教学内容和实施过程进行了详细探讨和研究。

自主学习；研究性实验

21世纪，知识经济成为主导型经济形态，知识创新和科技创新是知识经济发展的推动力。而知识创新和科技创新都离不开教育的支撑，因此，培养具有创新能力和创新意识的高素质人才，就必须大力提倡和实施创新教育。大学物理实验是大学生接受系统实验方法和实验技能训练的开端，是实施创新教育、提高学生的实践能力和创新能力的重要组成部分。传统的实验教学，可以比较扎实的巩固基础知识、训练基本操作，但是在培养学生研究能力和创新能力上则存在一定的不足。因此，我们在总结实验教学经验的基础上，结合大学物理实验教学内容的特点，组织实施自主学习型研究性实验教学，在培养学生实验技能的同时，提高学生的研究能力和创新能力。

研究性实验是指学生在学习好课本知识之后，在老师的引导下结合具体问题进行自主研究，培养学生创新精神和创新能力，从而对知识更进一步的领会和掌握，形成能力的一种实践活动。研究性实验是基础教学改革中的一项重要措施，也是一种新的课型，可以实现普通实验教学的目标，弥补传统实验教学的弊端。自主学习型研究性实验，是将自主学习的理念实施到研究性实验教学中，更加突出学生在实验教学中的主体地位，在实验过程中，学生自己进行资料的查阅和搜集，自行演算相关理论知识，自己摸索确定实验方案，自行选择实验器材搭建实验平台，独立地进行操作和测量，以及最后的总结讨论。这样的实验过程对学生研究和创新能力的培养将起实质性的作用[2，3]。

1 自主学习型研究性实验教学实施的意义

(1)学生在自主选择，自主研究的过程中，可以充分发挥主观能动性，不仅有利于调动其学习积极性，而且在按照自己的兴趣思路组织教学时，充满了选择的过程和个性化的过程，有助于学生个性的养成和发展[4]。

(2)物理实验的教学目的就是培养学生动手能力、研究问题能力和创新意识。改革与创新传统的实验教学内容与教学模式，实施研究性实验教学，可以切实的通过实验教学来培养学生实验技能、科学思维与方法、创新意识与能力。

(3)教师在传统的实验项目中提炼出的研究性教学内容，通过学生的自主学习研究，可以有效地激发学生的学习兴趣和教师的的改革创新热情，并转化为持续发展的动力，从而提高整体物理实验的教学质量，促进学科发展。

(4)自主学习型研究性实验教学的实施，为学生创造更多的选择空间，需要建立完善的学生学习指导体系，帮助学生正确、理性的选择[5]。同时需要兼顾实验室现有的实验教学资源。这些问题的研究和解决，必然有助于高等教育培养模式的理论和实践的丰富。

2 自主学习型研究性实验的教学内容

(1)与传统实验教学内容有机结合起来，拓展出研究性课题。

强调培养学生的科学研究能力和创新能量，并不是要淡化物理实验的知识建构，二者在实施的过程中完全可以有机地结合起来，让学生既能体验科学研究的思路和一般过程，又能掌握一定量的物理知识和基本的实验操作技能。将二者统一起来的可以从三方面入手：第一，结合目前实验室的教学实验条件，对传统实验教学内容进行重新组合，从中衍生出需要深入探索的课题，以研究性的专题形式来呈现实验教学的内容，每个专题确定一个项目提要，学生在平时传统实验训练的基础上，自主确定实验方案，自行进行操作和计算。比如，可以从实验方法的相似性上选题，将伏安法测电阻、惠斯通电桥测电阻以及开尔文电桥测电阻这几个经典实验放在一起，从总体上来分析这三个实验内容，可以得到许多值得研究的内容，例如研究测量误差的来源，参数的合理设置，电桥灵敏度的调节等，从中总结出三种测量方法的特点以及测量范围。第二，改造传统的实验内容，善于将传统实验内容中所谓的“正确方法”用“为什么”、“怎么会”、“怎么样”等进行设问，从中创设研究性实验内容，启发学生创造思维、激起学生研究欲望。比如密立根油滴实验，传统实验测量采用静态平衡法，为什么不用动态平衡法，传统实验采用验证法处理数据，那么有没有其他更好的数据处理方法，通过这样的启发来指导学生自主推导动态法的公式，设计测量方法，研究数据处理的方法。第三，借助经典实验仪器，研究新的实验内容。比如用迈克尔逊干涉仪来测量材料的厚度，用读数显微镜和牛顿环来研究液体的折射率。

(2)从教师的科研课题中提炼出研究性实验的教学内容

这种类型的自主学习型研究性实验，围绕指导教师自身的科研课题来开展，积极吸引学生参与，让学生在教师的科研项目中得到锻炼和提高。在研究性实验中，教师可结合自己的科研课题介绍相关的前沿知识、课题的研究意义、最新研究动态和研究现状分析等，学生可以自主选择课题的部分内容，或者可以沿着教师指引的课题方向，独辟蹊径，提出新的研究思路。教学过程中，学生通过查阅国内外最新研究成果，确定技术路线和实验方案，开展实验研究。学生通过这类自主学习型研究性实验，得到科学研究的机会，受到更为实际、更加全面的科学研究的训练，掌握科学研究的一般方法，培养严谨的科研作风，提高科研创新的能力[6-8]。

(3)立足物理实验，辐射其他学科，进行跨学科研究性实验的教学内容。

物理实验是新理论、新技术、新仪器发明的先导与源泉，它不仅推动物理学科本身的发展，而且是其他相关学科革命的动力。要充分利用综合型大学学科门类较为齐全的优势，结合不同学科专业的特点，从中寻找结合点和交叉点进行新颖的跨学科的课题设计，满足青年学生的好奇心，激发他们的研究欲望。比如结合通信专业特点，指导学生研究手机端实验数据处理的软件；结合光学专业、电子学专业的特点，设计基于光敏传感器的迈克尔逊干涉仪自动计数系统等。

3 自主学习型研究性实验的实施

(1)建立自主学习型研究性实验的教学基地。物理实验教学中心根据实际条件和实验的项目安排，建立专门的实验基地，全天候的开放，给学生提供自主进行研究性实验的教学平台。

(2)借助微信公众号组织学生选题。物理实验教学中心在官方的微信平台公布研究性实验的项目，以及项目的简介。学生根据兴趣和专业来选择实验项目，项目一般3～4为一组共同研究一个课题，在锻炼能力的同时，培养协同合作精神。

(3)实验方案设计。指导教师对实验内容做一定的引导后，由学生自主查阅资料，熟悉实验仪器，分析实验内容，拟定实验的方案。

(4)自主学习的实验教学过程。在开放的自主学习型研究性实验教学基地，按照拟定的方案，进行科学研究，通过反复实验，改进方案，实现预期目标，最后通过小组讨论总结实验结果和收获。指导教师组织进行结果讨论分析，进一步提升研究层次，学生撰写总结报告和科研论文。

4 结 论

通过这几年自主学习型研究性实验的实践，可以充分利用实验中心的资源，将大学物理实验资源和科研资源进行整合，丰富了大学物理实验的教学内容,以自主学习的形式组织实验教学，促成更多学生参与研究性实验的教学中，有效的提高大学物理实验的教学效果，是锻炼学生独立思考精神和研究创新能力的有效途径，为培养出更好的适应社会发展的创新型的人才打下坚实的基础。

[1] 王秋芬.设计性、研究性实验对学生创新能力的培养[J].大学物理实验，2006，19(3)：88-91.

[2] 李昆霖，赵颜，大学物理实验自主学习平台的设计与实现 [J].广西民族大学学报，2015(5)：69-72.

[3] 尹会听.探索实验操作技巧促进学生自主实验[J].大学物理实验，2012，25(5)：104-106.

[4] 方方，何强，网络实验教学平台下自主学习模式研究 [J] 实验科学与技术，2014(2)：60-62.

[5] 谷开慧，孙晓冰，国秀珍，等.结合应用型人才培养的开放式实验教学研究 [J] 大学物理实验，2014(2):119-121.

[6] 姚列明，霍中生，祖小涛，等.将科研项目引入大学物理实验的尝试[J].实验技术与管理，2009(6):12-14.

[7] 孙世志，余虹.研究性物理实验与大学生创新心理品质培养[J].大学物理实验，2006(2):81-83.

[8] 朱湘萍，熊文元，包本刚.用科研项目推进大学物理实验教学改革的研究与探索[J].大学物理实验，2011(3):110-113.

The Exploration and Practice of Experiment Teaching in Autonomic Learning and Research

ZHANG Jian,MAO Wei-wei,WANG Xing-fu,LI Xing-ao

(Nanjing University of Posts & Telecommunications,Jiangsu Nanjing 210023)

The initiative of students can be improved through autonomic learning of research experiment.Meanwhile,it can promote the innovation capability of the students fundamentally.We discussed the significance and implementation process of the innovation teaching mode.

autonomic learning；research experiment

2016-05-09

南京邮电大学教育科学研究重点课题(GJS-XKT1405)，南京邮电大学教改项目(JG03014JX07)(JG03016JX23)

1007-2934(2016)05-0145-03

G 642.0

A DOI：10.14139/j.cnki.cn22-1228.2016.005.037