提高学生工程实践能力和团队合作能力的探索

陈余行

摘 要：分析了目前大学物理实验教学模式在培养学生工程实践能力方面不足的原因，结合工科大学的人才培养特点和模式，探讨了如何在物理实验阶段培养学生的工程实践能力和团队合作能力，使物理实验课程更好地嵌入工科大学各专业的人才培养体系。

关键词：大学物理实验 工程实践能力 团队合作

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）10（c）-0-02

大学物理实验是学生进入大学后受到系统实验方法和实验技能训练的开端，是大学生实践教学中的重要环节，是对理工科类各专业学生进行科学实验基本训练的一门必修基础课程。它使学生通过实验学习物理思想、物理实验的方法与技能，初步掌握科学实验的基本思想方法和工作方法，增强科学实验的能力，为今后的学习和工作奠定良好的实验基础，对于培养大学生的实践能力和创新能力有着不可替代的作用。本文根据我校的人才培养定位和“新工科”建设的要求，结合工科大学的人才培养特点和模式，探讨了如何在基础的物理实验阶段培养学生的工程实践能力，使物理实验课程更好地嵌入工科大学各专业的人才培养体系。

1 当前物理实验教学体系和教学内容及其在培养学生工程实践能力和团队合作能力方面的不足

目前，笔者学校的大学物理实验经过多年的教学改革实践，采用三级教学即基础实验、综合实验和设计性实验3个环节的的教学体系。

基础实验为基本物理量的测量和基本仪器的使用，主要为预备性、基础性实验。实验的目的主要是让学生学习和掌握基本物理量的测量、基本仪器的调节和使用，并让学生逐步领会怎样做好实验、分析处理数据、书写实验报告等，使学生受到严格的基础训练，为他们养成良好的科学实验素养打下基础。

综合实验为实验测量方法和实验技术的学习，其目的主要是使学生掌握物理实验的测量方法、主要仪器设备的使用及常用物理量的测量等，在通过实验巩固加深理解物理知识的同时，提高学生综合应用多种实验技术、实验方法和实验仪器的能力，进一步提高学生的实验技能和科学素养。

设计性实验是实验教师在学生具备综合实验知识及能力之后，提出一些有利于启发创新思维、有科研性质的实验课题， 让学生自主进行设计并完成的实验。设计性实验的目的是使学生运用所学的实验知识和技能， 在实验方案的设计、测量仪器的选择、测量条件的确定等方面受到系统的训练，培养学生独立的科学实验能力和创新能力。

这种实验教学体系打破了普通物理实验中力、热、电、光等类别之间的界限 ，建立了真正以学生为主体，以教师为主导，分层次、模块化、全面开放的物理实验教学体系，是对传统物理实验教学的一次突破和超越。但是，随着科技的进步和相关学科产业的升级，特别是相对于“新工科”建设的要求，当前物理实验教学体系和教学内容在培养学生工程实践能力和团队合作能力方面开始体现出一些不足，导致物理实验教学与现在的工科人才的培养目标存在一些脱节。

目前物理实验在内容上主要有以下3种类型。

1.1 应用性实验

根据物理原理导出的测量关系式，以物理测量为基础，对事物的某种特性或参量進行测定的实验，如三棱镜顶角的测量、牛顿环等。

1.2 验证性实验

对某一物理理论或物理假设进行检验的实验，如验证光栅衍射的光栅方程、弹簧振子的简谐振动实验等。

1.3 探索性实验

要求采用一定的物理实验手段去了解尚未认识的事物的内在特性或规律，如棱镜色散的研究，液体中粘滞现象的研究等。

在课程中，为了培养和提高学生的实验技能和科学素养，应当让学生对3种类型的实验都有所接触，但是对不同学科的学生课程应适当调整这3种实验类型的比例，适时调整实验的侧重点，这样才能与学生专业所要求的该学科及相应层次的人才培养的目标更好地匹配。

2 对目前教学体系和教学内容改进的一些思考

时代在前进，科学在发展，社会对人才的要求在提高，国家也提出了“新工科”的建设要求，大学物理实验必须以学生为主体，以社会需要为导向，着重培养大学生的实践能力和创新能力，提高学生的团队合作意识和能力[1-4]。通过多年的教学实践观察发现，要实现达到这一目标，就必须对现有的教学体系和内容进行一些必要的改进。

对于工科学生而言，在实验内容的设置和教学体系的环节上应当注意以下两点改进。

2.1 适当增大应用性实验的比例设置

应用性实验的特点决定了这是学生利用理论知识进行实践活动的最直接的实验，是培养学生工程实践能力，进行实践操作和方法训练的最快捷、最简单、最有效的方式。而从社会的现实来看，工科院校学生的实践操作能力与就业存在密切的关系，体现着社会发展的需要。对企业而言，需要的是遇到问题马上就能解决的人才，企业界十分重视学生的创新能力和实践工作业绩。对学生尤其是工科学生而言，要增强就业竞争力，重要的就是在校期间努力培养自身的综合能力尤其是实践操作和创新能力，理论学习所积累的知识只有通过实践才能转变成人的能力，进而提高人的素质；而素质中最为根本的是实践操作能力与创新能力。学校如果培养的学生缺乏实践能力与创新能力，学生在社会上就缺乏竞争力，所以工程实践能力是考核工科素质教育成效的关键指标，是检验学习效果的依据。实践操作能力的强弱是一个人能否成才的重要标志，对工科学生而言，要力求避免出现“高分低能”的现象，因此，进行大量的应用性实验的训练是非常必要的，同时应当注重新技术在实验中的应用，例如，传统的某些测量手段可以用先进的传感器测量替代，这样可以更好地提高学生的工程实践能力，因为，在工程实践中新科技的应用是最为广泛的。

2.2 设计性实验中应在注重培养学生创新能力的同时，注意培养学生的团队意识

对企业而言，个人的能力出色固然重要，但成功更多是源于团队合作，因此，对工科学生而言，在实验中除了培养和提高工程实践能力和创新能力外，还应加强团队意识，培养和提高自己的团队合作能力。在设计性实验阶段，学生的实验水平和知识水平都已经有了一定基础，具备了深入研究的前提，但是同时设计性实验的难度也相应的提高了，有些已经比较接近于科研课题，学生通过设计性实验中的任务分析、方案制定、制作实施、系统调试、指标测试、性能改进和报告撰写等全过程的实践和攻关，既能把所学的理论知识加以综合运用，又能把研究视野扩展到相关的知识领域和接触一些先进的元器件并加以运用。动手实践的能力得到实实在在的训练，发现问题和处理问题的能力会有实质性的提高，创新素质在这种潜移默化的过程中得以形成和提升。同时，由于有的设计性实验难度较大，指导教师可以让多名学生以课题小组的形式开展实验，为小组内每个学生分配各自的任务，在实验操作阶段，根据实施方案，课题小组内每位同学既分工负责各自的任务，又相互配合，这种方式有助于培养其责任感和团队精神。

3 结语

大学物理实验课程教学改革是一项长期的任务，尤其是现在“新工科”建设的背景下，实验的教学改革更是凸现必要性和紧迫性。因此我们需要不断更新教学内容、改进教学体系，优化教学模块，以社会需要为导向，着重培养大学生的实践能力和创新能力，提高学生的团队合作意识和能力，培养学生善于思考、勇于创新的精神，为学生今后的可持续发展打下了坚实的基础。

参考文献

[1] 左铁镛，林忠钦.工程实践教育必须加强[J].实验室研究与探索，2010，29（1）：1-5.

[2] 冯其红，胡伟，王增宝.改革实验教学模式培养大学生的工程实践能力[J].实验室研究与探索，2013，32（2）：130-132.

[3] 于化东.加强实践教学环节提高大学生创新实践能力[J].中国高等教育，2010（21）：23-25.

[4] 何永凡，周红，周晓兵，等.利用大学物理实验平台培养学生实践创新能力[J].实验技术与管理，2016，33（6）：180-183.