物理类专业实践教学中学生创新能力的培养与实践

2020-04-17齐春桥季长清部德才

高教学刊 2020年1期

齐春桥　季长清　部德才

摘要：文章介绍了大连大学物理科学与技术学院物理类专业实践教学中加强大学生创新能力培养的经验和做法。重点介绍了“323”创新能力培养模式的内涵和培养途径，将物理类专业实践教学体系重新定义基本能力、专业能力和综合能力三个层次，重点搭建了大学生创新创业平台，实现了第一课堂与第二课堂的交叉融合。经过几年的探索和实践，我们在学生创新能力培养和师资队伍建设上取得了一定成效，达到了预期效果。

关键词：物理类;专业实践教学;创新能力;创新平台

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2020）01-0030-03

Abstract： This paper introduces the experience and practice of strengthening the innovative ability of college students in the practical teaching of physics majors in the School of Physics Science and Technology of Dalian University. The paper introduces the connotation and training methods of the "323" innovative ability training mode， and redefines the basic skills， professional ability and comprehensive ability of the physical professional practice teaching system， focusing on building the innovation and entrepreneurship platform for college students and realizing a cross-integration the first and he second class. After several years of exploration and practice， we have achieved certain results in the cultivation of students' innovative ability and the construction of the teaching staff， and achieved the expected results.

Keywords： Physics; professional practical teaching; innovation ability; innovation platform

深化高等学校创新创业教育改革，是国家实施创新驱动发展战略、促进经济提质增效升级的迫切需要，是推进高等教育综合改革、促进高校毕业生更高质量创业就业的重要举措。为解决学生存在懂知识、会实验，创新能力不强的问题，我们提出在物理类专业实践教学中加强“创新能力”培养的建设思路，原有教学模式已经不能适应创新人才培养的要求，主要表现在：

首先，实践教学创新能力培养课程体系不健全，内容针对性不强，教学方法比较传统，考核手段和评价方式比较单一。

其次，创新能力培养过程中对第二课堂重视不够，第二课堂与第一课堂脱节，没有有机地融合。

第三，教学与科研联系不紧密，教师科学研究对学生创新能力培养支撑不够，创新氛围不浓，创新教育平台缺乏。

第四，教师开展创新教育主动性不强，创新实践教学队伍建设薄弱。

一、大学生创新能力培养的内涵

（一）明确人才培养定位与创新能力培养目标

我校办学定位是培养“会做人、能做事，会学习、能创新”，具有高度社会责任感、创新创业精神、实践能力的高素质应用型人才。学院专业培养目标为培养具有良好的科学和人文素养、系统的基础理论知识、过硬的专业实践能力、较强知识更新和较广泛的科学技术适应能力的高素质应用型人才。

创新能力培养目标就是将立德树人作为根本任务，主动适应经济发展新常態，以推进素质教育为主题，以提高人才培养质量为核心，以完善条件和制度保障为支撑，强调学生“创新能力”的提高。按照学校定位和专业人才培养目标，在专业能力培养的基础上，在物理类专业实践教学中提高学生创新精神、创新意识和创新能力。

（二）构建提高大学生创新能力的“323”培养模式

“323”培养模式，就是分析社会对人才的需求，结合实际情况，在实践教学中，打破学科和专业界限，更新培养理念，重构实践课程体系，创新运行机制，改革评价方式，搭建创新能力培养平台，营造良好的创新教育生态环境。该模式紧紧围绕学生创新能力培养这一中心主线，重新定位了“3个层次”实践教学体系，建设以实验为主的第一课堂和以创新实践为主的第二课堂“2个课堂”，重点搭建创新实践“3个平台”。

（三）创新能力培养的有效途径

通过依托物理国家级实验教学示范中心、专业实验室、校企共建实验室和实习实训基地，强化实践教学环节，培养学生过硬的专业实践能力;通过设立专项经费资助大学生创新性实验及创新创业训练项目，建设开放实验室和创新工作室，鼓励学生创新实践，培养学生创新精神和创新能力;通过社会服务，培养学生团队精神、规则意识和社会责任感。

二、创新能力培养主要措施

（一）改革教学内容、教学方法与考核方式

1. 重新定位“3个层次”实验教学体系

根据专业培养方案，在专业能力培养的基础上，打通学科和专业限制，重新定位基本能力、专业能力和综合能力的“3个层次”实践教学体系。“基本能力”的培养主要通过基础实验和不低于18学时的研究设计性实验实现;“专业能力”的培养主要通过专业实验、学年论文、专业实习和不低于40学时的综合性实验实现;“综合能力”的培养主要通过毕业论文（设计）、创新创业训练和各种竞赛实现。

2. 通过多种渠道凝练教学内容，将教学内容与科研、企业和社会应用相融合

坚持实践教学内容与科研、企业和社会应用相融合，充分挖掘和充实创新教育资源。

（1）由日常生活挖掘提炼：教师根据生活实际提炼了《多功能球球碰撞实验》等多个研究设计性实验;通过学生挖掘、教师提炼，形成了“基于移动网络的大学生科技竞赛评分系统”等多个创新创业训练项目。这些新颖而实用性较强的内容，能引起学生兴趣，激发创新意识。

（2）由企业技术研发项目分解：企业工程师将研发的项目分解后形成毕业论文（设计）题目和创新创业训练项目。如《激光甲烷遥测仪消除光学噪声设计》等题目和“基于Flash的华禹建设集团网络电子报纸”等项目，学生既做了研究，又了解和服务了企业。

（3）由科研内容物化：教师将研究内容物化《低温等离子体实验》等多个专业综合性实验，“铁掺杂介孔二氧化钛的制备及其性能研究”等多个创新创业训练项目。教师以纳米磁性液体特性的测量为主创建了“远程控制实验室”，衍生了《特殊液体表面张力系数的测量》等研究设计性实验。这些实验和训练项目内容新颖，贴近前沿，给学生一定的探索空间，有利于挖掘学生潜能和发挥学生创造力。

3. 改革教学方法和考核方式

针对不同层次实践教学采用不同的教学方法。如在“研究设计性实验”中采用研究式、答辩式教学方法;在创新创业训练中采用“学生讲课、互帮互学，以老带新、以高带低，学生互教”的训练形式。

不同层次教学内容采用不同考核方法。如研究设计性实验考核是按照“方案设计、操作测量、课程论文、公开答辩”四步骤进行;创新创业训练考核是通过学生撰写专题报告、论文、专利等进行。

“3个层次”的实践教学体系，通过多渠道凝练教学内容，采用以学生为主，教学互动的多元化教、考模式，改变了传统教学和考核内容、方法过于统一、缺乏个性的弊端。

（二）实现两个课堂的有机融合，将创新教育融入专业实践教学全过程

第一课堂以物理国家级实验教学示范中心和专业实验室为主。第二课堂以沁苑网络多媒体工作室、磁性液体研发工作室、业余无线电工作室、光电信息技术工作室和双晶工作室，辽宁省光电信息技术工程实验室，2个校企合作实验室（中心），8个签约校外实习实训基地和多个教师科学研究室（工作室）为主。两课堂的建设，强调“教师与学生、理论与实践、课内与课外、教学与科研”的有机融合，强调创新教育与专业教育的有机结合，强调第二课堂与第一课堂的有机融合。制定教师创新创业教育津贴、学生创新学分和科研奖励激励等制度，将创新能力培养纳入教学主渠道，营造良好的创新教育生态环境。

（三）搭建创新实践三平台，营造创新氛围，提供创新条件

1. 开放式实验教学体系的网络化信息管理平台

建设了资源丰富的网络化教学实验室，将翻转课堂教学模式引入实验教学中，学生根据学习计划，自主选择实验时间、项目和教师，实现了开放式实验教学模式。学生在局域网、校园网通过科教结合智能实验平台，实施远程操作实验室中的仪器，节省了教学资源，实现了学生独立思考、自我训练，增强了学生从事实验研究、参与科研的兴趣。

网络化的信息管理平台，还具有数据处理和质量监控等智能化管理功能。这些功能的使用，提高了实践教学水平和管理效率。

2. 学科相互渗透交叉融合的创新技术平台

以创新能力培养为主线，以学生竞赛和教师科研为驱动，搭建以“工作室”等为载体的学科相互渗透交叉融合的创新实践平台。强调学生为主体，教师为引导，项目为驱动，学生既是项目开发者，又是成果受益者，从两方面得到锻炼与提高。

应用计算机、等离子体、无线电等科学技术，形成多学科交叉融合的综合性训练，提高了学生独立思考、探索和解决问题的综合能力。

3. 校企合作共建创新科技实践平台

以“辽宁省光电信息技术工程实验室”（省重点）、“光电工程联合实验室”（与中山联合光电科技股份有限公司共建）、“辽宁省微波光电子工程研究中心”（与大连艾科科技开发有限公司共建）、实践基地和教师研究室等为主开展大学生科技创新实践，实现校企融合、科研与教学融合。细分教师研究和企业研发方向，开展大学生创新创业训练和学术竞赛。专业实行导师制，每位导师指导4-6位新生，引领学生尽早地了解学科前沿、走进科研室，实现通过科研促进教学，提高学生科学素质和科学精神的目的。

校企双方通过优势互补，既让学生提前了解企业、提高了科技探究兴趣，又增强了企业竞争力。近二年来已有5名企业工程师指导了15名学生的毕业论文（设计）。

三、实践成效

（一）人才培养质量显著提高

学生高质量就业率逐年提高，毕业生受到用人单位普遍欢迎。麦可思数据有限公司对用人单位调查数据显示，用人单位对毕业生表现满意率100%。3名学生实现了自主创业，3项创业孵化项目在建。我院学生竞赛获奖人次数比例数和“大创计划”项目立项比例数均保持在学校前2位，学生第一作者发表论文18篇（其中EI检索4篇，ISTP检索1篇），学生参与申请专利和软软件著作权25项，学生无线电测定向获奖33项（省级22项，市级11项）。

（二）建设了一支高水平实践教学师资隊伍

教师讲课大赛获奖 6项（省部级4项），获教学成果奖23项（省部级11项），出版实验教材3部在学校使用（国家级1部，省级1部），发表教改论文22篇，获专利与软件著作权35项，获辽宁省教育软件比赛奖11项。实践教学相关教改立项41项（国家级5项，省级6项），相关科研项目立项18项（国家级6项，省级9项），全国青少年定向锦标赛优秀裁判员等奖励22项。

（三）社会服务

受市体育总会和市无线电测向定向运动协会委托，制定了《市无线电裁判员考核办法及标准》并在执行。承办“市大、中学生无线电测定向大赛”等活动12项，累计6000多人次参加。连续八年较好地完成了区中考物理实验操作加试的监考任务。这些活动既实践了学生所学的知识，又培养了学生团队精神和规则意识，更增强了学生的社会责任感。

2018年第1期《实验技术与管理》（中文核心期刊）封面报导了我们的实验中心，学院多次在全国会议上发表主题发言，兄弟院校的老师和教学指导委员会委员在考查我院实践教学后给予了较高的评价。有上万人次参观访问物理演示大厅，受到社会人士广泛好评。

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