基于创新实践人才培养的物理实验教学改革

张磊磊 吴铭 王莉 宋昭远

[摘 要] 大学物理实验是理工科各专业学生实验训练的基础及开端，是培养学生创新实践能力的重要实训课程。针对当前大学物理实验教学中存在的问题，改革教学内容、教学方法和教学手段，树立先进的设计性、综合性创新实验教育理念，建立完善、先进的实验教学体系。同时，建设与改革相结合、理论与实验相结合、传统与现代相结合、基础与应用相结合、课内教学与开放教学相结合、教学与工程实践相结合，积极开展实验教学培训，以实验内容和实验方法改革作为突破口，研究如何激发学生主动思考和动手的积极性，进而提高学生的实践创新能力。

[关键词] 物理实验;教学改革;创新实践;实践教学

[基金项目] 2018年度辽宁省教育厅普通高等教育本科教学改革研究项目“构建以创新实践型人才培养为导向、学生为中心的开放式物理实验教学模式——翻转课堂”（辽教办〔2018〕165号）

[作者简介] 张磊磊（1983—），男，山东潍坊人，博士，辽宁石油化工大学理学院物理实验教学中心主任，副教授，主要从事教学与实验室管理工作。

[中图分类号] G642.0    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2021）34-0075-04   [收稿日期] 2021-05-10

一、引言

大学物理实验是理工类院校的必修课，对培养学生的探索、创新、求知精神具有不可代替的作用[1]。随着教育改革的不断发展，传统的物理实验教学模式的弊端逐渐显现。目前高校毕业生自主获取知识的能力差、创新能力不强。如何创建创新型人才培养模式以适应新时期对创新型人才的需求，是摆在广大教育工作者面前的问题[2]。2006年11月，教育部《关于全面提高高等教育质量的若干意见》指出，要强化实践育人环节，“加强实验室、实习实训基地、实践教学共享平台建设，重点建设一批国家级实验教学示范中心、国家大学生校外实践教育基地、高职实训基地。加强实践教学管理，提高实验、实习实训、实践和毕业设计（论文）质量。”[3]物理实验室是本科教学实践育人环节的重要场所，实验教学的水平与人才培养质量密切相关[4]。

物理实验室的建设与改革对于理工科院校来讲尤为重要，它紧密围绕各专业的培养方案开设不同类型的实验，为学生提供实践场所，锻炼学生发现问题、解决问题的能力。因此，国家及各高校对本科实验室的建设与教学模式改革越来越重视，投入大量经费建设本科教学实验室。近年来国内高校物理实验室的硬件水平有了大幅度提高，实验教学也向着以学为本”的模式改革。学生自主学习实验、查找资料的同时，必然会接触各种综合知识、前沿知识，有利于培养学生独立解决实际问题的能力和创新精神，全面提高学生的综合素质，适应科技信息时代对人才的要求，具有广阔的应用前景[5，6]。

二、大学物理实验教学现状

（一）“重教轻学”现象严重

重教轻学，即全面重视教师的教，轻视学生主动的学。我校的实验教学主要包括三个环节，即课前预习、课堂实验和课后评价。在课堂环节，教师担当实验教学的主角，而学生在实验教学中扮演观众。在实际动手操作时，大都是由教师进行实验演示，学生仅仅是模仿，即使不理解实验原理，也可以完成实验。这种实验教学模式仅仅让学生机械地重复教师的操作，忽视了学生的能动性和创新性，对学生创新思维和动手能力的提高带来极大的阻碍。此外，学生在课前环节往往是从教科书中摘抄预习报告，不求甚解，教师对学生实验能力的评定只能依据实验报告，而实验报告中不确定因素太多，且存在实验报告相互抄袭的现象。

（二）实验内容陈旧

由于教学理念问题，我国高校存在重理论轻实验现象，认为实验是理论教学的辅助手段。再加上各高校经费不足，造成了高校对物理实验教学重视不足，导致实验设备陈旧、实验内容单一。我校同样存在这样的问题，学生只是在重复一些旧的实验，与高速发展的高科技社会明显脱轨，不利于学生实践能力和创新能力的培养，这也就背离了通过物理实验培养学生综合思维能力的初衷。

（三）共享平台建设不足

实验室开放平台建设不足，实验室资源在非课时段闲置，极大浪费了相应资源。当今社会对创新实践人才的需求量日益增大，竞赛类项目如雨后春笋般涌现，学生和教师对大学物理开放实验室的需求也越来越迫切。然而，我校物理实验中心的物理实验室仅对开课学生开放。

综上，我校物理实验中还存在很多问题，这些问题已经深深影响到了今后的发展。通过大学物理实验提高学生的创新能力、探索精神和求知欲望，我们还有很多的路要走。因此，对物理实验教学模式的改革与探索迫在眉睫。

三、培育创新实践思维的大学物理实验教学改革

（一）改革大学物理实验课程体系

实验教学中心针对不同层次、不同专业的学生，以能力培养为主线，重新整合实验内容，彻底打破过去按力、热、电、光等学科设置实验项目的界限，依据教学目标、实验难易程度，以及对学生实验知识、技能的要求等，构建一个由浅入深、从基础到前沿、从接受知识到培养综合能力逐级提高的分级教学模式，打造和建设五个实验教学平台。这五个实验教学平台为：基础物理实验（含预备实验）平台、综合与近代实验平台、设计研究性实验平台、演示实验与创新基地平台、实验教学网络平台。

实验教学中心以上述五个平台为依托，形成以物理实验为主干，以演示实验为辅助的自主、开放分级式物理实验教学体系（第一级基础型实验，第二级提高型实验，第三级综合型实验，第四级设计、研究创新型实验）。该实验教学体系既注重基础性，又突出实践性，体现出综合性、先进性和创新性。

（二）实践教学综合管理平臺的完善与建设

实践教学综合管理平台是2017年由物理实验中心与校网络中心联合开发的智能化实验选课系统，电脑与手机（App）均可使用。该平台具备实验选课、预习、书写数字化实验报告、考核评价等多项功能。为了改变以往“重教轻学”的实验教学模式，着重突出学生在实验教学过程中的主体地位，在现有网络平台的基础上，补充一些引导内容，设置一些问题情景，激发学生的探究兴趣，并通过完善课件、设备介绍、虚拟仿真等方式，调动学生课前主动学习的积极性，帮助学生形成良好的自主学习能力，为培养学生的终身学习能力打下坚实的基础。