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突出創(chuàng)新能力培養(yǎng)構(gòu)建物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系的論文
【摘 要】以突出創(chuàng)新思維、創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)為主線，構(gòu)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系，實(shí)現(xiàn)了物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中四個(gè)方面的實(shí)質(zhì)性轉(zhuǎn)變，為學(xué)生全面發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】物理實(shí)驗(yàn) 創(chuàng)新能力 研究探索 課題
一、遵循認(rèn)知規(guī)律，實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容科學(xué)分級(jí)
遵循學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的原理結(jié)構(gòu)、知識(shí)綜合程度，將實(shí)驗(yàn)分為基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和研究性實(shí)驗(yàn)，形成從基礎(chǔ)到前沿逐級(jí)提高的四級(jí)物理實(shí)驗(yàn)課程新體系。
1．一級(jí)物理實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)調(diào)“三基”培養(yǎng)。
著重培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性，獲得實(shí)驗(yàn)物理學(xué)的基本知識(shí)和技能，建立科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本思維方式，培養(yǎng)運(yùn)用物理規(guī)律解決實(shí)際問題的基本能力。其實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要包括基本物理量的測(cè)量、基本實(shí)驗(yàn)儀器的使用和基本方法的訓(xùn)練，是大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的入門級(jí)實(shí)驗(yàn)。
2．二、三級(jí)實(shí)驗(yàn)是綜合與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)調(diào)知識(shí)運(yùn)用與技能提高。
綜合性實(shí)驗(yàn)包含知識(shí)綜合、方法綜合和儀器結(jié)構(gòu)綜合等，目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)踐能力，提高動(dòng)手能力和解決問題能力。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包括激光全息攝影、傳感器等。在學(xué)生掌握了一定的實(shí)驗(yàn)技能、方法的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。項(xiàng)目可以是原實(shí)驗(yàn)裝置上的內(nèi)容延拓，或是獨(dú)立的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課題。學(xué)生根據(jù)要求及操作提示，查閱并理解文獻(xiàn)、資料，設(shè)計(jì)方案并在教師指導(dǎo)下完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。通過設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生在成功與失敗中得到鍛煉，體驗(yàn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)中啟迪心智的感悟，切實(shí)領(lǐng)會(huì)物理規(guī)律的真諦。
3．四級(jí)實(shí)驗(yàn)為研究創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)調(diào)思維、意識(shí)的創(chuàng)新突破。
以培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維和研究探索能力為目標(biāo)，在獨(dú)立環(huán)境下完成課題研究過程。研究課題緊密聯(lián)系物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)，圍繞實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)過程等組織研究課題。如“全息干版自動(dòng)存取器”，“干涉圓環(huán)條紋變化計(jì)數(shù)器”等。通過前三級(jí)實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生熟悉課題背景知識(shí)，明確課題研究目標(biāo)，但對(duì)研究項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、裝置構(gòu)造及功能的實(shí)現(xiàn)模式等都是未知的，正是這種“未知”引發(fā)學(xué)生極大的研究興趣，也正是這種“未知”促使學(xué)生的思維空前活躍，在擺脫教材“框架”限制后，學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識(shí)凸現(xiàn)，并在其研究成果中得到很好地體現(xiàn)。幾年來，我們努力探索研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)規(guī)律，構(gòu)建創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)，成效明顯，得到教學(xué)主管部門的肯定和支持，同時(shí)也受到學(xué)生的普遍歡迎。在實(shí)驗(yàn)環(huán)境和政策環(huán)境的支持下，研究創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)迅速發(fā)展，并成為我校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)一大亮點(diǎn)。
二、利用網(wǎng)絡(luò)資源，實(shí)現(xiàn)教學(xué)空間信息化轉(zhuǎn)變
打贏信息化條件下的現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)，是軍隊(duì)信息化建設(shè)當(dāng)務(wù)之急，也對(duì)高校培養(yǎng)信息化軍事人才提出了迫切要求。幾年來，理化實(shí)驗(yàn)室以以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為支撐，以實(shí)驗(yàn)、技能資源共享為手段，逐步建立物理空間、虛擬空間和網(wǎng)絡(luò)空間相互嵌套的立體結(jié)構(gòu)體系，實(shí)現(xiàn)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)空間信息化。
1．物理空間是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主載體。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器、設(shè)備等硬件環(huán)境構(gòu)成實(shí)驗(yàn)教學(xué)的物理空間。實(shí)驗(yàn)室自組建以來，教學(xué)規(guī)模不斷擴(kuò)大，儀器設(shè)備不斷更新。現(xiàn)有教學(xué)面積1500平方米，實(shí)驗(yàn)教學(xué)位450個(gè)，實(shí)驗(yàn)儀器1000余臺(tái)（套），實(shí)驗(yàn)教學(xué)專用計(jì)算機(jī)50臺(tái)，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供可靠的硬件支持。
2．虛擬仿真實(shí)驗(yàn)構(gòu)成教學(xué)虛擬空間。
物理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室配備計(jì)算機(jī)21套，3D仿真開發(fā)工作站1套，服務(wù)器1臺(tái)。實(shí)現(xiàn)了物理實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)，開設(shè)經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)31項(xiàng)，近代物理實(shí)驗(yàn)26項(xiàng)。學(xué)生通過該系統(tǒng)可完成課前預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作、課后復(fù)習(xí)等學(xué)習(xí)活動(dòng)；實(shí)現(xiàn)課堂講授、交互討論、報(bào)告講評(píng)等教、學(xué)互動(dòng)功能；有利于自主開發(fā)，為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、探索性實(shí)驗(yàn)提供強(qiáng)大的虛擬平臺(tái)。
3．網(wǎng)絡(luò)空間實(shí)現(xiàn)信息資源共享。
網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)以計(jì)算機(jī)技術(shù)為支撐，由局域網(wǎng)構(gòu)成實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，直接實(shí)現(xiàn)資源共享、信息交換和信息服務(wù)。我們依托校園網(wǎng)，將教學(xué)視頻、實(shí)驗(yàn)課件等置于網(wǎng)上，學(xué)生可在校園網(wǎng)任一終端自主學(xué)習(xí)。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)空間的信息化真正做到了實(shí)物實(shí)驗(yàn)、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)和網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)“三位一體”，實(shí)現(xiàn)了實(shí)物—虛擬—網(wǎng)絡(luò)之間的有序重組和無限延伸，為學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供了信息化實(shí)驗(yàn)空間。
三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法實(shí)現(xiàn)多元化
隨著實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系的不斷完善，逐漸淘汰單一的課堂教學(xué)模式。結(jié)合我校實(shí)際狀況，采用課堂、課余相結(jié)合，開放式、自主式、研究式教學(xué)相融合，突出自主創(chuàng)新，強(qiáng)調(diào)能力提升。
1．演示實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。
演示實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菍?duì)學(xué)生進(jìn)行基礎(chǔ)物理學(xué)知識(shí)的普及，為學(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課打基礎(chǔ)。演示實(shí)驗(yàn)使抽象理論直觀化、真實(shí)化和生動(dòng)化，在拓展知識(shí)面、培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析和解決問題能力，特別是激發(fā)學(xué)生對(duì)自然現(xiàn)象、物理知識(shí)的興趣方面具有事半功倍的效果。
2．基礎(chǔ)性和綜合性實(shí)驗(yàn)實(shí)行全面開放。
一是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容開放，實(shí)行必做和選做實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，為學(xué)生提供進(jìn)一步探索的空間；二是實(shí)驗(yàn)時(shí)間開放，學(xué)生自選實(shí)驗(yàn)時(shí)間和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，調(diào)動(dòng)了學(xué)習(xí)主動(dòng)性；三是實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ介_放，從單純實(shí)物實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為實(shí)物與虛擬實(shí)驗(yàn)相結(jié)合；四是實(shí)驗(yàn)過程開放，教師進(jìn)行簡(jiǎn)要啟發(fā)和引導(dǎo)，對(duì)實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)做必要提示，學(xué)生力爭(zhēng)獨(dú)立解決實(shí)驗(yàn)問題，完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。
3．設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)強(qiáng)調(diào)自主。
設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的高級(jí)階段。學(xué)生根據(jù)所學(xué)的理論知識(shí)，在教師的引導(dǎo)下自選實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，檢索文獻(xiàn)資料，提交課題報(bào)告。促進(jìn)了理論與實(shí)踐、創(chuàng)新設(shè)計(jì)與動(dòng)手操作的緊密結(jié)合。教師組織學(xué)生進(jìn)行方案論證和交互討論，引導(dǎo)學(xué)生分析解決問題。掌握科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法，最大限度地激發(fā)學(xué)生的智慧潛能，實(shí)現(xiàn)從“教我學(xué)”到“我會(huì)學(xué)”的轉(zhuǎn)變。
4．研究性實(shí)驗(yàn)注重創(chuàng)新和啟迪心智。
從06年開始，實(shí)驗(yàn)室在05、06和07級(jí)學(xué)生中開展課題研究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)，共有370余名學(xué)生自愿報(bào)名參加，完成研究課題87項(xiàng)。經(jīng)過成果答辯和專家評(píng)審，共評(píng)出優(yōu)秀成果31項(xiàng)，對(duì)成績(jī)優(yōu)秀者，均報(bào)請(qǐng)教學(xué)主管部門給予實(shí)驗(yàn)課筆試免考獎(jiǎng)勵(lì)。這一活動(dòng)著眼于“小”處，得益于“大”處，對(duì)學(xué)生科研能力的初步形成具有一定的促進(jìn)作用。
四、實(shí)驗(yàn)考核側(cè)重操作實(shí)踐
從四個(gè)方面對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰M(jìn)行考核：一是平時(shí)成績(jī)，根據(jù)平時(shí)實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)定；二是筆試成績(jī)，根據(jù)期末實(shí)驗(yàn)筆試結(jié)果評(píng)定；三是虛擬實(shí)驗(yàn)成績(jī)，根據(jù)虛擬實(shí)驗(yàn)的完成情況評(píng)定；四是創(chuàng)新評(píng)價(jià)，根據(jù)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)有獨(dú)到創(chuàng)意進(jìn)行評(píng)定，這是實(shí)驗(yàn)考核的創(chuàng)新點(diǎn)。
平時(shí)實(shí)驗(yàn)成績(jī)占總成績(jī)的50%。每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目按五級(jí)分制計(jì)分，采用“1-2-2”比分制的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，即預(yù)習(xí)報(bào)告1分、現(xiàn)場(chǎng)操作2分、正式報(bào)告2分。期末筆試成績(jī)占總成績(jī)的40%。期末組織學(xué)生進(jìn)行閉卷實(shí)驗(yàn)筆試，對(duì)課題研究獲得優(yōu)秀成績(jī)者免試。虛擬實(shí)驗(yàn)成績(jī)占總成績(jī)的10%。創(chuàng)新評(píng)價(jià)是我們實(shí)驗(yàn)考核方式的一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)。若學(xué)生在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中有獨(dú)到的見解，就應(yīng)給予創(chuàng)新評(píng)價(jià)，給予實(shí)驗(yàn)成績(jī)加分或全期實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)優(yōu)的獎(jiǎng)勵(lì)。
參考文獻(xiàn)：
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[2]李曄，王斌科，付振堂.PBL使學(xué)習(xí)發(fā)生在問題的解決過程之中[J].石家莊：教育經(jīng)濟(jì)研究，2008，（11）：75-76.
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