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突出創(chuàng)新能力培養(yǎng)構(gòu)建物理實驗教學(xué)新體系的論文
【摘 要】以突出創(chuàng)新思維、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)為主線，構(gòu)建實驗教學(xué)新體系，實現(xiàn)了物理實驗教學(xué)中四個方面的實質(zhì)性轉(zhuǎn)變，為學(xué)生全面發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】物理實驗 創(chuàng)新能力 研究探索 課題
一、遵循認(rèn)知規(guī)律，實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容科學(xué)分級
遵循學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，根據(jù)不同實驗項目的原理結(jié)構(gòu)、知識綜合程度，將實驗分為基礎(chǔ)性實驗、綜合性實驗、設(shè)計性實驗和研究性實驗，形成從基礎(chǔ)到前沿逐級提高的四級物理實驗課程新體系。
1．一級物理實驗為基礎(chǔ)性實驗，強調(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)度和實驗操作的規(guī)范性，獲得實驗物理學(xué)的基本知識和技能，建立科學(xué)實驗的基本思維方式，培養(yǎng)運用物理規(guī)律解決實際問題的基本能力。其實驗內(nèi)容主要包括基本物理量的測量、基本實驗儀器的使用和基本方法的訓(xùn)練，是大學(xué)物理實驗的入門級實驗。
2．二、三級實驗是綜合與設(shè)計性實驗，強調(diào)知識運用與技能提高。
綜合性實驗包含知識綜合、方法綜合和儀器結(jié)構(gòu)綜合等，目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合實踐能力，提高動手能力和解決問題能力。實驗項目包括激光全息攝影、傳感器等。在學(xué)生掌握了一定的實驗技能、方法的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生進行設(shè)計性實驗。項目可以是原實驗裝置上的內(nèi)容延拓，或是獨立的設(shè)計性實驗課題。學(xué)生根據(jù)要求及操作提示，查閱并理解文獻、資料，設(shè)計方案并在教師指導(dǎo)下完成實驗內(nèi)容。通過設(shè)計性實驗教學(xué)，學(xué)生在成功與失敗中得到鍛煉，體驗科學(xué)實驗中啟迪心智的感悟，切實領(lǐng)會物理規(guī)律的真諦。
3．四級實驗為研究創(chuàng)新性實驗，強調(diào)思維、意識的創(chuàng)新突破。
以培養(yǎng)創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維和研究探索能力為目標(biāo)，在獨立環(huán)境下完成課題研究過程。研究課題緊密聯(lián)系物理實驗課程教學(xué)，圍繞實驗裝置、實驗方法、實驗過程等組織研究課題。如“全息干版自動存取器”，“干涉圓環(huán)條紋變化計數(shù)器”等。通過前三級實驗課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生熟悉課題背景知識，明確課題研究目標(biāo)，但對研究項目的設(shè)計、裝置構(gòu)造及功能的實現(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驗教學(xué)規(guī)律，構(gòu)建創(chuàng)新實踐平臺，成效明顯，得到教學(xué)主管部門的肯定和支持，同時也受到學(xué)生的普遍歡迎。在實驗環(huán)境和政策環(huán)境的支持下，研究創(chuàng)新性實驗迅速發(fā)展，并成為我校物理實驗教學(xué)一大亮點。
二、利用網(wǎng)絡(luò)資源，實現(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，是軍隊信息化建設(shè)當(dāng)務(wù)之急，也對高校培養(yǎng)信息化軍事人才提出了迫切要求。幾年來，理化實驗室以以計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為支撐，以實驗、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，實現(xiàn)物理實驗教學(xué)空間信息化。
1．物理空間是實驗教學(xué)的主載體。
實驗教學(xué)儀器、設(shè)備等硬件環(huán)境構(gòu)成實驗教學(xué)的物理空間。實驗室自組建以來，教學(xué)規(guī)模不斷擴大，儀器設(shè)備不斷更新。現(xiàn)有教學(xué)面積1500平方米，實驗教學(xué)位450個，實驗儀器1000余臺（套），實驗教學(xué)專用計算機50臺，為實驗教學(xué)提供可靠的硬件支持。
2．虛擬仿真實驗構(gòu)成教學(xué)虛擬空間。
物理虛擬仿真實驗室配備計算機21套，3D仿真開發(fā)工作站1套，服務(wù)器1臺。實現(xiàn)了物理實驗網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)，開設(shè)經(jīng)典物理實驗31項，近代物理實驗26項。學(xué)生通過該系統(tǒng)可完成課前預(yù)習(xí)、實驗操作、課后復(fù)習(xí)等學(xué)習(xí)活動；實現(xiàn)課堂講授、交互討論、報告講評等教、學(xué)互動功能；有利于自主開發(fā)，為設(shè)計性實驗、探索性實驗提供強大的虛擬平臺。
3．網(wǎng)絡(luò)空間實現(xiàn)信息資源共享。
網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)以計算機技術(shù)為支撐，由局域網(wǎng)構(gòu)成實驗教學(xué)平臺，直接實現(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、實驗課件等置于網(wǎng)上，學(xué)生可在校園網(wǎng)任一終端自主學(xué)習(xí)。
實驗教學(xué)空間的信息化真正做到了實物實驗、虛擬仿真實驗和網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)“三位一體”，實現(xiàn)了實物—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)提供了信息化實驗空間。
三、實驗教學(xué)方法實現(xiàn)多元化
隨著實驗教學(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，強調(diào)能力提升。
1．演示實驗激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。
演示實驗?zāi)康氖菍W(xué)生進行基礎(chǔ)物理學(xué)知識的普及，為學(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)物理實驗課打基礎(chǔ)。演示實驗使抽象理論直觀化、真實化和生動化，在拓展知識面、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)生對自然現(xiàn)象、物理知識的興趣方面具有事半功倍的效果。
2．基礎(chǔ)性和綜合性實驗實行全面開放。
一是實驗內(nèi)容開放，實行必做和選做實驗相結(jié)合，為學(xué)生提供進一步探索的空間；二是實驗時間開放，學(xué)生自選實驗時間和實驗項目，調(diào)動了學(xué)習(xí)主動性；三是實驗?zāi)Ｊ介_放，從單純實物實驗轉(zhuǎn)化為實物與虛擬實驗相結(jié)合；四是實驗過程開放，教師進行簡要啟發(fā)和引導(dǎo)，對實驗注意事項做必要提示，學(xué)生力爭獨立解決實驗問題，完成實驗內(nèi)容。
3．設(shè)計性實驗強調(diào)自主。
設(shè)計性實驗是實驗教學(xué)的高級階段。學(xué)生根據(jù)所學(xué)的理論知識，在教師的引導(dǎo)下自選實驗項目，設(shè)計實驗方案，檢索文獻資料，提交課題報告。促進了理論與實踐、創(chuàng)新設(shè)計與動手操作的緊密結(jié)合。教師組織學(xué)生進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)的實驗方法，最大限度地激發(fā)學(xué)生的智慧潛能，實現(xiàn)從“教我學(xué)”到“我會學(xué)”的轉(zhuǎn)變。
4．研究性實驗注重創(chuàng)新和啟迪心智。
從06年開始，實驗室在05、06和07級學(xué)生中開展課題研究型實驗教學(xué)，共有370余名學(xué)生自愿報名參加，完成研究課題87項。經(jīng)過成果答辯和專家評審，共評出優(yōu)秀成果31項，對成績優(yōu)秀者，均報請教學(xué)主管部門給予實驗課筆試免考獎勵。這一活動著眼于“小”處，得益于“大”處，對學(xué)生科研能力的初步形成具有一定的促進作用。
四、實驗考核側(cè)重操作實踐
從四個方面對學(xué)生實驗?zāi)芰M行考核：一是平時成績，根據(jù)平時實驗操作和實驗報告評定；二是筆試成績，根據(jù)期末實驗筆試結(jié)果評定；三是虛擬實驗成績，根據(jù)虛擬實驗的完成情況評定；四是創(chuàng)新評價，根據(jù)學(xué)生對實驗數(shù)據(jù)處理、設(shè)計性實驗有獨到創(chuàng)意進行評定，這是實驗考核的創(chuàng)新點。
平時實驗成績占總成績的50%。每個實驗項目按五級分制計分，采用“1-2-2”比分制的評價標(biāo)準(zhǔn)，即預(yù)習(xí)報告1分、現(xiàn)場操作2分、正式報告2分。期末筆試成績占總成績的40%。期末組織學(xué)生進行閉卷實驗筆試，對課題研究獲得優(yōu)秀成績者免試。虛擬實驗成績占總成績的10%。創(chuàng)新評價是我們實驗考核方式的一個創(chuàng)新點。若學(xué)生在實驗設(shè)計和實驗數(shù)據(jù)處理中有獨到的見解，就應(yīng)給予創(chuàng)新評價，給予實驗成績加分或全期實驗成績評優(yōu)的獎勵。
參考文獻：
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