新物理实验教学模式下培养学生创新能力探索与实践

论文导读：
【摘 要】近年来,我校物理实验教学中心以培养摘自：本科毕业论文模板www.7ctime.com
学生创新能力为目的,在教学模式、教学内容和教学方法等方面进行改革,取得了一些成果。本文介绍这些改革的措施和成果。
【关键词】物理实验 新模式 创新能力
大学物理实验是工科类大学生进校后的第一门科学实验课程,对于培养学生严谨、求实的科学态度,激发学生探索创新,提高学生综合能力具有重要的作用。然而,传统的大学物理实验教学基本上处于一种封闭的状态,多年不变的教学体系和教学内容与当今飞速发展的前沿科学新理论、新技术严重脱节;教学中没有介绍当时的科学技术背景和经济背景,学生不了解当时的科学家和工程师怎么联想到它的应用方向,以及发展过程。这样的教学体系导致学生对大学物理实验课越来越感到枯燥无味,相当严重地阻碍了学生学习的积极性、主动性、创造性以及现代科学思维方法的形成,不利于学生创新意识和创新能力的培养。近年来,我校物理实验教学中心以培养学生创新能力为目的,在教学模式、教学内容和教学方法等方面进行改革,并取得了一些成果。本文介绍这些改革的措施和成果。

一、物理实验教学新模式

(一)教学对象层次化

针对我校专业特点,将大学物理实验分为理科类、工科A类和工科B类三个层次。
理科类包含应用物理、信息与计算科学、地球物理、地理信息系统、资源环境与城乡规
划管理、应用化学、材料化学等专业,实验学时数66学时。实验内容在教学大纲基础上,结合专业特点分别有所扩展。例如,教学中,地球物理、地理信息系统和应用化学专业扩展了近代物理实验、现代技术方面的实验。
工科A类专业包含资源勘查工程、勘查技术与工程、宝石及材料工艺学、土木工程、工程管理、无机非金属材料工程、材料科学与工程、水文与水资源工程、给水排水工程、机械设计制造与自动化、化学工程与工艺和生物工程等专业,实验学时数48学时,教学内容针对不同的专业,注重基础知识在实际生活和工程中的应用,适当扩充现代技术方面的实验。
工科B类包含计算机科学与技术、电子信息工程、通信工程和网络工程等专业,实验学时数36学时,实验内容简化力学和热学等与专业联系不够紧密的实验,侧重电磁学和光学实验内容,使得大学物理实验教学内容服务于专业的应用。

(二)实验内容模块化

按照实验内容的性质不同,把实验内容分为三个模块:基础实验、演示与仿真实验、综合与设计实验。学生根据自身能力、爱好及专业特点,可自行确定三个模块的实验项目比例。教学过程由浅入深、由易到难、循序渐进,按照认知规律进行教学。
基础实验主要是学习基本物理量的测定和实验仪器的使用,要求学生在理解实验原理的基础上,学会仪器的使用,学会正确处理实验数据,分析和评价实验结果,同时使学生养成严肃认真的工作态度,实事求是的科学作风。例如,把“测量误差及数据处理”“物体的物性测量”“电阻的测量”等基本物理量测量的实验列为基础实验,这部分内容较多,供不同层次的学生选择,但是有的实验是所有专业学生必做的,如“测量误差及数据处理”。
演示与仿真实验是作为学生学习物理知识、做好实验课前预习的一个补充,学生可以到实验室来做实验预习或者通过计算机网络对课前实验项目进行仿真实验,为做好实验做好充分实验。
综合与设计实验涉及学科内容较广。综合型实验旨在训练学生综合使用多种实验仪器的能力,观察现象、测试和处理数据、解决问题的综合能力,培养学生从事科学研究和开展大型实验的能力。设计型实验是学生运用所学过的知识和掌握的技能,在查阅相关资料的基础上,自行设计实验方案、选择实验器材、拟定实验程序,独立完成实验,并对结果进行分析、评价。设计型实验为学生提供发展个性和施展才能的机会,体现了以人为本的教育思想,学生通过做这种开放的设计型实验,从成功和失败中受到训练,整体素质得到提高。
在教材内容编排中融入物理学史。物理学史能够更好地激发学生的学习热情、掌握思考问题方法,直至彻底弄清物理问题,从物理学史中可得到一定的启示。这部分物理学史排在实验项目的前面或附属在实验项目的后面,供学生阅读。

(三)教学手段多样化

采用仿真实验、多媒体、演示、实物投影、开放实验室等多种手段辅助实验教学,提高教学效果。
我们引进了仿真实验(网络版)。通过计算机把实验设备、实验内容、教师指导和学生的操作有机地融合为一体,为学生在计算机上设计、模拟实验提供条件;通过仿真物理实验,学生对实验的物理思想和方法、仪器的结构及原理的理解,可以达到实际实验难以实现的效果,实现培养动手能力,学习实验技能的目的,同时增强学生对物理实验的兴趣,大大提高物理实验教学效果;仿真物理实验从时间、空间上对传统物理实验教学进行了延伸,实现了全时间性让学生参与物理实验课程学习。
在实验教学中适时应用多媒体教学,如多媒体课件、教学录像、实物投影、CCD图像采集等。这些媒体技术各有特点:多媒体课件和教学录像能够充分展示实验过程的场景,例如,把教师的讲课和实验过程摄录下来,为学生做好课前预习和实验过程中释惑提供便利;实物投影和CCD图像采集能够实现实物和微小图像的投影放大,从而提高教学效果,例如,在讲解游标卡尺和千分尺的使用时,用数字实物展台和投影仪把游标卡尺和千分尺投影到银幕上,让学生看到教师对这两种工具的操作过程;采用CCD图像采集,把读数显微镜、分光计望远镜中的图像在显示器上显现。
建立了物理实验开放式管理系统,实现了实验室的数字化管理、实验室全天候向学生开放。通过开放实验室,使学生由“被动式”实验变为“主动探索式”学习,极大地提高学生的学习兴趣和学习的主动性;大大提高了实验设备利用率;拉近了教师与学生的距离,给学生提供了一个更加轻松的释疑平台,使教师能更加充分的了解学生,以便因材施教。

(四)课外活动多样化

成立大学生物理协会、建成大学生科技创作室,组织学生参加电子竞赛、大学生创新创业项目训练等活动,使学生的整体素质得到提高、创新能力得到培养。通过教师指导、协会组织等方式,使同学们把课堂上较抽象的知论文导读：把物理知识运用于实践生活的创新意识。近几年,在电子设计大赛中获得全国二等奖1个,广西区一等奖7个;在挑战杯中,获全国二等奖1个;2007—2011年,学生参加桂林理工大学科技立项成绩显著,与物理知识相关的立项共50余项,通过大学生创新创业训练计划,组织专门的教师指导学生立项,学生参加广西2012—2013年度创新训练项目立项9项,
识与生产生活结合起来,培养了他们把物理知识运用于实践生活的创新意识。近几年,在电子设计大赛中获得全国二等奖1个,广西区一等奖7个;在挑战杯中,获全国二等奖1个;2007—2011年,学生参加桂林理工大学科技立项成绩显著,与物理知识相关的立项共50余项, 通过大学生创新创业训练计划,组织专门的教师指导学生立项,学生参加广西2012—2013年度创新训练项目立项9项,这些立项都源于有市场需求的物理实用技术,如光电技术、微电子技术、太阳能应用等,达到把科学技术转化为生产力的目的,让学生通过创新创业项目训练提升综合素质。

(五)考核方式多样化

为了实事求是,客观、公平地评定学生的实验成绩,学生的能力得到正确评价,创新能力得到充分体现,多年来,我们对物理实验课的考核方式进行探索和实践,取得了满意的效果。考核的内容包括:(1)课前预习、实验操作、实验报告、平时纪律,(2)期末笔试或者操作考试,(3)参加科技活动(加分项,直至优秀)。
课前预习考核主要考查学生对实验的预习情况,包括实验原理、实验步骤、应该测量哪些数据等,通过随机抽查预习报告、课堂提问的方式来考核评定。
实验操作主要是考查个实验过程,报括操作仪器规范、处理故障能力、原始测量数据规范、实验完毕整理仪器和实验室,这个过程要求指导教师全程考查、及时记录,最后按照学生完成实验先后排序,以初步确定学生对实验的熟练程度。
实验报告主要考核学生通过对实验的理解,简练写出实验原理、实验内容、数据处理、测量结果的正确表达以及对问题的看法等。要求实验报告内容完整,排版合理,版面整洁。
平时纪律主要考查学生出勤情况和课堂表现。实验室规定对无故缺两次实验(实验全过程)者,期评成绩为不及格;迟到两次,平时成绩降一个等级,直至不及格;对请假的要及时补做实验。要求指导教师做好学生出勤情况记录。
期末笔试一般安排在实验课的第一学期末进行,因为学生在第一学期学习了物理实验的“测量误差及数据处理”基本理论和基础实验,通过笔试考查学生对基本理论的掌握程度、一般仪器的使用方法等。操作考试一般安排在第二学期,实验室教师设计好难度相当的摘自：毕业论文提纲www.7ctime.com
实验内容作为操作考试内容,考查学生在规定时间内完成实验的速度,监考教师要及时记录学生完成实验所需要的时间,按照完成实验速度评定成绩,超过规定时间不能完成实验者为不及格。
参加科技活动作为一项鼓励手段进行加分,例如,学生对实验项目有创新并完成实验,参加大学生挑战杯、电子设计大赛并获奖,在正规期刊上发表研究论文等都给予加分直至成绩优秀。通过加分,激励学生积极参加科技活动,使学生的创新能力得到培养。
二、结束语
以上所述是我们多年来以培养学生创新能力为目标,在物理实验教学中不断探索和实践取得的一些经验。作为教育工作者,在今后的物理实验教学中,要遵循教育规律和人才成长规律,紧密结合时代需要,与时俱进,因材施教,在教学内容、教学方法、教学手段等诸方面不断创新,不断探索创新人才培养模式,为培养创新人才服务。
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