物理實驗教學“311”模式

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摘要：為了更好地培養創新人才，構建了物理實驗教學的“311”創新模式，即3個學期開設基礎實驗，培養基本實驗能力；1個學期開設綜合設計性實驗，培養綜合實驗能力；1個學期開設創新性實驗，培養科研和創新能力．提出實驗教學創新模式和創新人才培養新模式，并就如何科學實施進行了探索，在培養學生的科研能力、實踐能力和創新能力等方面取得了顯著成效．

關鍵詞：“311”創新模式；物理實驗教學；創新人才培養

物理實驗是物理教學的重要組成部分，既可以啟發學生獨立思考、獨立解決問題的能力，又可以培養學生的創造思維[1-3]．國際上大學基礎物理實驗的教學倡導學生更加自主地探索，在近代物理實驗中，倡導實驗課題與科研相結合，實驗內容與學科前沿接軌[4]．為此，圍繞物理學專業實驗教學改革，提出三級實驗教學體系．針對傳統的實驗教學中，學生實驗的主動性較差，難以達到“獨立、綜合、創新”[5-6]的培養目的這一問題，重新構建了地方師范院校物理學專業實驗教學體系，并相應提出了“311”創新模式，在技能訓練和人才培養方面取得了一些探索性成果．

1構建物理實驗教學“311”新體系

以地方師范院校辦學定位為依據，以特色培養為目標，依托學科和師資資源，以學生為本，在專業實驗上首先打破力學實驗、熱學實驗、電磁學實驗和光學實驗的學科界限，將實驗教學體系科學分層，基礎物理實驗開設3個學期，即“3”；綜合設計性實驗開設1個學期，即“1”；研究創新性實驗開設1個學期，即“1”．設定該體系下的階梯式分層實驗教學，旨在端正學生科學實驗態度，夯實學生科學實驗基礎，達到培養學生創新意識與能力的目的．1.1基礎物理實驗．三級實驗教學體系將力學、熱學、電磁學和光學實驗中的基礎部分根據實驗內容，依據由易到難，循序漸進原則，分層整合成3個教學模塊：基礎物理實驗Ⅰ，基礎物理實驗Ⅱ和基礎物理實驗Ⅲ，即“3”．在教學進程的分配上，針對地方師范院校特點，將該3大模塊分別開設在第1，2，3學期．在教學方式上，重視夯實實驗基礎理論和基本技能，以彰顯對物理知識結構的全面構建和實驗技能的穩固提升．1.2綜合設計實驗．綜合設計實驗包括力、熱、電、光實驗中的綜合實驗部分、設計性課題和近代物理實驗中經典實驗內容，在第4學期開設，即“1”．本學期的教學為學生重塑知識體系和提升實驗技能起到承前啟后的作用，該階段也是學生綜合創新思維的形成階段，同時逐步培養學生的創新意識和科研意識．1.3研究創新性實驗．研究創新性實驗包括力、熱、電、光實驗中的創新實驗內容和近代物理實驗中反映現代科技新成果和前沿性的內容，在第5學期開設，即“1”．該學期旨在對學生的創新能力和獨立完成科研項目的能力加以培養，并引導學生進行前沿性實驗探究．“311”教學體系的構建體現了向下延伸和向上拓展的特點：向下延伸是要與新課標體系下的中學物理實驗教學接軌，立足地方性，突出師范性；向上拓展是把實驗課程延伸到科研實驗室，與現代科技發展的新成果和學科前沿接軌，強化實踐性，培養創新性．

2探索創新人才培養“311”新模式

新的實驗教學體系創立了分層次循序漸進的教學模式，其目的在于培養和提高學生的科學實驗素質和創新能力，提出了“311”創新人才培養階梯型模式：“基本實驗能力的培養→實驗綜合能力與創新意識培養→科研與創新能力培養”（見圖1）．2.1基本實驗能力的創造性培養．基礎實驗教學重在培養規范性[7]，同時應注重創造性的培養．基礎實驗教學過程中，重視樹立科學實驗意識，端正科學實驗態度，規范科學實驗行為，培養科學實驗素養在貫徹紿終．因此，將夯實基礎和扎實學生科學實驗的基本功的任務，放在低年級3個學期進行培養訓練，即“3”．與此同時，在先教后學、先講后做及學生預測實驗結論等方面突出創造性，在教學相長過程中不斷探求創造新方法，研究解決學生培養過程中遇到的各種新問題．2.2實驗綜合能力與創新意識培養．綜合設計性實驗，從查閱資料，提出課題，到設計方案，準備儀器，撰寫論文和論文答辯整個過程中，讓學生始終處于主導地位．本階段占用1個學期，即“1”，通過本課程的學習，學生獲得一整套綜合研究的方法訓練，進而綜合實驗能力和創新意識得以提高和培養．2.3科研與創新能力提高階段．在高年級的1個學期，即“1”，倡導科研型訓練，將實驗課程、實驗成果延伸到科研項目中．引導學生對近代物理實驗中具有前沿性的內容進行研究學習，也可以從教師正在進行的科研項目中進行選題，結合教師的科研成果進行創新性實驗．同時還可以由學生提出感興趣的實驗課題，讓學生較早地接觸到科研，鼓勵學生發表科研論文．對于有標志性成果的學生要給予獎勵，以此激勵學生大膽思維，勇敢探索，樂于創新，培養和提高學生的科研能力和創新能力．

3科學實施“311”實驗教學體系的效果

“311”實驗教學體系的實施，應根據不同的教學模塊，從教學大綱和教學內容，教學方法和手段．教學評價和反饋等諸方面進行相應改革，科學制定詳細的、具體的和可行的配套措施．3.1新體系下的教學大綱．“311”新體系實驗教學大綱按照分層次教學模塊編寫，應體現出新實驗教學體系的特色和創新人才培養模式的培養目標．在基礎物理實驗部分，要體現向下延伸的特點，將中學物理實驗內容有機地融入，如“電位差計測電動勢”的實驗，同時要讓學生掌握中學用“伏安法測電動勢”的方法，并且對2種方法進行分析比較．在研究創新實驗部分，要創造條件盡可能地開發與前沿接軌的課題．同時要按照新實驗教學大綱重新編寫實驗教學指導書．實驗教學指導書的編寫既要“細”和“準”，又要全面和深入，將教學內容、教學方法及教學手段等方方面面的教學改革成果都在實驗教學指導書中全部體現．3.2“嚴、放、帶”的課堂教學改革．實驗教學體系的各個層次，應選擇不同的教學方法和教學手段，分別進行課堂教學改革，突出各自的教學特點．對于基礎物理實驗，突出“嚴”字，“嚴”就是夯實基礎．實驗教學各環節要嚴格、規范．預習環節以問題為導向，向學生下發預習思考題，通過預習讓學生提出問題，既培養了學生發現問題的能力，也使教師的講解有了明確的針對性．在實驗課的指導上，應有啟發性，注重培養學生的創新思維和探索精神．在低年級通過科學實驗，培養學生學風端正、思維嚴謹、操作規范和技能扎實的基本素養，接受科學的思想和嚴格的研究方法訓練．綜合設計性實驗，突出“放”字，“放”就是擴散思維，對學生給予較多的自由空間，引導學生主動探索，以科研的方式進入課題，進行實驗．研究創新性實驗，突出“帶”字，“帶”就是示范啟迪，通過聘請一批高水平的、經驗豐富的骨干教師指導實驗課題研究，通過言傳身教把學生逐步帶入科學研究殿堂．3.3實驗教學評價體系改革．基礎物理實驗考核突出過程性考核，實驗成績中增加預習成績和操作成績的比重，實驗總成績=預習成績（20%）+操作成績（40%）+實驗報告成績（40%）．預習成績要從預習思考題和課堂提問的完整性、正確性以及有無創新性等方面予以評定；操作成績要從學生的科學實驗態度，實驗操作的規范程度，操作技能的熟練程度以及實驗數據的合理性給出成績；實驗報告成績要從報告的完整性，數據處理的正確性，誤差分析的客觀性和思考題回答的準確性4個方面予以評定．綜合設計實驗考核，要采用課程論文答辯方式，由實驗指導教師組成考核小組，進行綜合評分．研究創新實驗考核，要由實驗指導教師組成考核小組，以研究性報告的水平和標志性成果作為考核依據．通過相對應的科學評價和教學質量監測，及時檢驗創新模式的實踐效果，同時發現問題，及時校正，使實驗教學呈現良性循環的態勢．

4結語

“311”創新模式構建了物理學專業多層次階梯式的實驗教學體系，形成科學有效的創新人才培養模式．通過“311”創新模式教學實踐，學生們近2年在各種大賽中取得優異成績，如在2015年、2016年山西省大學生物理學術競賽中，我系學生均獲得二等獎的好成績，在全省師范院校中名列前茅；在第七屆全國大學生與研究生物理教學技能展評暨自制教具與設計實驗展評中，6名參賽學生全部獲得一等獎；并且不斷有學生將自己的實驗結果轉化為科研成果，發表了相應的學術論文[8]，實現了學生科研的零突破．“311”創新模式在培養學生的科研能力、實踐能力和創新能力等方面雖然取得了一些成效，但能否很好地適應新形勢的發展和需要，目前還處于探索和實踐階段．“311”創新模式還需進一步完善，將“獨立、綜合、創新”原則滲透到物理實驗教學的各個環節，發揮其培養創新型人才的作用．

作者:李建英 韓新華 單位:忻州師范學院

參考文獻：

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