陳 森 吳 平 趙雪丹 邱 宏 黃筱玲

北京科技大學(xué)數(shù)理學(xué)院 北京 100083

2005年教育部頒發(fā)的《進(jìn)一步加強(qiáng)高等學(xué)校本科教學(xué)工作的若干意見(jiàn)》提出高等學(xué)校要積極推動(dòng)研究型教學(xué)，提高大學(xué)生的創(chuàng)新能力[1]。北京科技大學(xué)定位為“研究型”大學(xué)，學(xué)校提出以培育英才、培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的創(chuàng)新人才為目標(biāo)[2]，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是理工科學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)基本訓(xùn)練的必修基礎(chǔ)課程，課程中所涉及的實(shí)驗(yàn)知識(shí)、實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)方法是后續(xù)實(shí)踐訓(xùn)練的基礎(chǔ)，也是學(xué)生以后從事各項(xiàng)科學(xué)探索和工程實(shí)踐的基礎(chǔ)，對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)和創(chuàng)新意識(shí)的形成起著至關(guān)重要的作用。在這樣的大背景下，如何在面向數(shù)千名學(xué)生的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中引入科學(xué)研究的思維方式開(kāi)展研究性教學(xué)這一課題就擺在了我們面前。自2003年以來(lái)，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)從課程內(nèi)容、教學(xué)模式及考核方式等方面入手進(jìn)行了改革與創(chuàng)新[3-7]，經(jīng)過(guò)幾年的不懈努力，探索出了一套操作性較強(qiáng)、可以在大面積教學(xué)上實(shí)施、貫穿研究性思想的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式。

1 更新教學(xué)理念，授人以“魚(yú)”，更要授人以“漁”

研究性教學(xué)是運(yùn)用科學(xué)研究的方式、思維來(lái)組織教學(xué)，把科學(xué)研究的理念、精神、態(tài)度、方法等滲透和運(yùn)用到教學(xué)過(guò)程中，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動(dòng)性、積極性、創(chuàng)造性，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，提高學(xué)生的自學(xué)、閱讀、理解、判斷、分析、實(shí)踐、創(chuàng)新等能力[8]。在教學(xué)過(guò)程中，我們及時(shí)更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念，將傳授知識(shí)與提高學(xué)生的實(shí)際能力有機(jī)融合，引入科學(xué)研究的思維方式，并將創(chuàng)新能力培養(yǎng)始終貫穿于整個(gè)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)。

2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容創(chuàng)新

2.1 注重實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的基礎(chǔ)性、科學(xué)性和時(shí)代性

對(duì)設(shè)立的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目逐個(gè)進(jìn)行研究，堅(jiān)持基本知識(shí)、基本技能與研究意識(shí)兼顧培養(yǎng)的原則，注重實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的基礎(chǔ)性、科學(xué)性和時(shí)代性，提出實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的具體研究性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求，經(jīng)過(guò)多年的教學(xué)實(shí)踐，逐步形成了貫穿研究性教學(xué)思想的物理實(shí)驗(yàn)課程項(xiàng)目設(shè)置方案、實(shí)驗(yàn)要求、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以及相應(yīng)的教學(xué)大綱。

2.2 將科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提高綜合性、研究性實(shí)驗(yàn)比例

積極引入和自主開(kāi)發(fā)物理思想鮮明、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容貼近現(xiàn)代生活、實(shí)驗(yàn)手段比較先進(jìn)、能夠反映現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的綜合性、研究性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

2003年起陸續(xù)將自主研制開(kāi)發(fā)的“金屬薄膜的制備”“金屬薄膜厚度的測(cè)量”“金屬薄膜電阻率的測(cè)量”“磁性薄膜的磁電阻測(cè)量”“金屬薄膜生長(zhǎng)過(guò)程動(dòng)態(tài)特性監(jiān)測(cè)”“薄膜應(yīng)力測(cè)量”“薄膜材料電容率測(cè)量”等系列實(shí)驗(yàn)引入大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)。這一系列實(shí)驗(yàn)各有重點(diǎn)，內(nèi)容互有相關(guān)。每個(gè)實(shí)驗(yàn)既可獨(dú)立進(jìn)行，也可組成一個(gè)大的研究性實(shí)驗(yàn)課題。這些自主研發(fā)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是科研向教學(xué)轉(zhuǎn)化的成果，它們不僅物理現(xiàn)象豐富、內(nèi)容新穎，對(duì)學(xué)生有很強(qiáng)的吸引力，還具有很好的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可拓展性和研究性教學(xué)理念可實(shí)踐性。

系列實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)與教學(xué)設(shè)計(jì)還促進(jìn)了教師教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變，將研究性教學(xué)方式輻射、拓展到整個(gè)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)實(shí)踐過(guò)程，將灌輸式的講解轉(zhuǎn)變?yōu)樘釂?wèn)式、啟發(fā)式的課堂互動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)者提出問(wèn)題、解決問(wèn)題的思考方式，引導(dǎo)學(xué)生自己規(guī)劃和決定具體的實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)方案，引導(dǎo)學(xué)生自主解決實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題。這種滲透著科學(xué)研究元素的教學(xué)方式使得大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)實(shí)踐變得更加的生動(dòng)活潑，使得教師能夠及時(shí)抓住學(xué)生創(chuàng)造性思維的火花，因勢(shì)利導(dǎo)，使其得以展開(kāi)和深入。對(duì)于學(xué)生，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和形式的靈活多樣，激發(fā)了他們主動(dòng)實(shí)驗(yàn)的熱情，他們會(huì)自己查資料、制定初步計(jì)劃，積極與教師討論，從而在一種輕松的氛圍中完成實(shí)驗(yàn)。

3 教材創(chuàng)新，注重強(qiáng)化研究性思想和學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)的教學(xué)理念

與研究性教學(xué)相適應(yīng)，編寫(xiě)出版了滲透自主性、研究性教學(xué)理念的實(shí)驗(yàn)教材《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教程》。教材中每個(gè)實(shí)驗(yàn)都提出了學(xué)生預(yù)習(xí)時(shí)要搞清楚的基本問(wèn)題或關(guān)鍵問(wèn)題。每個(gè)實(shí)驗(yàn)都設(shè)有研究性題目，這些研究性題目是教師根據(jù)多年的教學(xué)實(shí)踐，在考慮了大學(xué)一、二年級(jí)學(xué)生的知識(shí)水平、實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)條件基礎(chǔ)上提出的，能夠給予學(xué)生更多自由、自主探索的空間。

4 教學(xué)模式創(chuàng)新，探索出一套操作性較強(qiáng)、可以在大面積教學(xué)上實(shí)施、貫穿研究型思想的教學(xué)組織與管理模式

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)時(shí)間的可變化性是開(kāi)展研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有力保證。但是在大面積教學(xué)中，教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)儀器的可變性因受到客觀條件的限制而不便做出大幅度改變；基礎(chǔ)必修課程的特性也決定了研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開(kāi)展應(yīng)限制在計(jì)劃學(xué)時(shí)內(nèi)?；谶@樣的特點(diǎn)，采取以具有普遍適用性的教學(xué)內(nèi)容為主，以個(gè)性化研究性題目為輔，多層次開(kāi)展研究性教學(xué)。

為了滿(mǎn)足對(duì)研究性物理實(shí)驗(yàn)有濃厚興趣的工科學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)的要求，我們將近代物理實(shí)驗(yàn)Ⅰ中實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目作為公共選修課向工科學(xué)生開(kāi)放，為其提供了解現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與測(cè)試手段的基本原理、提高實(shí)驗(yàn)技能的機(jī)會(huì)。

全面實(shí)施開(kāi)放式教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)選課、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)行套餐制，不同專(zhuān)業(yè)學(xué)生根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)、興趣選擇不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目組合開(kāi)展相關(guān)實(shí)驗(yàn)，保證教學(xué)資源充分利用的同時(shí)也滿(mǎn)足了個(gè)性化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要。

多種培養(yǎng)方式并舉，構(gòu)建突破課堂邊界的大學(xué)習(xí)系統(tǒng)，把課內(nèi)與課外有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，促進(jìn)綜合實(shí)驗(yàn)素質(zhì)養(yǎng)成、研究性、創(chuàng)新性思維能力培養(yǎng)的立體滲透。鼓勵(lì)教師指導(dǎo)本科生創(chuàng)新項(xiàng)目，吸引學(xué)生走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行相應(yīng)的科學(xué)研究，接受科研訓(xùn)練。鼓勵(lì)學(xué)生利用物理實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽，大學(xué)生課外學(xué)術(shù)實(shí)踐競(jìng)賽等平臺(tái)，運(yùn)用已學(xué)到的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能走出實(shí)驗(yàn)室去解決相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題，提高學(xué)生的實(shí)踐能力及綜合素質(zhì)。

打造與研究性教學(xué)相適應(yīng)的教學(xué)環(huán)境，營(yíng)造濃厚的研究性學(xué)習(xí)氛圍。建立網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái)，學(xué)生可進(jìn)行教學(xué)資料與文獻(xiàn)查閱、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、網(wǎng)上答疑、電子課件下載、課堂教學(xué)錄像觀看等多種活動(dòng)，學(xué)生也可以隨時(shí)到實(shí)驗(yàn)室與指導(dǎo)教師面對(duì)面交流和討論，使物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)在時(shí)間上和空間上得到延伸。

5 成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)手段創(chuàng)新：建立了適合研究性教學(xué)方式的全過(guò)程、立體化物理實(shí)驗(yàn)課程考核辦法

改革過(guò)去“單一試卷+實(shí)驗(yàn)報(bào)告”的考核方式，建立適合研究性教學(xué)方式的“全過(guò)程-立體化”考核辦法。注重對(duì)整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中學(xué)生學(xué)習(xí)情況的評(píng)定，實(shí)驗(yàn)報(bào)告批改注重?cái)?shù)據(jù)處理、討論分析，增加該部分分?jǐn)?shù)比重，期末考試采取多樣形式，如口頭報(bào)告、筆試+口頭報(bào)告、筆試+實(shí)驗(yàn)操作、新實(shí)驗(yàn)考核等。強(qiáng)調(diào)能力，主要考核學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力、科研思維的能力；強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新，考查學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的發(fā)散性思維；強(qiáng)調(diào)新思路、新觀點(diǎn)、新方法。

6 研究性教學(xué)的效果

經(jīng)過(guò)多年的研究性教學(xué)實(shí)踐，在教學(xué)中取得明顯效果，學(xué)生的學(xué)科知識(shí)水平、對(duì)實(shí)驗(yàn)的積極性、自主學(xué)習(xí)能力、科學(xué)研究的意識(shí)顯著提高，每年受益學(xué)生約3 000多人。在連續(xù)幾年的北京市物理實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽中成績(jī)顯著，獲獎(jiǎng)等級(jí)、人數(shù)逐步提高，取得2009年二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，2010年一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、三等獎(jiǎng)3項(xiàng)，2011年一等獎(jiǎng)2項(xiàng)、三等獎(jiǎng)2項(xiàng)的好成績(jī)，學(xué)生在國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)期刊參與發(fā)表教學(xué)研究論文4篇。

7 結(jié)束語(yǔ)

研究性教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要途徑，經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐表明，面向人數(shù)眾多的低年級(jí)學(xué)生開(kāi)展研究性大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，方法可行，教學(xué)理念先進(jìn)，受益面大，學(xué)生的學(xué)科知識(shí)水平、實(shí)驗(yàn)積極性、自主學(xué)習(xí)能力、科學(xué)研究的意識(shí)顯著提高，能有效地提高教學(xué)質(zhì)量，對(duì)于培養(yǎng)創(chuàng)新和創(chuàng)造性人才有著重要的意義。

[1]劉冰,陳厚,倪文莉.以科學(xué)本質(zhì)為基礎(chǔ)的研究型教學(xué)新思路[J].高等理科教育,2011,97(3):74-78.

[2]錢(qián)大益,孫建林,劉云,王德仁.材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)的啟示[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2009,26(5):114-117.

[3]丁紅勝,董軍軍,吳平.綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)思路探討[J].大學(xué)物理,2007,26(5):44-47.

[4]吳平,邱宏,黃筱玲,田躍,趙雪丹,潘禮慶,王鳳平,羅勝.金屬薄膜制備及物性測(cè)量系列實(shí)驗(yàn)[J].大學(xué)物理,2006,25(5):39-41.

[5]黃筱玲,田躍,邱宏.將濺射鍍膜及薄膜生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)引入普通物理實(shí)驗(yàn)[J].物理實(shí)驗(yàn),2005,25(5):28-30.

[6]邱宏,吳平,王鳳平,潘禮慶,黃筱玲,田躍.把“四探針測(cè)量金屬薄膜電阻率”引入普通物理實(shí)驗(yàn)[J].大學(xué)物理,2004,23(5):59-61.

[7]吳平,邱宏,孫旭貴,趙晶.將科學(xué)研究的思維方式引進(jìn)普通物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2003,20(1):73-75.

[8]余遠(yuǎn)富,王慶仁.高校研究性教學(xué)評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建[J].高等工程教育研究,2011(5):111-115.