摘要：實驗教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力、創(chuàng)新能力和科學(xué)素養(yǎng)等方面，扮演著重要角色。大學(xué)物理實驗可以根據(jù)不同科學(xué)思維水平和實驗技能分為基礎(chǔ)性實驗、綜合提高性實驗、設(shè)計性實驗和研究性實驗四個層次。實驗中心除了保證教學(xué)時間、實驗室和儀器設(shè)備的全面開放外，學(xué)生還可以根據(jù)興趣和能力，從實驗中心給定的多個題目中選擇，或者自己提出具有可行性的實驗題目，在教師的指導(dǎo)下，查閱文獻資料，設(shè)計實驗方案，制定操作步驟，完成實驗報告。依托學(xué)生科技創(chuàng)新項目平臺，以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)，組建項目團隊、教師團隊和學(xué)生團隊。真正實現(xiàn)分層次、開放性、團隊化的實驗教學(xué)，有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：物理實驗；分層次；開放性；團隊化；教學(xué)模式

中圖分類號：G642.0文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1002-4107（2014）07-0003-02

大學(xué)物理是全部理工科學(xué)生的必修基礎(chǔ)課，實驗作為大學(xué)物理教學(xué)的重要基礎(chǔ)、重要內(nèi)容、重要方法和重要手段，在大學(xué)物理教學(xué)中具有十分重要的地位和作用[1]。它不只是訓(xùn)練學(xué)生的技能，鍛煉學(xué)生的動手能力，更重要的是啟發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法及創(chuàng)新能力，激發(fā)學(xué)生對物理的熱愛，培養(yǎng)學(xué)生的科研興趣。因此，通過物理實驗教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、提高學(xué)生創(chuàng)新能力是必要的而且是可行的[2]。

從創(chuàng)新能力培養(yǎng)出發(fā)，大學(xué)物理實驗教學(xué)應(yīng)該建立一套按照課程知識體系的內(nèi)在規(guī)律和順序進行系統(tǒng)教學(xué)，使科學(xué)素質(zhì)培養(yǎng)貫穿于實驗教學(xué)全過程的教學(xué)模式[3]。黑龍江大學(xué)物理基礎(chǔ)實驗中心，尊重認(rèn)識的發(fā)展規(guī)律，根據(jù)自身教學(xué)特點，建立了分層次、開放性、團隊化的物理實驗教學(xué)模式，針對不同層次的教學(xué)內(nèi)容采用不同的教學(xué)方法，對學(xué)生的創(chuàng)新能力進行專項培養(yǎng)，將創(chuàng)新理念引入物理實驗教學(xué)。學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣和能力選擇實驗內(nèi)容，實現(xiàn)學(xué)生自己查閱資料、自己思考、自己研究、自己設(shè)計方案、自己制訂步驟完成實驗，完全打破了傳統(tǒng)教學(xué)模式，實現(xiàn)分層次、開放性、團隊化的新模式教學(xué)，更有利于高素質(zhì)人才的培養(yǎng)和優(yōu)秀人才的涌現(xiàn)[4]。

一、物理實驗分層次教學(xué)模式

作為理工科學(xué)生的必修課，大學(xué)物理實驗發(fā)揮著積極而重要的作用。根據(jù)實驗內(nèi)容的難易和知識水平的差異，可以將實驗劃分為四個層次，即基礎(chǔ)性實驗、綜合提高性實驗、設(shè)計性實驗、研究性實驗。不同層次的實驗，采用的教學(xué)方法也不相同。

（一）基礎(chǔ)性實驗

共開設(shè)六個基礎(chǔ)性實驗，如測量物體的密度、惠斯通電橋、分光儀的使用等，都是十分經(jīng)典的物理實驗?；A(chǔ)性實驗主要培養(yǎng)學(xué)生的基本實驗技能、測量方式方法和實驗興趣，主要包含實驗儀器的正確使用和基本物理量的測量，對物理學(xué)中的力、熱、光、電幾方面的知識都有涉及。基礎(chǔ)性實驗作為所有實驗的基礎(chǔ)，是全體理工科學(xué)生的必做部分，需要教師悉心指導(dǎo)，詳細(xì)講解。

（二）綜合提高性實驗

充分整合現(xiàn)有教學(xué)資源，共開設(shè)二十多個綜合性、提高性實驗，如轉(zhuǎn)動慣量的測量、太陽能電池特性的測量等，拓寬實驗的廣度，加深實驗的難度。在實驗選題時，教師會提出指導(dǎo)性的意見和建議，學(xué)生根據(jù)興趣和能力選擇一定數(shù)目的實驗題目。在實驗過程中，老師著重負(fù)責(zé)講解實驗原理、設(shè)計思想和創(chuàng)新理念，引導(dǎo)學(xué)生獨立完成實驗，教師并不是面面俱到，遏制學(xué)生的創(chuàng)新思維。綜合提高性實驗是對基礎(chǔ)性實驗的檢驗和創(chuàng)新，是開啟學(xué)生創(chuàng)新思維的階段性成果，是考驗學(xué)生綜合運用物理知識和動手操作能力的有效途徑。

（三）設(shè)計性實驗

設(shè)計性實驗的開設(shè)主要是檢驗學(xué)生的獨立學(xué)習(xí)能力、綜合知識運用、實驗技能技巧等多方面素質(zhì)。通過基礎(chǔ)性實驗和綜合提高性實驗的鍛煉，教師的工作就從主導(dǎo)教學(xué)轉(zhuǎn)換為指導(dǎo)咨詢和啟發(fā)，而學(xué)生也從被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)換為主動學(xué)習(xí)。設(shè)計性實驗是以學(xué)生為主導(dǎo)，通過獨立進行實驗，檢驗學(xué)生是否真正掌握有關(guān)知識和技能，來解決實驗中遇到的新問題。設(shè)計性實驗對于學(xué)生來說難度較大，故作為一門選修課程。經(jīng)過師生共同努力，已經(jīng)開設(shè)了如多方案測量可溶物密度、多方案測量檢流計電阻等二十多個設(shè)計性實驗，供感興趣、有能力的學(xué)生選做。

（四）研究性實驗

研究性實驗主要是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，優(yōu)秀本科生和研究生進入教師科研課題的子項目中，參與課題研究，也可以通過與指導(dǎo)教師協(xié)商討論，開設(shè)學(xué)生獨立的研究項目。建設(shè)學(xué)生學(xué)術(shù)科技創(chuàng)新項目平臺，完善項目申請、開題、中期檢查、結(jié)題一整套的管理體系，以發(fā)表論文、申請專利、開發(fā)實物、參加競賽為結(jié)題成果。兩年來，本科生署名發(fā)表十余篇EI檢索的較高水平論文，取得了大量的創(chuàng)新研究成果。

二、物理實驗開放性教學(xué)模式

物理實驗可以分為必做實驗和選做實驗兩個部分，其中必做實驗主要是基礎(chǔ)性實驗，是每名學(xué)生必須完成的內(nèi)容，但是實驗時間不是固定的，學(xué)生可以自由預(yù)約上課時間；選做實驗包含綜合提高性實驗、設(shè)計性實驗和研究性實驗。這三類實驗是學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣進行自主選擇的，選做完成規(guī)定數(shù)目的實驗就可以得到學(xué)分。另外，學(xué)校還設(shè)立了開放實驗室項目、創(chuàng)新實驗室項目和學(xué)術(shù)科技創(chuàng)新項目，鼓勵學(xué)生進實驗室進行課題研究。開放性教學(xué)模式更具針對性，能夠?qū)崿F(xiàn)因材施教，有利于學(xué)生合理分配學(xué)習(xí)時間，更有助于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。但是，這種實驗?zāi)Ｊ竭€未普及，主要是各大高校的實際情況無法實現(xiàn)真正意義上的開放。教師龐大的工作量、儀器設(shè)備的高度損耗、經(jīng)費緊張、學(xué)生興趣培養(yǎng)難度大等諸多因素的共同作用下，導(dǎo)致開放性實驗教學(xué)模式的正常運作存在很大難度。作為省級實驗教學(xué)示范中心，在相關(guān)基金項目的支持下，黑龍江大學(xué)物理基礎(chǔ)實驗中心努力加大經(jīng)費投入，改進儀器設(shè)備的管理維護，增加兼職實驗教師的人數(shù)，保證了實驗室的高質(zhì)量全方位開放。

三、物理實驗團隊化教學(xué)模式

在物理實驗教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生形成創(chuàng)新思維是一項重要工作。不拘一格降人才是提高學(xué)生創(chuàng)新能力的前提；改革教育模式和教學(xué)方法是提高學(xué)生創(chuàng)新能力的重點；建設(shè)高水平的科研平臺是提高學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量的基礎(chǔ)；加強教師隊伍建設(shè)是提高學(xué)生創(chuàng)新能力的關(guān)鍵；倡導(dǎo)濃郁的學(xué)術(shù)交流氣氛是提高學(xué)生創(chuàng)新能力的捷徑。經(jīng)過改革實踐，我們組建了教師團隊、學(xué)生團隊和項目團隊，打造了全新的團隊化實驗教學(xué)模式。

（一）教師團隊：優(yōu)勢互補

學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，最主要的就是學(xué)生科研素質(zhì)的培養(yǎng)，在培養(yǎng)過程中教師起著主導(dǎo)作用。但是現(xiàn)如今，單個教師卻很難勝任這一主要作用。因為科學(xué)的進步和學(xué)科的發(fā)展速度在不斷增加，專業(yè)內(nèi)涵不斷深化，交叉學(xué)科的產(chǎn)生以及學(xué)科間的緊密聯(lián)系，要求教師本身要具備更多學(xué)科的知識，并加以綜合運用。一般情況下，單個教師很難達到上述要求。但是，許多高校又對團隊精神要求不高，論文、專利等一般只看中第一作者，教師之間競爭激烈，很難合作。因此要建立真正意義上的教師團隊就需要有明確的措施。根據(jù)我校的實際情況，物理基礎(chǔ)實驗中心規(guī)定，每個實驗題目由4名以上教師擔(dān)當(dāng)授課任務(wù)，組成教師團隊，教授、副教授、講師等組成一隊，配合實驗?zāi)芰^強的實驗員，進行集體備課、互相聽課、定期教研活動，共同完成實驗教學(xué)。開放實驗室項目、創(chuàng)新實驗室項目和學(xué)術(shù)科技創(chuàng)新項目實施過程中，每個實驗項目的多名指導(dǎo)教師組成一個教師團隊，教師團隊具有明確的目標(biāo)和規(guī)劃，從立項到任務(wù)分解，形成階段性任務(wù)隊列，便于不同層次的學(xué)生選做。教師團隊內(nèi)部分工更為細(xì)化，必要時確定實驗節(jié)點，綜合考量一個團隊的進度，教師間的優(yōu)勢互補將更有益于實驗題目和實驗項目的完成。最后，通過實驗的完成程度和效果來衡量團隊的實力，促進師資隊伍水平的提升。

（二）學(xué)生團隊：合作創(chuàng)新

在學(xué)生中，不僅競爭意識強，合作意識也很強。在設(shè)計性實驗和研究性實驗中，一個實驗題目或項目，將幾名學(xué)生組建成團隊，創(chuàng)建良好的合作氛圍，更有益于實驗題目和項目的完成。組建團隊可以按照學(xué)生自己的想法自行組建，也可以由教師推薦。不同年級的研究生、本科生，或者是不同專業(yè)的學(xué)生都可以構(gòu)成一個團隊，通過強強聯(lián)合、優(yōu)勢互補，可以增強項目的持久性，也可以培養(yǎng)后備力量，為后續(xù)實驗隊伍的組建打好基礎(chǔ)。團隊內(nèi)部分工明確，根據(jù)每個組員的優(yōu)勢進行任務(wù)分配，促進學(xué)生的積極性。

（三）項目團隊：精益求精

每個學(xué)術(shù)科技創(chuàng)新項目、開放實驗室項目、創(chuàng)新實驗室項目、挑戰(zhàn)杯或電子設(shè)計大賽題目，根據(jù)不同的題目和方向，組成獨立的師生共同參與的項目研究團隊。建議多名不同學(xué)科背景的指導(dǎo)教師，共同對一個學(xué)生項目進行指導(dǎo)。鼓勵不同年級、不同專業(yè)的研究生、本科生混合組隊，形成多元化、交叉式、梯隊化建設(shè)。項目團隊內(nèi)部經(jīng)常舉辦小型交流會或者學(xué)術(shù)會議，團隊與團隊之間也可以開展學(xué)術(shù)交流，提高學(xué)生的求知欲望，拓寬學(xué)生的研究思路和研究領(lǐng)域，打開學(xué)生的學(xué)術(shù)視野，傳播當(dāng)前科學(xué)動態(tài)和發(fā)展趨勢。在項目團隊模式下營造創(chuàng)新學(xué)術(shù)氛圍，不僅能夠鍛煉學(xué)生的溝通交流能力，而且為實驗項目的進行奠定了基礎(chǔ)。在師生共同努力下，物理基礎(chǔ)實驗中心項目團隊取得豐碩的創(chuàng)新成果，學(xué)生署名發(fā)表十多篇學(xué)術(shù)文章，參加物理相關(guān)競賽多次獲獎，學(xué)生的創(chuàng)新能力獲得了穩(wěn)步快速的發(fā)展[5]。

參考文獻：

[1]沈元華.在基礎(chǔ)物理實驗教學(xué)中努力培養(yǎng)創(chuàng)新人才[J].大學(xué)物理，2000，(1).

[2]安文玉.在物理實驗教學(xué)中促進學(xué)生高階思維能力的發(fā)展[J].黑龍江教育：高教研究與評估，2012，(6).

[3]金恩培.淺談美國、加拿大幾所大學(xué)物理實驗教學(xué)情況[J].物理實驗，2002，（1）.

[4]邱菊，劉宇星.對物理實驗課教學(xué)改革的認(rèn)識與思考[J].黑龍江高教研究，2007，（1）.

[5]安利民.大學(xué)生實踐能力與創(chuàng)新素質(zhì)的培養(yǎng)[J].世紀(jì)橋，2011，（7）.

收稿日期：2013-11-25

作者簡介：安利民（1979—），男，黑龍江齊齊哈爾人，黑龍江大學(xué)物理基礎(chǔ)實驗中心（省級實驗教學(xué)示范中心）副主任，博士，副教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事物理實驗教法和先進功能材料的光學(xué)性質(zhì)研究。

基金項目：黑龍江省高等教育教學(xué)改革工程項目（JG2012010500）；黑龍江省教育科學(xué)”十二五”規(guī)劃課題（GBD1211048）；黑龍江大學(xué)學(xué)位與研究生教育教學(xué)改革研究項目（2012-25）；黑龍江大學(xué)第二屆“三育人”科研項目（2012-16）