陳余行

摘 要：分析了目前大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式在培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力方面不足的原因，結(jié)合工科大學(xué)的人才培養(yǎng)特點(diǎn)和模式，探討了如何在物理實(shí)驗(yàn)階段培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)合作能力，使物理實(shí)驗(yàn)課程更好地嵌入工科大學(xué)各專業(yè)的人才培養(yǎng)體系。

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn) 工程實(shí)踐能力 團(tuán)隊(duì)合作

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）10（c）-0-02

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后受到系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練的開端，是大學(xué)生實(shí)踐教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)，是對(duì)理工科類各專業(yè)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)基本訓(xùn)練的一門必修基礎(chǔ)課程。它使學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)物理思想、物理實(shí)驗(yàn)的方法與技能，初步掌握科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本思想方法和工作方法，增強(qiáng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的能力，為今后的學(xué)習(xí)和工作奠定良好的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，對(duì)于培養(yǎng)大學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力有著不可替代的作用。本文根據(jù)我校的人才培養(yǎng)定位和“新工科”建設(shè)的要求，結(jié)合工科大學(xué)的人才培養(yǎng)特點(diǎn)和模式，探討了如何在基礎(chǔ)的物理實(shí)驗(yàn)階段培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，使物理實(shí)驗(yàn)課程更好地嵌入工科大學(xué)各專業(yè)的人才培養(yǎng)體系。

1 當(dāng)前物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容及其在培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)合作能力方面的不足

目前，筆者學(xué)校的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)經(jīng)過(guò)多年的教學(xué)改革實(shí)踐，采用三級(jí)教學(xué)即基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)3個(gè)環(huán)節(jié)的的教學(xué)體系。

基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)為基本物理量的測(cè)量和基本儀器的使用，主要為預(yù)備性、基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)的目的主要是讓學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握基本物理量的測(cè)量、基本儀器的調(diào)節(jié)和使用，并讓學(xué)生逐步領(lǐng)會(huì)怎樣做好實(shí)驗(yàn)、分析處理數(shù)據(jù)、書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告等，使學(xué)生受到嚴(yán)格的基礎(chǔ)訓(xùn)練，為他們養(yǎng)成良好的科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)打下基礎(chǔ)。

綜合實(shí)驗(yàn)為實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法和實(shí)驗(yàn)技術(shù)的學(xué)習(xí)，其目的主要是使學(xué)生掌握物理實(shí)驗(yàn)的測(cè)量方法、主要儀器設(shè)備的使用及常用物理量的測(cè)量等，在通過(guò)實(shí)驗(yàn)鞏固加深理解物理知識(shí)的同時(shí)，提高學(xué)生綜合應(yīng)用多種實(shí)驗(yàn)技術(shù)、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)儀器的能力，進(jìn)一步提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和科學(xué)素養(yǎng)。

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)教師在學(xué)生具備綜合實(shí)驗(yàn)知識(shí)及能力之后，提出一些有利于啟發(fā)創(chuàng)新思維、有科研性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)課題， 讓學(xué)生自主進(jìn)行設(shè)計(jì)并完成的實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的目的是使學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的實(shí)驗(yàn)知識(shí)和技能， 在實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、測(cè)量?jī)x器的選擇、測(cè)量條件的確定等方面受到系統(tǒng)的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立的科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛣?chuàng)新能力。

這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系打破了普通物理實(shí)驗(yàn)中力、熱、電、光等類別之間的界限 ，建立了真正以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)，分層次、模塊化、全面開放的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，是對(duì)傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一次突破和超越。但是，隨著科技的進(jìn)步和相關(guān)學(xué)科產(chǎn)業(yè)的升級(jí)，特別是相對(duì)于“新工科”建設(shè)的要求，當(dāng)前物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容在培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)合作能力方面開始體現(xiàn)出一些不足，導(dǎo)致物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)與現(xiàn)在的工科人才的培養(yǎng)目標(biāo)存在一些脫節(jié)。

目前物理實(shí)驗(yàn)在內(nèi)容上主要有以下3種類型。

1.1 應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)

根據(jù)物理原理導(dǎo)出的測(cè)量關(guān)系式，以物理測(cè)量為基礎(chǔ)，對(duì)事物的某種特性或參量進(jìn)行測(cè)定的實(shí)驗(yàn)，如三棱鏡頂角的測(cè)量、牛頓環(huán)等。

1.2 驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)

對(duì)某一物理理論或物理假設(shè)進(jìn)行檢驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)，如驗(yàn)證光柵衍射的光柵方程、彈簧振子的簡(jiǎn)諧振動(dòng)實(shí)驗(yàn)等。

1.3 探索性實(shí)驗(yàn)

要求采用一定的物理實(shí)驗(yàn)手段去了解尚未認(rèn)識(shí)的事物的內(nèi)在特性或規(guī)律，如棱鏡色散的研究，液體中粘滯現(xiàn)象的研究等。

在課程中，為了培養(yǎng)和提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和科學(xué)素養(yǎng)，應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生對(duì)3種類型的實(shí)驗(yàn)都有所接觸，但是對(duì)不同學(xué)科的學(xué)生課程應(yīng)適當(dāng)調(diào)整這3種實(shí)驗(yàn)類型的比例，適時(shí)調(diào)整實(shí)驗(yàn)的側(cè)重點(diǎn)，這樣才能與學(xué)生專業(yè)所要求的該學(xué)科及相應(yīng)層次的人才培養(yǎng)的目標(biāo)更好地匹配。

2 對(duì)目前教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容改進(jìn)的一些思考

時(shí)代在前進(jìn)，科學(xué)在發(fā)展，社會(huì)對(duì)人才的要求在提高，國(guó)家也提出了“新工科”的建設(shè)要求，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)必須以學(xué)生為主體，以社會(huì)需要為導(dǎo)向，著重培養(yǎng)大學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，提高學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和能力[1-4]。通過(guò)多年的教學(xué)實(shí)踐觀察發(fā)現(xiàn)，要實(shí)現(xiàn)達(dá)到這一目標(biāo)，就必須對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)體系和內(nèi)容進(jìn)行一些必要的改進(jìn)。

對(duì)于工科學(xué)生而言，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)置和教學(xué)體系的環(huán)節(jié)上應(yīng)當(dāng)注意以下兩點(diǎn)改進(jìn)。

2.1 適當(dāng)增大應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)的比例設(shè)置

應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)決定了這是學(xué)生利用理論知識(shí)進(jìn)行實(shí)踐活動(dòng)的最直接的實(shí)驗(yàn)，是培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力，進(jìn)行實(shí)踐操作和方法訓(xùn)練的最快捷、最簡(jiǎn)單、最有效的方式。而從社會(huì)的現(xiàn)實(shí)來(lái)看，工科院校學(xué)生的實(shí)踐操作能力與就業(yè)存在密切的關(guān)系，體現(xiàn)著社會(huì)發(fā)展的需要。對(duì)企業(yè)而言，需要的是遇到問(wèn)題馬上就能解決的人才，企業(yè)界十分重視學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐工作業(yè)績(jī)。對(duì)學(xué)生尤其是工科學(xué)生而言，要增強(qiáng)就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，重要的就是在校期間努力培養(yǎng)自身的綜合能力尤其是實(shí)踐操作和創(chuàng)新能力，理論學(xué)習(xí)所積累的知識(shí)只有通過(guò)實(shí)踐才能轉(zhuǎn)變成人的能力，進(jìn)而提高人的素質(zhì)；而素質(zhì)中最為根本的是實(shí)踐操作能力與創(chuàng)新能力。學(xué)校如果培養(yǎng)的學(xué)生缺乏實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力，學(xué)生在社會(huì)上就缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，所以工程實(shí)踐能力是考核工科素質(zhì)教育成效的關(guān)鍵指標(biāo)，是檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果的依據(jù)。實(shí)踐操作能力的強(qiáng)弱是一個(gè)人能否成才的重要標(biāo)志，對(duì)工科學(xué)生而言，要力求避免出現(xiàn)“高分低能”的現(xiàn)象，因此，進(jìn)行大量的應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練是非常必要的，同時(shí)應(yīng)當(dāng)注重新技術(shù)在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，例如，傳統(tǒng)的某些測(cè)量手段可以用先進(jìn)的傳感器測(cè)量替代，這樣可以更好地提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力，因?yàn)?，在工程?shí)踐中新科技的應(yīng)用是最為廣泛的。

2.2 設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中應(yīng)在注重培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的同時(shí)，注意培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)

對(duì)企業(yè)而言，個(gè)人的能力出色固然重要，但成功更多是源于團(tuán)隊(duì)合作，因此，對(duì)工科學(xué)生而言，在實(shí)驗(yàn)中除了培養(yǎng)和提高工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力外，還應(yīng)加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)意識(shí)，培養(yǎng)和提高自己的團(tuán)隊(duì)合作能力。在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)階段，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)水平和知識(shí)水平都已經(jīng)有了一定基礎(chǔ)，具備了深入研究的前提，但是同時(shí)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的難度也相應(yīng)的提高了，有些已經(jīng)比較接近于科研課題，學(xué)生通過(guò)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中的任務(wù)分析、方案制定、制作實(shí)施、系統(tǒng)調(diào)試、指標(biāo)測(cè)試、性能改進(jìn)和報(bào)告撰寫等全過(guò)程的實(shí)踐和攻關(guān)，既能把所學(xué)的理論知識(shí)加以綜合運(yùn)用，又能把研究視野擴(kuò)展到相關(guān)的知識(shí)領(lǐng)域和接觸一些先進(jìn)的元器件并加以運(yùn)用。動(dòng)手實(shí)踐的能力得到實(shí)實(shí)在在的訓(xùn)練，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和處理問(wèn)題的能力會(huì)有實(shí)質(zhì)性的提高，創(chuàng)新素質(zhì)在這種潛移默化的過(guò)程中得以形成和提升。同時(shí)，由于有的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)難度較大，指導(dǎo)教師可以讓多名學(xué)生以課題小組的形式開展實(shí)驗(yàn)，為小組內(nèi)每個(gè)學(xué)生分配各自的任務(wù)，在實(shí)驗(yàn)操作階段，根據(jù)實(shí)施方案，課題小組內(nèi)每位同學(xué)既分工負(fù)責(zé)各自的任務(wù)，又相互配合，這種方式有助于培養(yǎng)其責(zé)任感和團(tuán)隊(duì)精神。

3 結(jié)語(yǔ)

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革是一項(xiàng)長(zhǎng)期的任務(wù)，尤其是現(xiàn)在“新工科”建設(shè)的背景下，實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革更是凸現(xiàn)必要性和緊迫性。因此我們需要不斷更新教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)體系，優(yōu)化教學(xué)模塊，以社會(huì)需要為導(dǎo)向，著重培養(yǎng)大學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，提高學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和能力，培養(yǎng)學(xué)生善于思考、勇于創(chuàng)新的精神，為學(xué)生今后的可持續(xù)發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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