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突出創新能力培養構建物理實驗教學新體系的論文
【摘 要】以突出創新思維、創新意識和創新實踐能力培養為主線，構建實驗教學新體系，實現了物理實驗教學中四個方面的實質性轉變，為學生全面發展奠定基礎。
【關鍵詞】物理實驗 創新能力 研究探索 課題
一、遵循認知規律，實現教學內容科學分級
遵循學生認知規律，根據不同實驗項目的原理結構、知識綜合程度，將實驗分為基礎性實驗、綜合性實驗、設計性實驗和研究性實驗，形成從基礎到前沿逐級提高的四級物理實驗課程新體系。
1．一級物理實驗為基礎性實驗，強調“三基”培養。
著重培養學生嚴謹的科學態度和實驗操作的規范性，獲得實驗物理學的基本知識和技能，建立科學實驗的基本思維方式，培養運用物理規律解決實際問題的基本能力。其實驗內容主要包括基本物理量的測量、基本實驗儀器的使用和基本方法的訓練，是大學物理實驗的入門級實驗。
2．二、三級實驗是綜合與設計性實驗，強調知識運用與技能提高。
綜合性實驗包含知識綜合、方法綜合和儀器結構綜合等，目的是培養學生綜合實踐能力，提高動手能力和解決問題能力。實驗項目包括激光全息攝影、傳感器等。在學生掌握了一定的實驗技能、方法的基礎上，引導學生進行設計性實驗。項目可以是原實驗裝置上的內容延拓，或是獨立的設計性實驗課題。學生根據要求及操作提示，查閱并理解文獻、資料，設計方案并在教師指導下完成實驗內容。通過設計性實驗教學，學生在成功與失敗中得到鍛煉，體驗科學實驗中啟迪心智的感悟，切實領會物理規律的真諦。
3．四級實驗為研究創新性實驗，強調思維、意識的創新突破。
以培養創新意識、創新思維和研究探索能力為目標，在獨立環境下完成課題研究過程。研究課題緊密聯系物理實驗課程教學，圍繞實驗裝置、實驗方法、實驗過程等組織研究課題。如“全息干版自動存取器”，“干涉圓環條紋變化計數器”等。通過前三級實驗課程的學習，學生熟悉課題背景知識，明確課題研究目標，但對研究項目的設計、裝置構造及功能的實現模式等都是未知的，正是這種“未知”引發學生極大的研究興趣，也正是這種“未知”促使學生的思維空前活躍，在擺脫教材“框架”限制后，學生創新思維和創新意識凸現，并在其研究成果中得到很好地體現。幾年來，我們努力探索研究性實驗教學規律，構建創新實踐平臺，成效明顯，得到教學主管部門的肯定和支持，同時也受到學生的普遍歡迎。在實驗環境和政策環境的支持下，研究創新性實驗迅速發展，并成為我校物理實驗教學一大亮點。
二、利用網絡資源，實現教學空間信息化轉變
打贏信息化條件下的現代戰爭，是軍隊信息化建設當務之急，也對高校培養信息化軍事人才提出了迫切要求。幾年來，理化實驗室以以計算機網絡技術為支撐，以實驗、技能資源共享為手段，逐步建立物理空間、虛擬空間和網絡空間相互嵌套的立體結構體系，實現物理實驗教學空間信息化。
1．物理空間是實驗教學的主載體。
實驗教學儀器、設備等硬件環境構成實驗教學的物理空間。實驗室自組建以來，教學規模不斷擴大，儀器設備不斷更新。現有教學面積1500平方米，實驗教學位450個，實驗儀器1000余臺（套），實驗教學專用計算機50臺，為實驗教學提供可靠的硬件支持。
2．虛擬仿真實驗構成教學虛擬空間。
物理虛擬仿真實驗室配備計算機21套，3D仿真開發工作站1套，服務器1臺。實現了物理實驗網絡化教學，開設經典物理實驗31項，近代物理實驗26項。學生通過該系統可完成課前預習、實驗操作、課后復習等學習活動；實現課堂講授、交互討論、報告講評等教、學互動功能；有利于自主開發，為設計性實驗、探索性實驗提供強大的虛擬平臺。
3．網絡空間實現信息資源共享。
網絡實驗教學以計算機技術為支撐，由局域網構成實驗教學平臺，直接實現資源共享、信息交換和信息服務。我們依托校園網，將教學視頻、實驗課件等置于網上，學生可在校園網任一終端自主學習。
實驗教學空間的信息化真正做到了實物實驗、虛擬仿真實驗和網絡實驗教學“三位一體”，實現了實物—虛擬—網絡之間的有序重組和無限延伸，為學生創新能力的培養提供了信息化實驗空間。
三、實驗教學方法實現多元化
隨著實驗教學新體系的不斷完善，逐漸淘汰單一的課堂教學模式。結合我校實際狀況，采用課堂、課余相結合，開放式、自主式、研究式教學相融合，突出自主創新，強調能力提升。
1．演示實驗激發學習興趣。
演示實驗目的是對學生進行基礎物理學知識的普及，為學生學習大學物理實驗課打基礎。演示實驗使抽象理論直觀化、真實化和生動化，在拓展知識面、培養學生觀察、分析和解決問題能力，特別是激發學生對自然現象、物理知識的興趣方面具有事半功倍的效果。
2．基礎性和綜合性實驗實行全面開放。
一是實驗內容開放，實行必做和選做實驗相結合，為學生提供進一步探索的空間；二是實驗時間開放，學生自選實驗時間和實驗項目，調動了學習主動性；三是實驗模式開放，從單純實物實驗轉化為實物與虛擬實驗相結合；四是實驗過程開放，教師進行簡要啟發和引導，對實驗注意事項做必要提示，學生力爭獨立解決實驗問題，完成實驗內容。
3．設計性實驗強調自主。
設計性實驗是實驗教學的高級階段。學生根據所學的理論知識，在教師的引導下自選實驗項目，設計實驗方案，檢索文獻資料，提交課題報告。促進了理論與實踐、創新設計與動手操作的緊密結合。教師組織學生進行方案論證和交互討論，引導學生分析解決問題。掌握科學的實驗方法，最大限度地激發學生的智慧潛能，實現從“教我學”到“我會學”的轉變。
4．研究性實驗注重創新和啟迪心智。
從06年開始，實驗室在05、06和07級學生中開展課題研究型實驗教學，共有370余名學生自愿報名參加，完成研究課題87項。經過成果答辯和專家評審，共評出優秀成果31項，對成績優秀者，均報請教學主管部門給予實驗課筆試免考獎勵。這一活動著眼于“小”處，得益于“大”處，對學生科研能力的初步形成具有一定的促進作用。
四、實驗考核側重操作實踐
從四個方面對學生實驗能力進行考核：一是平時成績，根據平時實驗操作和實驗報告評定；二是筆試成績，根據期末實驗筆試結果評定；三是虛擬實驗成績，根據虛擬實驗的完成情況評定；四是創新評價，根據學生對實驗數據處理、設計性實驗有獨到創意進行評定，這是實驗考核的創新點。
平時實驗成績占總成績的50%。每個實驗項目按五級分制計分，采用“1-2-2”比分制的評價標準，即預習報告1分、現場操作2分、正式報告2分。期末筆試成績占總成績的40%。期末組織學生進行閉卷實驗筆試，對課題研究獲得優秀成績者免試。虛擬實驗成績占總成績的10%。創新評價是我們實驗考核方式的一個創新點。若學生在實驗設計和實驗數據處理中有獨到的見解，就應給予創新評價，給予實驗成績加分或全期實驗成績評優的獎勵。
參考文獻：
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[2]李曄，王斌科，付振堂.PBL使學習發生在問題的解決過程之中[J].石家莊：教育經濟研究，2008，（11）：75-76.
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