導(dǎo)語：大學(xué)物理自主設(shè)計性實驗教學(xué)模式研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:大學(xué)物理實驗是理工科學(xué)生必修的一門單獨設(shè)課的基礎(chǔ)課，是培養(yǎng)和提高學(xué)生科學(xué)實驗?zāi)芰?、科學(xué)實驗素養(yǎng)和創(chuàng)新能力的重要課程。近年來，我們在傳統(tǒng)教學(xué)模式的基礎(chǔ)上，在實驗教學(xué)中增加了自主設(shè)計性實驗項目，通過自主設(shè)計性實驗教學(xué)模式的實施，學(xué)生的實驗?zāi)芰蛣?chuàng)新能力顯著提高。

關(guān)鍵詞:大學(xué)物理實驗;自主設(shè)計性實驗教學(xué)模式;創(chuàng)新能力

一、自主設(shè)計性實驗教學(xué)模式實施的意義

高校實驗教學(xué)改革和實驗室建設(shè)作為強化實踐教學(xué)環(huán)節(jié)和培養(yǎng)創(chuàng)新人才的基礎(chǔ)，在培養(yǎng)理工科學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新精神，提升學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)方面有著極其重要的作用［1］。實驗課程中開設(shè)自主設(shè)計性實驗，是實驗教學(xué)改革的重要舉措。在傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式中，實驗教材詳細列出實驗步驟、線路圖、實驗原理，學(xué)生的實驗過程就是按部就班的完成實驗，實驗的思路被限定，主觀能動性得不到發(fā)揮。自主設(shè)計性實驗教學(xué)模式是一種以學(xué)生為主，教師為輔來培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)探索及創(chuàng)新能力的新型教學(xué)模式。具體來說，就是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，根據(jù)實驗題目、實驗條件，通過查閱資料，自主設(shè)計實驗方案，自擬實驗操作步驟，在一定的時間內(nèi)完成實驗，經(jīng)歷一次科學(xué)實驗的全過程。學(xué)生在設(shè)計實驗方案的過程中，實驗的思路開闊了，學(xué)生的思維活躍了，創(chuàng)新能力與解決問題的能力不斷提高。

二、自主設(shè)計性實驗教學(xué)模式的具體實施

(一)實驗教材的編寫與自主設(shè)計性實驗的安排。為配合自主設(shè)計性實驗教學(xué)模式的實施，我們首先對實驗教材進行了調(diào)整與改編。實驗教材共有28個實驗項目，根據(jù)教學(xué)模式和實驗內(nèi)容的不同分為四個模塊。分別為基本訓(xùn)練、基礎(chǔ)實驗、近代綜合與應(yīng)用實驗、自主設(shè)計性實驗等四個部分組成，其中自主設(shè)計性實驗?zāi)K作為教材中一個相對獨立的部分，占據(jù)了整個教材四分之一的內(nèi)容。這個模塊的實驗項目全部采用自主設(shè)計性實驗教學(xué)模式，這些實驗項目撰寫的格式與其他傳統(tǒng)實驗不同，實驗教材中只提供實驗題目、實驗原理、實驗要求以及實驗思考題，具體的實驗線路圖、實驗步驟、實驗表格全部省略，要求學(xué)生自己擬定，這樣就避免了傳統(tǒng)實驗中學(xué)生照本宣科地弊端，給學(xué)生留下了思考和發(fā)揮的空間。另外，大學(xué)物理實驗課程分兩個學(xué)期進行，考慮到自主設(shè)計性實驗項目難度較大，對學(xué)生的實驗?zāi)芰σ筝^高，因此，第一學(xué)期的前半程主要安排基礎(chǔ)性實驗，實行傳統(tǒng)型實驗教學(xué)模式，通過實驗課程訓(xùn)練，學(xué)生的基本實驗操作能力得到提高。在此基礎(chǔ)上，在第一學(xué)期后半程或者第二學(xué)期安排自主設(shè)計性實驗項目，由于實驗學(xué)時有限，自主設(shè)計性實驗只能安排2至3個實驗。(二)自主設(shè)計性實驗項目的選題。對于自主設(shè)計性實驗項目的選題，我們結(jié)合學(xué)生的實驗?zāi)芰蛯嶒炇椰F(xiàn)有的實驗設(shè)備，本著“設(shè)計性實驗既要有所創(chuàng)新，又要結(jié)合實際，讓學(xué)生能夠切實可行”的原則，進行反復(fù)與研究，在實驗教材中選定了七個不同的設(shè)計性實驗項目。這些實驗涵蓋了力學(xué)、電學(xué)、光學(xué)等方面，實驗題目分別是:氣墊導(dǎo)軌測量重力加速度，不規(guī)則物體密度的測定，落球法測量液體的粘滯系數(shù)，分壓電路輸出特性研究，電學(xué)元件伏安特性曲線的描繪，電表的改裝與校準(zhǔn)，非平衡直流電橋測量電阻。這些自主設(shè)計性實驗項目的選題具有如下特點:選題緊扣大綱，立足基礎(chǔ)、適當(dāng)延伸，實驗內(nèi)容相對比較熟悉，實驗難度適中，運用所學(xué)的實驗方法，進行適當(dāng)轉(zhuǎn)換后，就可以完成;選題具有一定的探索性，需要學(xué)生查閱資料，方案的形成過程中要不斷探索研究;選題具有實用性，盡量選擇現(xiàn)實生活中可能遇到的問題，使學(xué)生對所選的實驗有濃厚的興趣;選題具有開放性，實驗方法不單一，可以通過多種方法實現(xiàn)實驗?zāi)康?，以保證學(xué)生之間設(shè)計方案多樣性與差異性［2］。(三)自主性設(shè)計性實驗課前準(zhǔn)備工作。由于自主設(shè)計性實驗沒有現(xiàn)成的實驗方案，所以實驗課前教師和學(xué)生都需要做大量的準(zhǔn)備工作。實驗課前，教師提前下發(fā)通知并指定實驗題目，學(xué)生按照通知要求，根據(jù)實驗題目，查閱相關(guān)資料，寫出完整的實驗預(yù)習(xí)報告，預(yù)習(xí)報告中包括實驗線路圖、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)表格等一整套的實驗設(shè)計方案，通過這一環(huán)節(jié)，使學(xué)生對所做的實驗進行認真思考，形成實驗方案的基本雛形。實驗預(yù)習(xí)報告要求在實驗課前兩天上交給指導(dǎo)教師，指導(dǎo)教師對設(shè)計的實驗方案進行批閱，重點把握實驗方案的可行性與科學(xué)性，保證實驗在實驗室的現(xiàn)有條件下能夠順利實施。通過批閱預(yù)習(xí)報告，把實驗方案中存在的問題指出來，讓學(xué)生再進行修改完善，不合理的實驗方案令其重新整改。由于實驗選題都比較切合學(xué)生實際，學(xué)生設(shè)計起來難度不大，實驗方案確定后，直接可以在課堂實施。指導(dǎo)教師除了批閱預(yù)習(xí)報告，還要根據(jù)學(xué)生的實驗方案，準(zhǔn)備實驗所用的儀器設(shè)備和各種耗材，以確保實驗方案實施。(四)自主設(shè)計性實驗課堂操作與課后總結(jié)。課前準(zhǔn)備工作完成后，學(xué)生帶著預(yù)習(xí)報告進入實驗室開始實驗，教師在實驗過程中起著指導(dǎo)和監(jiān)督作用。實驗之前，教師結(jié)合預(yù)習(xí)報告中出現(xiàn)的共性問題進行講解，提醒大家注意，由于學(xué)生在實驗中普遍存在著安全意識缺乏的問題，好多設(shè)計的線路都沒有保護措施，對于元件參數(shù)的計算不夠精準(zhǔn)，實驗中容易出現(xiàn)燒壞儀器元件的現(xiàn)象，因此，對于實驗儀器的安全使用問題，教師在課堂上反復(fù)強調(diào)，以避免實驗中出現(xiàn)隨意損壞儀器情況。在保證儀器安全使用的前提下，學(xué)生利用實驗室提供的儀器元件，按照擬定好的實驗方案進行操作，實驗時一般兩人一組，實驗當(dāng)中出現(xiàn)問題，兩人共同討論，共同排查故障，共同解決問題，通過不同的測量與比較，切磋研究，學(xué)生分析問題、解決問題能力、科研能力與創(chuàng)新能力得到全面提高。實驗結(jié)束后，要求學(xué)生寫出完整的實驗報告，實驗報告是對整個實驗的概括與總結(jié)，實驗的整個過程以及數(shù)據(jù)結(jié)果要清晰準(zhǔn)確的表述出來，同時，對實驗當(dāng)中出現(xiàn)的問題進行分析，找出問題所在，對于實驗當(dāng)中成功的地方，予以肯定和提煉。從最初的預(yù)習(xí)報告到最終的實驗報告，學(xué)生通過對比分析，得到成長與進步，對實驗的理解上升到新的高度，完成了一次從理論到實踐，再從實踐到理論的科學(xué)實驗全過程。

三、自主設(shè)計性教學(xué)模式的效果及存在的問題

自主設(shè)計性實驗教學(xué)模式實施以來，打破了固有的舊思維模式，充分激發(fā)了學(xué)生的主觀能動性，學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握有了明顯的提高，從簡單理解上升到靈活應(yīng)用，舉一反三，實驗中更注重實驗方法與實驗思想的學(xué)習(xí)，學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力得到提升，學(xué)生實驗的積極性得到增強，由過去的“按照實驗步驟做”，變成“按照自己的思路走”，由“要我做”變成“我要做”，學(xué)生真正成為了實驗的主導(dǎo)者［3］，好多學(xué)生對科學(xué)研究產(chǎn)生了濃厚的興趣。但是，在自主設(shè)計性實驗教學(xué)模式的實施過程中也出現(xiàn)了一些問題，首先，實驗教師的科研能力還需要提高，迫切需要打造一支高素質(zhì)的實驗教學(xué)隊伍。教師作為自主設(shè)計性實驗的組織者，應(yīng)該具備深厚的學(xué)術(shù)功底、扎實的專業(yè)知識，從實驗選題到實驗方案的實施，每一個環(huán)節(jié)都要全面掌握和了解，針對實驗當(dāng)中出現(xiàn)的各類問題，做出及時的判斷與分析，引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生思考。因此，教師需要加大教學(xué)投入的力度，不斷提高自己的科研能力;其次，學(xué)生設(shè)計的實驗方案重復(fù)性較高，由于學(xué)生知識儲備的局限性，使得學(xué)生設(shè)計的實驗方案大同小異，新穎性不夠，學(xué)生參與實驗的積極性和創(chuàng)造性還需要進一步提高;另外，實驗室儀器設(shè)備需要不斷更新，長期以來，實驗室儀器設(shè)備種類比較單一，大部分儀器都是批量購買，好多的實驗方案只能局限在現(xiàn)有的儀器設(shè)備范圍內(nèi)。因此，實驗室要加大儀器設(shè)備經(jīng)費的投入，以保證自主設(shè)計性實驗教學(xué)模式的實施。

四、結(jié)語

隨著教學(xué)改革的不斷深入，自主設(shè)計性實驗教學(xué)模式的研究與探索已成為高校實驗教學(xué)改革的重要內(nèi)容。目前，在自主設(shè)計性實驗教學(xué)模式的實施中，還存在諸多的問題，這給我們的實驗教學(xué)提出了挑戰(zhàn)，我們要迎難而上，接受挑戰(zhàn)，不斷優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、改進教學(xué)模式，使自主設(shè)計性實驗教學(xué)更加規(guī)范化。

參考文獻:

［1］劉天寧，徐清．高校實驗教學(xué)改革和實驗室建設(shè)與創(chuàng)新人才培養(yǎng)［J］．昆明理工大學(xué)學(xué)報，2007．7(6):101-103．

［2］徐勝，夏思墨，韓超峰，王全興．自主設(shè)計在免疫學(xué)實驗教學(xué)中的探索與實踐［J］．基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育，2019．21(9):718-721．

［3］竺鋁濤．紡織工程專業(yè)自主設(shè)計性教學(xué)模式探究［J］．紡織服裝教育，2019，34(04)259-362．

作者:孫學(xué)軍 金熒熒 孫正鳳 單位:山東科技大學(xué)濟南校區(qū)