非物理专业院校物理实验培养创新拔尖人才模式探索

摘要：本文通过分析大学物理实验教学改革过程中遇到的一些问题，对创新性拔尖人才培养模式进行了探索，提出了创新拔尖人才的教学模式，旨在通过研究性设计实验的有效实施，让真正有思想、有创意、爱拼搏的学生在通识性教育中脱颖而出，成为具有合理知识结构、较强创新能力和实践能力的拔尖人才。

关键词：大学物理实验；创新拔尖人才；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）33-0235-02

一、引言

物理学是观察、实验和思维相结合的产物，它集严密性、精确性以及创造力和想象力于一体，具有逻辑性强、科学思想丰富、研究方法多的学科特点，对培养优秀的拔尖人才具有不可估量的作用。大学物理实验涉及的内容从经典物理到现代物理学，跨度大，覆盖面广，包含着丰富的实验方法、实验手段和实验思想，并能提供综合性很强的基本实验技能的训练，它在整个教学过程中对培养学生综合素质和创新能力方面占有十分重要的地位。本文对当前大学物理实验课在培养创新拔尖人才方面遇到的困境进行了分析和探讨，根据本校的教学改革经验，提出了以研究性设计实验为抓手，大学物理实验和现代科学技术相融合，在通识性教育的基础上，夯实学生的学习根基，扩展学生的知识视野，达到培养学生创新意识的目的，使具有创新思维的拔尖学生在本科学习中脱颖而出。

二、大学物理实验教学培养创新拔尖人才面临的困境

（一）物理实验教学不能够与时俱进

大学物理实验内容量之大，涵盖面之广是其他学科无法比拟的，因此大学物理实验在拓展学生的知识视野方面起着非常重要的作用，然而大学物理实验由于受到学校经济条件和学科发展方针的限制，实验设备更新缓慢，不能适应学科技术发展的需要，导致经典性实验偏多，部分内容陈旧，有关当前科学技术和研究前沿的实验内容相对缺乏，物理实验的设置比较单一，综合性、设计性实验较少，与科研、生产和生活贴近的内容较少，实验教学内容与现代社会的需要、以及对创新人才培养的要求不相适应等。在当前实验条件下，实验的教学模式、教学方法的改进都受到较大的限制，致使大学物理实验难以培养学生学习的主动性和独立性，激励不了学生的学习兴趣，严重阻碍了学生学习的积极性、创造性，不利于创新拔尖人才的培养。

（二）学生量多，基础参差不齐

大学物理实验是一门大学必修的基础课程，面向全校所有理工科学生，由于近几年我国高等学校招生规模的扩大，必修物理实验课的人数显著增加，而投入的教学经费有限，教学资源异常紧张，首先表现在师资力量比较薄弱，实验教师在实验教学上连轴转，难以投入更多的时间和精力搞创新实验的设计和指导，实验设备的台套数满足不了日益增加的学生数。学生的物理基础也是千差万别，参差不齐，面对这样的状况，为了照顾到每一位学生，教师通常会采用传统的教学模式，满足一般的教学要求，保证每个同学都能够得到普通的物理实验技能的训练，教学模式相对单一，忽略了学生的基础差异和个性发展的需求不同，未能充分发挥学生自身优势，不利于培养学生的实践能力和创新能力，因此，对物理实验教学进行改革和创新，已迫在眉睫。

（三）传统的教学模式不利于创新拔尖人才的培养

在非物理专业院校中，大学物理实验的教学，学生通常是在老师的指导下，依照规定的实验方法和步骤完成实验。这种教学模式，对学生掌握实验方法，验证和加深对理论的理解有很好的效果，而对于培养学生独立思考能力、独立动手实践能力、创新意识及创造能力的效果并不是很理想，更不适宜创新拔尖人才的培养。目前的实验教学改革只能在不断的探索和尝试中进行，然而随着科技的发展，对创新性拔尖人才需求的呼声越来越高，为适应社会的需要，科学技术的发展，探索培养创新拔尖人才的教学模式显得非常重要。

三、创新拔尖人才培养模式探索

（一）改革优化现有的课程内容

为使大学物理实验成为培养学生创新能力的课程载体，我校物理实验中心近几年来不断的改进教学内容，根据实验室的现有实验设备，将基础实验的内容进行的外延和深掘，将传统的验证性、综合性实验的知识点和现代科学技术及相关专业相结合，开发出不同类型的设计性实验和研究性实验，使实验教学内容有了层次性的变化，由浅入深，既兼顾了基础通识性教学又渗透了专业性、前沿性的内容。比如超声波的实验，作为基础实验只要求学生能够测出空气中超声波的传播速度，完成数据处理就可以了。为进一步培养学生的创新能力，培养学生的发散思维，加强和专业知识的结合度，对该实验进行改进和加深难度，要求学生独立设计实验过程，测量不同条件下同一液体中或同一条件不同液体中超声波的传播问题，从中了解实验条件的变化对声速传播的影响；或者和专业相结合模拟和仿真超声波的成像问题，学会使用matlab或其他专业软件在物理实验中的应用；以及如何利用声波监测新鲜水果的变质腐烂等问题，达到多学科融合的目的。通过对基础实验内容进行多方面的拓展和探讨，不但扩大了同学们的认知视野，同时也激发了学生的学习兴趣，培养了学生创新思考的能力。物理实验教学内容经过不断完善和丰富，既满足了大部分同学物理实验基本技能的培养目标，又能够对那些爱思考、爱探索的学生做进一步的指导，激励物理学习兴趣浓厚的学生做更深入的探究，从而在教学中培养出一批真正爱创新的拔尖人才。通过近年来的教学改革，在教师和学生的不断努力下，实验教学内容得到了极大的拓展和改进，实验教学进入了一个良性循环阶段，越来越多的有思想有创意的学生愿意投入更多的时间进行物理实验的探索和研究。

（二）实验教学与科学研究相融合

为了使学生从实验中得到基本实验技能的训练，又能掌握当前具有实用性、代表性和先进性的实验技术，构建多层次的实践教学体系，优化实验课程内容是非常必要的。实验内容经过改进，将枯燥无味单一性、重复性、验证性的实验拓展为具有时代科技特色和专业特点的设计性研究课题，将教学和科研融为一体，建立了以设计为主，研究开创新知识点为目的的实验教学模式，激发学生的内在动力，变被动学习为主动学习，使学生从传统的应试教育中转变出来，在实验学习过程中不断探索和实践。为了加强学生的科学研究意识，实验课题从选题到课题的设计要求学生自主完成，同时教师在这个过程中做好监控和指导工作，学生定期和指导教师进行交流。为保证学生在选题、设计和完成等过程中的主动权，充分发挥他们的能动性，教师不能进行过多的干涉。课程的实施，在培养同学们自主创新能力的同时，又注重培养学生的协作能力和沟通能力，要求学生以团队为单位，通常3～4个人为一研究团队，团队成员可以分工合作，发挥各自的特长。

实验教学的质量的好坏取决于教师的学术水平和是否能全身心投入其中，随着研究性设计实验的深入进行，对教师的要求越来越高，这就要求教师不仅要做好教学工作，更要加快自己的科学研究，提高自身的科研素质，更好的服务于基础教学工作。为此，我们依托学校的研究优势，教师根据自己的实际条件，积极和专业相结合，不断提升自身的软实力。

（三）多学科交叉、开放性教学

培养创新拔尖人才，在教学中就必须将创新人才的培养贯穿于整个实验教学过程中，体现在实验教学的各个环节上，这就要求教学过程中不能仅仅囿于物理实验的具体细节中，教师要通过实验教学，引导学生进入科学的大门，丰富学生们的学科知识，使学生走出自己的专业限制，涉足不同学科。在交叉性的科学领域更易获取创新的灵感，为提高学生的兴趣，鼓励不同学科背景的同学结伴组队，共同协作，在相互学习中发现自己的专长。同时为了突破物理实验教学课时的限制，物理实验教学利用现代的教学手段，建立有效的实验室开放管理与制度，将实验教学从时间上和空间上进行开放，为学生创造更多的有利条件，促使学生在完成课内要求的实验后，能够自主安排自己的时间，选作感兴趣的实验内容，发挥自己的特长。通过这种开放性的实验教学模式，学生们有了更多的自由，没有具体实验内容的要求、实验场地和实验设备等方面的限制，学生可以按照自己的创意进行创造性的实践，极大的发挥了他们的主观能动性，最大限度的利用实验室锻炼学生的学习能力。通过这种创新性的物理实验教学模式，课程结构的优化、研究性设计实验的开展和开放性的实验教学体系，实现了多途径的实验教学的创新模式，为培养学生的创新意识奠定了基础，为拔尖学生的发展空间创造了有利的条件，使物理实验教学从传统意义上的教学走上了创新教学的途径。

四、结论

随着我校物理实验教学改革的推进，传统物理实验教学得到了极大了改进，学生的学习积极性被调动起来，逐渐从本科生中吸引了一批爱好物理、喜欢动手、善于思考、乐于创新的学生。今后，我们将进一步探索和总结，不断改进教学方法、教学手段和教学内容，及时吸收科技前沿，通过不断学习和吸取其他高校的改革经验，自我完善，提高教学能力，结合学校的专业发展方向，使我校的物理实验教学与时俱进，培养出具有创新精神的拔尖人才。

参考文献：

[1]阎琨.拔尖人才培养的国际论争及其启示[J].复旦教育论坛，2013，（11）.

[2]宇杰.浅谈高校拔尖人才培养中的理想信念教育[J].时代教育，2015，（1）.

[3]郭阳雪，孔祥洪，王蕊丽.面向基础服务专业的大学物理实验教学[J].大学教育，2013，（4）.

[4]张明长.大学物理实验教学改革的探索[J].实验技术与管理，2010，（27）.