基于创新能力培养的物理专业实验实践教学探究_陈展斌.pdf

第 35 卷第 6 期大学物理实验Vol35 No62022 年 12 月PHYSICAL EXPEIMENT OF COLLEGEDec2022收稿日期:2021-12-20文章编号:1007-2934(2022)06-0152-04基于创新能力培养的物理专业实验实践教学探究陈展斌(湖南工业大学 理学院，湖南 株洲412007)摘要:本文以培养人才创新为导向，通过分析高校实践教学体系存在的弊端，结合学校实情，探究新时代实践教学的新模式。通过完善物理专业实验课程模块建设、改革实践教学模式，构建基础与创新协同发展、符合时代特征，满足学生发展和职业需求的实践教学新体系及管理机制。关键词:实践教学体系;实践教学改革;创新能力培养中图分类号:G 642文献标志码:ADOI:1014139/jcnkicn22-1228202206031物理专业旨在培养掌握物理理论及相关工程技术知识并将物理学应用于现代高新技术和社会各领域的复合应用型人才。物理实践教学是指在教师的指导下，学生主动地在认知、情感和动作技能多个领域掌握知识、发展能力、提升技能的教育教学活动的总称1。实践教学旨在提高学生的基本实验技能、知识应用能力、社会实践能力、创新研究能力和科学素养，是巩固和加深对理论认识的有效途径，培养具有创新意识和创新能力的高素质技术人才的重要环节，是理论联系实际，培养学生掌握科学方法和提高动手能力的重要平台1-10，高校实践教学水平的高低决定了创新型人才培养的优劣。国外高校的实践研究主要集中在实践教学模式和教学内容上，具体表现在(1)设置突出实践能力培养的课程，确定实践要求，布置学习内容，并不断引导学生应用理论知识去解决问题、激发积极的学习技能影响思维，达到培养学生专业技能的目的。(2)重视“双师型”教师队伍的建设，国外大学注重教师的专业发展和实战经验，建立教师发展中心，加强教师“教与学”的培训，提高教师教学水平的创新。(3)政府、企业、学校共建产学研一体的实践教学模式3，在政府的协助下，高校与企业行业之间建立多元合作办学，多个主体围绕学校教学、科研和管理，实现三赢的局面。学校和企业共同培养学生，实践教学内容以解决企业的真实问题为主，企业配有专业的指导老师，指导并协助学生解决在实践过程中遇到的各种问题，学生在企业能够感受真实的工作环境，培养分析问题、解决问题的能力，做到学以致用，理论联系实践。国内方面，1988 年张智宸、郝建平在建立新的实践教学体系的尝试 中首先提出实践教学体系1。目前，大多集中在关于实践教学体系含义的研究，实践教学体系重要性的研究，实践教学体系现状、问题研究，体系完善研究等方面，主要模式有10:1“三结合、三层次、三段培养”的教学体系结构。教学、科研、生产实际相结合;基础实践、专业实践、社会实践三个层次;校内基础实验阶段、校内教学基地课内外结合阶段、校外教学基地与生产实践结合阶段;2“驱动-受动-调控-保障”的实践教学体系结构。教学动力体系和教学目标体系构成了实践教学体系的动力层面，教学内容体系构成了实践教学体系的受动层面，教学管理体系构成了实践教学体系的调控层面，教学保障体系构成了实践教学体系的保障层面;3“内外一体开放式”的实践教学体系结构。学生、教师和实践内容组成内部要素，实践教学机制、教师来源和就业机制组成外部要素;4“实践教学目标、内容、管理和条件四系统、基本实验技能、工程技术实验、生产现场实训和课外实践活动四平台、实践过程分为德育及素质培养、基本技能培养、综合技能培养、创新能力培养四层次”的实践教学体系结构。开展物理专业实践教学体系构建与研究的主要有:张富文 2013 年在应用物理专业创新型人才培养实践教学体系的构建与实施中提出以多层次的教学内容和个性化的教学方法为核心，以师资队伍和科学平台为基础，以科学管理为保障的实践教学体系，提高了人才培养质量4。王秀杰2012 年在 应用物理专业实践教学体系的建设与实践 中以培养计划为指导，全面论证了各种实验课、课程设计的逻辑关系，科学合理安排实验项目，形成了能满足培养目标要求的应用物理实践教学体系5。刘刚 2007 年提出了欠发达地区师范本科物理专业实践教学体系的构建思路，形成了四年不断线，四大实践环节，四大执行保障的实践教学体系框架，并对具体的体系内容进行了阐述7。随着社会的快速发展和科技进步，现代科技对高校实验课教学产生了很大的影响，以现有的实践教学体系(如陈旧的实验教学观念，内容老套，教法与现实需求脱节，积极性不够，实践灌输式传授等)培养的学生很难满足社会当前和未来对人才创新意识和创新能力的要求2，也难以满足学生个人未来发展的需求。在当前“双一流”和“新工科”建设以及教育信息化行动计划背景下，传统的实践教学模式和实践教学体系已经不能适应时代要求，探索物理专业实践教学新模式，有效提高实验课教学质量，全面培养学生的科学探究素养和创新意识，进行基于创新能力培养的应用物理专业实践教学体系研究具有重要的现实意义。为达到以培养人才创新为导向目标，探究新时代实践教学的新模式。完善物理专业实验课程模块建设、改革实践教学模式，构建基础与创新协同发展、符合时代特征，满足学生发展和职业需求的实践教学新体系及管理机制。认为可从以下几个方面开展(1)实践教学体系构建的理论基础实践教学体系的构建紧密联系实践活动，遵循教育教学的规律。知识、技能不是被动积累的，而是学习者积极实践的结果。在构建实践教学体系时应当关注学习者的学习过程中知识、技能的连贯性和教学内容的情境性，使学生通过具体的实践、实习等环节，在解决具体问题中积极主动地构建自己的理解、创造过程。同时还要考虑学生的全面发展，专业体系的完整性等。实践教学体系的高效运行，须考虑多种要素之间的相互联系。在构建实践教学体系时:1)根据人才培养规格、专业学科特点及发展规律以及社会对人才的需求，有针对性设定具体目标，除培养学生实践能力外还要注重创新能力的培养。2)实践进行环节的时间安排上要保持连续性，处理好与理论教学的关系，合理分配课时比例。3)实践教学应分阶段、分层次逐步深化。由易到难，由简单到复杂，循序渐进加以构建。(2)学校物理专业实践教学体系分析学校投入物理专业实验室的建设，改善了实践教学条件，有效促进了学生动手能力和实践能力的提升，但仍然存在一些问题:1)对实践教学的充分认识和重视程度不够，实践教学长期处于次要地位，课时量少，考核工作量低，人才培养方案中缺乏创新能力培养和具体要求，未体现“创新活动”;实践教学体系中人才培养未考虑学生个体差异，缺乏因材施教策略。2)高水平的专业实验技术人员缺乏，教师上实验课时对其重视不够，理论教师兼职实验课程教师也有情绪，几乎没人愿意上实验课，更没人愿意潜下心来进行实验研究。大部分的实验课程教学依然是教师主讲灌输理论知识，学生被动接受的模式，学生发现问题、分析问题、解决问题能力不强，创新能力没有体现。另外，由于教师素质原因，如不提前备实验仪器等，遇到问题难以现场解决，致使学生对物理实践课程的兴趣不高。3)物理学专业实践教学资源欠缺，设备不足，线路老化严重，如申请人开设的电磁学实验课，时常 36 个同学集中在一台仪器上，难以保证学生均等受到训练的机会等。学校管理层、学生和教师应该转变观念，充分认识实践教学在培养创新人才过程中的重要地位。(3)“双一流”、“新工科”建设条件下，以创新能力培养为核心，构建有差异，内容交融的实践课程新模块在新背景下，人才培养目标须与时俱进，实践教学培养目标也应适当调整。依据高校教学质量国家标准、以创新能力培养为核心，兼顾不同层次351第 6 期陈展斌:基于创新能力培养的物理专业实验实践教学探究学生的认知水平和学习能力，构建应用物理专业实践教学差异化培养目标新体系。设计有差异的课程，构建有差异的实践课程新模块，实施有差异的教学，实现有差异的发展，将创新意识 创新精神 创新能力培养融入实践教学的各个环节，循序渐进，服务学生，满足社会对人才的需求。另一方面，课程体系规定了培养目标实施的规划方案，是保障和提高教育质量的关键。物理学所开设的实践课程主要有力学实验、热学实验、电磁学实验、光学实验、近代物理实验、材料物理实验、毕业实习设计等。这些课程实验内容太单一，每个实验所使用的设备太局限，束缚了学生的创新能力。可尝试将“创新活动”纳入课表，形式可多样化，如开设力学专题实验、电磁学专题实验、光学专题实验、近代物理专题实验等。一方面，实验设备多样化，学生可自由发挥想象，充分利用专题内设备，类似于小孩子“堆积木”，设计精彩的实验内容，极大提高学生创新能力和动手能力。另一方面，教师可以选择某个具体实验项目为切入点，将新技术、新思路引入实验过程中，以培养学生创新能力为核心展开探索和研究。(4)树立创新能力培养贯穿实践教学全过程的理念，创新实践教学新模式经过多年的发展物理学专业形成了几乎固定的实验教学模式。随着科技的快速发展，这种教学模式面临新的挑战。学生积极参加创新实践训练、创新创业竞赛、研究型实验的学习等活动，其背后折射出的就是学生对现行物理实验教学模式的不认同，创新型实验给他们留下了深刻的印象，探究式学习模式才能吸引他们的兴趣。在当今竞争激烈的社会，行业及分工变化迅速且不可预期，学校所学知识多半与从事的工作无关。现阶段大学生对知识的获取方式有很多种，教师在学校更多的应体现在指导，引导技能训练，方法训练，开发脑力，学习创新。实践是创新的源泉，实践教学是培养创新能力的渠道，只有具有创新能力的人才能比较好地在社会中立足。因此，在实践教学过程中要以创新能力培养贯穿实践教学全过程，积极探究科学的教学方法，创新实践教学，培养创新人才。(5)开发实践教学环境资源，构建实践教学保障体系实践教学体系的构建需要挖掘实践教学环境资源，实践教学活动的开展，不仅受实验设备、场所、师资等条件的限制，还受制于社会、企业的支持，这是目前高校实践教学普遍存在的问题之一。应该采取有效措施，积极挖掘实践教学资源。整合校内资源，提高设备、场地、师资。创新性实验往往涉及到多个部门的仪器设备，希望学校出台相应政策，提供便利和协助。开展实质性的校企合作，锻炼学生解决实际问题的能力，将企业的遇到的难题作为学生课程设计的课题由教师指导完成，综合培养学生创新能力，实现校企共赢。实践教学是高校教学工作的重要组成部分，同时也是培养学生创新精神、创新能力、实践能力的主要途径。实践教学体系以实践教学人才培养目标为核心前提，以教学活动为主体内容，并以相应环境资源作为支持条件的有机整体。本文就基于创新能力培养的物理专业实践教学体系进行了探究。仅代表个人观点，如有不妥，还望批评指正。参考文献:1 曾臻应用型本科高校实践教学体系研究D 昆明:云南师范大学，2020 2 姜龙，陈殿元基于创新型人才培养的种子科学与工程专业实践教学体系的优化 以吉林农业科技学院为例J 安徽农业科学，2021，49(15):269-271 3 冯婧新工科工程实践教学体系建设研究D 武汉:武汉理工大学，2019 4 张富文应用物理专业创新型人才培养实践教学体系的构建与实施J 开封教育学院学报，2013，33(5):60-61 5 王秀杰应用物理专业实践教学体系的建设与实践 J 科技视界，2012(25):95-97 6 孙国高能力本位视角下高职高专护理专业实践教学体系优化研究 D 南昌:江西农业大学，2016 7 刘刚，刘国跃，尹辉，廖碧涛欠发达地区师范本科物理专业实践教学体系的构建J 绵阳师范学院学报，2007，27(8):136-139 8 林健面向未来的中国新工科建设 J 清华大学教育研究，2017，38(2):26-35 9 林健，王煦樟特色办学成就一流大学 以滑铁卢大学为例 J 中国高教研究，2018(4):22-28 10 成胜利中原工学院实践教学体系的构建D 郑州:郑州大学，2012451大学物理实验2022 年esearch on the Practical Teaching System of Physics SpecialtyBased on the Cultiv