大学物理创新性实验设计研究论文.doc

大学物理创新性实验设计研究论文 摘要：:近年来国家正在大力推进双一流建设“培养拔尖创新型人才”是其中一项重要的内容以培养学生的创新能力为目的的综合设计类实验的开设对于培养本科生的创新意识、创新精神和创新能力具有重要意义本文调研了国内高校目前物理创新性实验的开展情况从实验内容设置教学手段教材使用评价方式及需解决的关键问题等方面做了阐述 关键词：:大学物理;创新性实验;创新能力 1研究背景 大学物理实验在培养大学生的动手能力和创新能力方面有着重要作用综合设计性实验介于基础实验和科学研究实验之间作为最接近科技前沿的实践项目通过让学生自行设计完成物理实验亲历一次实验的全过程这种模式非常有利于学生的科学思维、创新意识与实践能力的培养此类实验要求学生综合运用多门学科的知识、技能和方法来设计实验方案同时也要求学生运用所学的知识去发现、分析和解决问题因此构建与实施创新型实验教学模式是社会发展与高等教育改革的必然要求13目前国内很多高校都已建立了多层次、多模块的创新型实验教学体系46如吉林大学从基础到前沿分了四级实验层次:基础性实验、综合性实验、设计性实验和创新性实验的全面开放的大学物理实验课程新体系7;复旦大学构建了以能力培养为目标的多层次实验教学新体系开设了以培养学生创造能力为宗旨的“设计性研究性物理实验”课程;华南理工大学建立了基础物理实验、综合性实验、设计性实验和开放性探索实验分层次教学体系1;福州大学则分为基本实验阶段近现代、综合与设计性实验阶段以及科技实验阶段8 2研究内容 创新性实验大多是以科研课题的形式进行学生个人或团队在教师指导下选择课题然后通过查阅文献资料、学习相关领域的理论知识来确定研究目的、研究内容、设计实验方案、分析和处理数据最终撰写结题报告或论文等目前国内很多高校都开展了物理创新性实验的教学名称各有不同:综合性实验、设计性实验、创新性实验、科研训练实验、探索课题等本文中用创新性实验统称此类实验我们调研了国内高水平大学的本科物理创新性实验的开展情况:题目的设计来源、开展形式教学模式评价方式等具体如下: 21创新性实验的内容设计 调研了国内高校的创新性实验的题目类型和来源大致分为以下几类:(1)传统的力、热、光、电磁等相关实验内容或实验仪器的改进如“力学系统的平衡控制”“玻璃折射率温度系数实验装置的改进”“麦克斯韦速率分布实验仪的设计与开发”“普氏摆的设计与开发”5(2)科研内容转化或相关的科研项目如电子科技大学:纳米材料特性测试实验(“体相材料的荧光测试”和“纳米粉体材料的荧光测试”)是由课题“辐照对植入型纳米晶复合材料光电性能影响的探索研究”和“核技术制备纳米光电复合材料研究”转化而来的跨学科的交叉性实验;功率电子器件散热实验的部分内容由横向合作项目“磁控管散热研究CAD”转化而来9(3)各种大赛的题目:如PISA测试、中国大学生物理学术竞赛等(4)来源于日常生活的实验题目如“手机在物理实验中的应用”“彩虹实验现象研究”“电动汽车分时租赁业务的模型分析”“测量电风扇的转速”2 22创新性实验的教学手段和管理 很多学校成立了专门的创新实验室来进行创新性实验的开设学生大多以申请科研项目的形式进入实验室完成自己的研究课题如华南理工大学建立了创新性实验室建立光电、电磁等方面的创新平台及时地把现代科学技术与现代科技进步的成果渗透到经典的物理实验内容中让学生能及时了解有关方面的国内外最新的研究现状也尽可能的让学生根据自己的兴趣及专业特点来选择实验提高学生的创新和实践能力10我校成立了物理创新实验室购置了大量的科研仪器如制备样品设备:箱式炉、CVD管式炉、真空镀膜设备等;测试仪器:X射线衍射仪、电化学工作站、余辉性能测试仪、振动样品磁强计、红外光谱仪等提供了实验正常开展的基础指导教师则是多年从事普通物理实验教学和参与科研项目的老师具有丰富的教学经验和很强的科研能力物理创新实验室自运行以来大量的本科生参与各种科研训练项目不仅提高了对科研的兴趣锻炼了实践水平也获得了丰硕的成果以本科生为第一作者发表了几十篇科研论文SCI论文20多篇创新实验的管理要由专门的教师来负责实验的开展也要充分利用网络资源很多高校建设有专门的网站或者网站板块方便发布通知公告并经常在线更新实验题目方便学生进行选择如:复旦大学物理教学实验中心北京师范大学跨学科开放实验室京师政管创新实验室还有的学校建立了qq群方便学生在课下咨询教师或反馈各种问题这对教学效果的提高起到了明显的作用7 23创新性实验的教材使用 各个学校创新实验的内容多样且具有自身的教学特点因此对于教材的需求也更加个性化目前已有一些创新性实验相关的教材出版1112但是大多数学校没有固定的教材以自编教材或者推荐教材为主 24创新性实验的评价方法 创新性实验由于整个实验过程的不确定性因此对学生的评价要能够反映出学生的整体状态既要重视对实验结果的评价又要把实验的各环节纳入考核评价指标:实验前(前期调研方案设计)、实验中(操作能力分析数据能力)、实验后(总结归纳处理数据的能力)的综合表现来评价学生另外也要考虑学生的实验态度、工作量等110 25创新实验开设中的关键问题 (1)实验内容和题目设计如果实验内容过于简单则会达不到培养学生实践能力的目的;如果实验要求太高学生则会无力完成因此每个学校需要根据自身的教学特点、实验条件并结合实验开设过程中的反馈不断改进实验内容开设操作性强的实验项目(2)开设创新性实验面临的仪器设备使用问题由于大学物理实验室用于购置设备的经费有限一般只能满足教学大纲要求的基本实验内容而创新性实验经常需要科研级别的仪器要解决这个问题实验室就需要更多资金的投入另外对于难以购置的实验仪器需要通过其它途径来满足本科生的实验要求如通过申请项目的形式获得经费利用研究生的科研仪器来进行测试等(3)要解决创新性实验优秀指导教师的问题在指导创新性实验的过程中如何将科学研究的思维方法传授给学生如何引导学生去分析问题并激发其研究兴趣是能否达到开设创新性实验目的的关键由于创新性实验的特点相对于指导基础实验来说指导创新性实验的老师需要付出更多的时间与精力因此学校或实验室需要出台相关的政策鼓励教师积极参与此类项目 3结语 物理创新性实验的开设对提高本科生的实践动手能力、提高本科生培养质量有重要的作用目前很多高校都在积极的探索中创新性实验的内容设计、开展形式和评价方式等方面都需要结合具体情况进行合理的安排因此各个学校的成功经验都值得研究和借鉴最终形成适合本校特点的开展模式 参考文献: 1梁文耀陈武喝基于创新能力培养的自主性实验教学改革探讨J实验室研究与探索(8):289291296 2丁红胜董军军吴平综合性设计性实验的教学思路探讨J大学物理26(5):4447 3漆建军肖化基于现代教育理论的综合性设计性大学物理实验J实验室研究与探索27(9):99101104 4徐晶王国余大学物理实验分层次教学与创新能力的培养J大学物理实验(2):9496 5孙维民赵丽军赵褰等开设研究性与创新性实验提高学生创新能力J实验室研究与探索(7):124126 6张锐波沈剑峰杜金潮大学物理实验创新教学J实验室研究与探索29(1):8082163 7张凤琴林晓珑王逍创新人才培养下的大学物理实验教学改革研究J大学物理(3):3639 8马靖陆培民大学物理实验开放式教学模式探