论文部分内容阅读
湖州师范学院理学院(浙江 313000)沈建民
实验教学是培养学生创新精神与实践能力的极其重要的途经之一。为了凸现实验教学，我院在机构设置中除了下设三个教学系（物理系、数学系、信息系）外，还专门设立了一个与教学系并级的实验中心（物理实验教学中心）。这为我院在学校的实验教学中探索并走出有自己个性特色的实践教学路子提供了行政上的支撑。几年来，我院在物理实验教学中对如何培养学生的创新精神与实践能力这方面进行了有益的尝试与探索。现向同行“抛砖”以求“引玉”。
一、对物理实验教学功能的认识及努力
众所周知，在1999年6月，中共中央、国务院召开的第三次全国教育工作会议上作出的《关于深化教育改革，全面推进素质教育的决定》中已明确指出，以“培养学生的创新精神和实践能力”作为实施素质教育的重点。这为我国高等教育的教学改革，特别是实验教学改革指明了明确的方向。
（一）物理实验教学中心简介
我院物理实验教学中心下设的基础物理实验室是我校最早成立并建设的实验室之一，该实验室在学校和物理实验教师、实验技术人员的共同努力下，于1992年被省教育厅评为优秀实验室，1999年通过省教育厅的基础实验室合格评估。在此基础上，我院于2003年成立物理实验教学中心。现有仪器设备总价1617.5万元，实验室用房面积2445平方米，实验技术人员10人，实验教师20人。物理实验教学中心现下设四个实验教学模块：基础物理实验模块、近代物理实验模块、应用物理实验模块和创新设计实验模块。物理实验课程分为四个层次：公共物理实验（理工科）、基础物理实验（物理专业）、专业物理实验（物理专业）、文科物理实验（文科、中小学、大众）。现能开出实验项目414个；综合性、设计性等实验项目达80%以上，开放实验项目至少有50项以上（包括由我院主办的科技夏令营和面向中小学生的科普制作等方面的实验项目）。物理实验教学中心现有完整的实验课程体系、实验管理制度和优秀的实验队伍。
（二）对物理实验教学功能的认识
物理学不仅是一门基础学科、定量科学，更是一门实验科学。通过物理实验教学不仅有利于学生加深对物理概念和规律的理解，培养学生实事求是、一丝不苟的科学态度，而且也有利于增强学生的动手能力和分析问题、解决问题的能力。特别是建设一个高水平的，并对学生随时开放的创新设计实验室，更有助于学生高质量地撰写毕业论文、进行毕业设计，参加各类设计竞赛和进行科学研究。从这个意义上来说，综合性、设计性等物理创新实验项目的开设更能为学生的创新意识、创新能力和创新精神的培养和实践能力的进一步提升创设了“时空”。因此，在我院培养学生的创新精神和实践能力应该说具有得天独厚的优势。
（三）努力规划并建设省级物理实验教学示范中心
基于以上我们在物理实验教学改革中取得的初步成绩和对实验教学功能的较为深刻的认识，我院领导和学校有关领导在统一思想的基础上于2004年初制定了以“扩大实验规模、丰富实验内涵、设立创新实验”为目标的省级实验教学示范中心建设规划。经过近一年时间的努力，我院物理实验教学中心于2004年11月29日，被浙江省教育厅批准、确定为省第三批普通高校基础课实验教学示范中心（见浙教高教[2004]271号文件）。现在我们正积极创造条件（包括物理实验教学示范中心硬件和软件等方面的建设）,力争于2006年初通过省教育厅专家组的验收与评估。
二、物理实验教学的规范化建设和实验室开放三层次
为了使培养学生的创新精神和实践能力的实验教学理念在操作层面上更易实施，我们物理实验教学中心进行了物理实验教学的规范化和开放性等方面的建设，主要包括以下几个方面。
（一）有层次地开设综合性和设计性实验项目
物理实验教学中心以培养学生的科学实验素养和动脑设计实验的能力为核心。为此，实验教师（包括实验技术人员）在积极申购、增添实验仪器设备等硬件的基础上，努力更新实验教学内容和教学方法、有层次地提升综合性和设计性等实验项目的水平，以循序渐进地帮助学生将知识融会贯通，对学生进行较为全面和系统的智能与技能训练。
对综合性实验项目，我们认为，它可以是学科内一门或多门实验课程教学内容的综合，也可以是跨学科的综合。学生通过综合运用多方面的知识和方法，按照实验要求规划实验方案、进行实验操作，以培养学生综合运用所学实验知识和方法，实验技能，分析、解决有关问题的能力。
对设计性实验项目，我们认为，它是教师先提出实验课题（或实验项目）及要求，实验室提供条件，学生在教师的指导下自行推证有关理论，自行确定实验方法，自行选择或组合配套仪器设备，自行拟订实验程序和注意事项等，做出具有一定精度的定量的测试结果并写出完整的实验报告。同时要求满足以下三个选择原则：实验方案选择的最优化原则；测量方法选择的误差最小原则；测量仪器选择的误差均分原则；测量条件选择的最有利原则。
近年来，在院、系分管领导的重视下，实验教师和实验技术人员的积极努力和工作下，我们物理实验教学中心已为学生开出一定数量的、有层次的综合性和设计性等实验项目。在基础物理实验、专业物理实验两大模块中，综合性和设计性实验是在教师的指导下，由实验教师提供实验原理，由学生自己设计实验步骤，自己准备实验仪器，在解决问题的过程中，充分发挥学生的聪明才智，以初步培养学生的创新精神和实践能力。在这个层次中，可形象地称为教师“扶着学生走”。在应用物理实验模块中，我们教师主要为学生提供实验的思路，由学生自己设计实验方案、确定实验方法、完成实验任务。在这个层次中，可形象地称为教师“领着学生走”。通过这两个层次的训练，目的之一是为学生在创新设计实验模块中进行有效的物理实验设计与创新（在这个层次中，可形象地称为教师“看着学生走”）。打下一定的基础。
（二）进一步修订、完善实验教学大纲
实验教学大纲是实验教学的指导性文件，是组织、实施实验教学，保障实验教学质量的重要依据。为适应我院创建省级物理实验教学示范中心的要求和实验教学改革深入发展的需要，2004年初我们组织全院实验教师和实验技术人员对有关实验课程的实验内容、教学方法等方面进行了有计划、有步骤的改革、建设、规范和完善，对每门实验课程（包括理论课程中的部分实验）都在修订的基础上，编写了实验教学大纲，特别是面向物理学专业以外的其它专业的《大学物理》或称《大学物理实验》的教学大纲我们分别按各专业的特点进行了编写，以适应不同专业的特点和需要。在实验大纲的完善、编写中我们充分考虑了基础性实验项目、综合性实验项目和设计性实验项目的比例。目的是，使学生通过对每门实验课程的学习，在经历基础性实验、综合性实验和设计性实验的螺旋式上升的过程中，为学生在创新实验室进行创新和实践打下较为深厚的基础。除此之外，2004年我们还专门为有关实验课程的考核制定了《实验课及实验项目考核办法（讨论稿）》，内容涉及：基础性实验项目考核办法、综合性和设计性实验项目考核办法；独立设课的实验课（包括考试课和考查课）成绩考核办法；非独立设课的实验（课内实验）成绩考核办法；上机类的实验成绩考核办法等四个方面。这为规范实验教学，特别是实验课程的考核提供了操作上的支持。
（三）积极探索推进实验室开放的新途经
开放实验室不仅能为学生提供更多的实验时间和实践机会，而且能最大限度地提高实验仪器设备的利用率，更为主要的是能有效地培养学生的实验创新设计与研究的能力。鉴于以上认识，我们物理实验教学中心一直以来实行实验技术人员坐班制，随时随地向学生开放。特别是物理实验教学中心成立以来，我们在实践中逐渐探索出实验室三层次开放的策略和途经。具体地说，第一层次对一、二年级学生开放，实验内容可以自选，也可以与指导教师共同讨论确定有关实验内容。第二层次对三年级学生开放，内容主要是实验教师、实验技术人员申请的校级实验室开放项目和学生申请的有关实验方面的科研项目。第三层次对毕业班学生开放，内容主要是毕业论文或毕业设计中涉及实验的。三层次开放实验室，使平时实验训练少的学生的整体素质有较大的提高，激发他们对物理实验的兴趣和创新意识；对优秀生为他们提供了发挥聪明才智和施展个性的场所，使他们尽早涉及科学研究。
为了有效地培养学生的创新精神和实践能力，我们不仅鼓励实验教师和实验技术人员去积极参加有关“设计性、研究性实验教学研讨会”（2005年1月，我院派出三位教师出席了由复旦大学承办的“设计性、研究性实验教学研讨会”），而且今年我们还承办了由学校教务处主办的全校性的“物理设计性实验项目设计和物理实验仪器制作大赛”。这在一定程度上为培养学生的创新精神和实践能力提供和点燃了“火花”。
三、成绩、问题与对策
我们在省级物理实验教学示范中心的建设和物理实验教学改革的探索中，在学校有关领导和我院领导的积极支持下，在全体物理实验教师和实验技术人员的共同努力下，目前不仅实验仪器的数量和档次有了较大的增加和提升，而且在培养学生的实验创新精神和实践能力方面也取得了一定的成绩。如：由我院的房屋结构与建筑专业学生组成的参赛小组在2003年浙江省组织的结构设计比赛中设计的“桥”模型，不仅设计新颖而且耐力度高，获得了省一等奖。通过学校教务处和理学院的积极组织、精心筹备、多种形式的宣传和发动，2004年我校共有30个队报名参加了为期6个月的培训与学习，最后经过选拔确定10个队正式报名参加了2004年的全国大学生数学建模比赛，结果获得省一等奖1个，二等奖1个，三等奖1个，成功参赛奖7个，取得的成绩列全省同类高校的前列。这也是我校自1999年首次参赛以来参赛队伍最多、取得成绩最好的一次。另外，我们从近几年学生教育实习的反馈信息来分析，实习学校对我院实习生的实验技能也给予了高度的评价，普遍反映我院学生具有一定的创新精神和实践能力。
但是，我们也清醒地意识到，目前，我院学生创新精神和实践能力的整体素质还不够高，参与创新和实践的主动性还不够强，等等。鉴于这些存在的问题，我们在实践中探索出以下对策：
对策一：给学生以创新的灵感。
学生的“头脑不是一个要被填满的容器，而是一个需被点燃的火把。”通过教师创新这“星星之火”可使学生的头脑--有创新潜能的火把燃烧，进而使教师的头脑--也有创新潜能的火把燃烧，以形成创新的“燎原之势”。基于此，为了充分、全面培养我院仍至全校学生的创新意识、创新能力和创新精神，我们的教师有必要为学生开设一门有关物理实验创新能力培养方面的课程，以激发和点燃学生的创新之火，给学生以创新的灵感。
对策二：以课题研究促创新能力的培养。
为了充分调动学生参与创新和实践的积极性，蕴造一种自主、主动参与创新的氛围，学校应进一步加大拨出专款的数量，以用于培养极大部分学生的科学研究能力，特别是学生的实验创新能力方面的课题研究。通过创新课题的申报、立项和资助等方式、方法促使学生主动参与创新实验的研究，以达到学生通过课题研究进一步促进创新能力培养的目的。
作者简介：沈建民（1965- ），浙江湖州人，湖州师范学院理学院副院长，副教授，教育学硕士，主要分管实验室工作。
实验教学是培养学生创新精神与实践能力的极其重要的途经之一。为了凸现实验教学，我院在机构设置中除了下设三个教学系（物理系、数学系、信息系）外，还专门设立了一个与教学系并级的实验中心（物理实验教学中心）。这为我院在学校的实验教学中探索并走出有自己个性特色的实践教学路子提供了行政上的支撑。几年来，我院在物理实验教学中对如何培养学生的创新精神与实践能力这方面进行了有益的尝试与探索。现向同行“抛砖”以求“引玉”。
一、对物理实验教学功能的认识及努力
众所周知，在1999年6月，中共中央、国务院召开的第三次全国教育工作会议上作出的《关于深化教育改革，全面推进素质教育的决定》中已明确指出，以“培养学生的创新精神和实践能力”作为实施素质教育的重点。这为我国高等教育的教学改革，特别是实验教学改革指明了明确的方向。
（一）物理实验教学中心简介
我院物理实验教学中心下设的基础物理实验室是我校最早成立并建设的实验室之一，该实验室在学校和物理实验教师、实验技术人员的共同努力下，于1992年被省教育厅评为优秀实验室，1999年通过省教育厅的基础实验室合格评估。在此基础上，我院于2003年成立物理实验教学中心。现有仪器设备总价1617.5万元，实验室用房面积2445平方米，实验技术人员10人，实验教师20人。物理实验教学中心现下设四个实验教学模块：基础物理实验模块、近代物理实验模块、应用物理实验模块和创新设计实验模块。物理实验课程分为四个层次：公共物理实验（理工科）、基础物理实验（物理专业）、专业物理实验（物理专业）、文科物理实验（文科、中小学、大众）。现能开出实验项目414个；综合性、设计性等实验项目达80%以上，开放实验项目至少有50项以上（包括由我院主办的科技夏令营和面向中小学生的科普制作等方面的实验项目）。物理实验教学中心现有完整的实验课程体系、实验管理制度和优秀的实验队伍。
（二）对物理实验教学功能的认识
物理学不仅是一门基础学科、定量科学，更是一门实验科学。通过物理实验教学不仅有利于学生加深对物理概念和规律的理解，培养学生实事求是、一丝不苟的科学态度，而且也有利于增强学生的动手能力和分析问题、解决问题的能力。特别是建设一个高水平的，并对学生随时开放的创新设计实验室，更有助于学生高质量地撰写毕业论文、进行毕业设计，参加各类设计竞赛和进行科学研究。从这个意义上来说，综合性、设计性等物理创新实验项目的开设更能为学生的创新意识、创新能力和创新精神的培养和实践能力的进一步提升创设了“时空”。因此，在我院培养学生的创新精神和实践能力应该说具有得天独厚的优势。
（三）努力规划并建设省级物理实验教学示范中心
基于以上我们在物理实验教学改革中取得的初步成绩和对实验教学功能的较为深刻的认识，我院领导和学校有关领导在统一思想的基础上于2004年初制定了以“扩大实验规模、丰富实验内涵、设立创新实验”为目标的省级实验教学示范中心建设规划。经过近一年时间的努力，我院物理实验教学中心于2004年11月29日，被浙江省教育厅批准、确定为省第三批普通高校基础课实验教学示范中心（见浙教高教[2004]271号文件）。现在我们正积极创造条件（包括物理实验教学示范中心硬件和软件等方面的建设）,力争于2006年初通过省教育厅专家组的验收与评估。
二、物理实验教学的规范化建设和实验室开放三层次
为了使培养学生的创新精神和实践能力的实验教学理念在操作层面上更易实施，我们物理实验教学中心进行了物理实验教学的规范化和开放性等方面的建设，主要包括以下几个方面。
（一）有层次地开设综合性和设计性实验项目
物理实验教学中心以培养学生的科学实验素养和动脑设计实验的能力为核心。为此，实验教师（包括实验技术人员）在积极申购、增添实验仪器设备等硬件的基础上，努力更新实验教学内容和教学方法、有层次地提升综合性和设计性等实验项目的水平，以循序渐进地帮助学生将知识融会贯通，对学生进行较为全面和系统的智能与技能训练。
对综合性实验项目，我们认为，它可以是学科内一门或多门实验课程教学内容的综合，也可以是跨学科的综合。学生通过综合运用多方面的知识和方法，按照实验要求规划实验方案、进行实验操作，以培养学生综合运用所学实验知识和方法，实验技能，分析、解决有关问题的能力。
对设计性实验项目，我们认为，它是教师先提出实验课题（或实验项目）及要求，实验室提供条件，学生在教师的指导下自行推证有关理论，自行确定实验方法，自行选择或组合配套仪器设备，自行拟订实验程序和注意事项等，做出具有一定精度的定量的测试结果并写出完整的实验报告。同时要求满足以下三个选择原则：实验方案选择的最优化原则；测量方法选择的误差最小原则；测量仪器选择的误差均分原则；测量条件选择的最有利原则。
近年来，在院、系分管领导的重视下，实验教师和实验技术人员的积极努力和工作下，我们物理实验教学中心已为学生开出一定数量的、有层次的综合性和设计性等实验项目。在基础物理实验、专业物理实验两大模块中，综合性和设计性实验是在教师的指导下，由实验教师提供实验原理，由学生自己设计实验步骤，自己准备实验仪器，在解决问题的过程中，充分发挥学生的聪明才智，以初步培养学生的创新精神和实践能力。在这个层次中，可形象地称为教师“扶着学生走”。在应用物理实验模块中，我们教师主要为学生提供实验的思路，由学生自己设计实验方案、确定实验方法、完成实验任务。在这个层次中，可形象地称为教师“领着学生走”。通过这两个层次的训练，目的之一是为学生在创新设计实验模块中进行有效的物理实验设计与创新（在这个层次中，可形象地称为教师“看着学生走”）。打下一定的基础。
（二）进一步修订、完善实验教学大纲
实验教学大纲是实验教学的指导性文件，是组织、实施实验教学，保障实验教学质量的重要依据。为适应我院创建省级物理实验教学示范中心的要求和实验教学改革深入发展的需要，2004年初我们组织全院实验教师和实验技术人员对有关实验课程的实验内容、教学方法等方面进行了有计划、有步骤的改革、建设、规范和完善，对每门实验课程（包括理论课程中的部分实验）都在修订的基础上，编写了实验教学大纲，特别是面向物理学专业以外的其它专业的《大学物理》或称《大学物理实验》的教学大纲我们分别按各专业的特点进行了编写，以适应不同专业的特点和需要。在实验大纲的完善、编写中我们充分考虑了基础性实验项目、综合性实验项目和设计性实验项目的比例。目的是，使学生通过对每门实验课程的学习，在经历基础性实验、综合性实验和设计性实验的螺旋式上升的过程中，为学生在创新实验室进行创新和实践打下较为深厚的基础。除此之外，2004年我们还专门为有关实验课程的考核制定了《实验课及实验项目考核办法（讨论稿）》，内容涉及：基础性实验项目考核办法、综合性和设计性实验项目考核办法；独立设课的实验课（包括考试课和考查课）成绩考核办法；非独立设课的实验（课内实验）成绩考核办法；上机类的实验成绩考核办法等四个方面。这为规范实验教学，特别是实验课程的考核提供了操作上的支持。
（三）积极探索推进实验室开放的新途经
开放实验室不仅能为学生提供更多的实验时间和实践机会，而且能最大限度地提高实验仪器设备的利用率，更为主要的是能有效地培养学生的实验创新设计与研究的能力。鉴于以上认识，我们物理实验教学中心一直以来实行实验技术人员坐班制，随时随地向学生开放。特别是物理实验教学中心成立以来，我们在实践中逐渐探索出实验室三层次开放的策略和途经。具体地说，第一层次对一、二年级学生开放，实验内容可以自选，也可以与指导教师共同讨论确定有关实验内容。第二层次对三年级学生开放，内容主要是实验教师、实验技术人员申请的校级实验室开放项目和学生申请的有关实验方面的科研项目。第三层次对毕业班学生开放，内容主要是毕业论文或毕业设计中涉及实验的。三层次开放实验室，使平时实验训练少的学生的整体素质有较大的提高，激发他们对物理实验的兴趣和创新意识；对优秀生为他们提供了发挥聪明才智和施展个性的场所，使他们尽早涉及科学研究。
为了有效地培养学生的创新精神和实践能力，我们不仅鼓励实验教师和实验技术人员去积极参加有关“设计性、研究性实验教学研讨会”（2005年1月，我院派出三位教师出席了由复旦大学承办的“设计性、研究性实验教学研讨会”），而且今年我们还承办了由学校教务处主办的全校性的“物理设计性实验项目设计和物理实验仪器制作大赛”。这在一定程度上为培养学生的创新精神和实践能力提供和点燃了“火花”。
三、成绩、问题与对策
我们在省级物理实验教学示范中心的建设和物理实验教学改革的探索中，在学校有关领导和我院领导的积极支持下，在全体物理实验教师和实验技术人员的共同努力下，目前不仅实验仪器的数量和档次有了较大的增加和提升，而且在培养学生的实验创新精神和实践能力方面也取得了一定的成绩。如：由我院的房屋结构与建筑专业学生组成的参赛小组在2003年浙江省组织的结构设计比赛中设计的“桥”模型，不仅设计新颖而且耐力度高，获得了省一等奖。通过学校教务处和理学院的积极组织、精心筹备、多种形式的宣传和发动，2004年我校共有30个队报名参加了为期6个月的培训与学习，最后经过选拔确定10个队正式报名参加了2004年的全国大学生数学建模比赛，结果获得省一等奖1个，二等奖1个，三等奖1个，成功参赛奖7个，取得的成绩列全省同类高校的前列。这也是我校自1999年首次参赛以来参赛队伍最多、取得成绩最好的一次。另外，我们从近几年学生教育实习的反馈信息来分析，实习学校对我院实习生的实验技能也给予了高度的评价，普遍反映我院学生具有一定的创新精神和实践能力。
但是，我们也清醒地意识到，目前，我院学生创新精神和实践能力的整体素质还不够高，参与创新和实践的主动性还不够强，等等。鉴于这些存在的问题，我们在实践中探索出以下对策：
对策一：给学生以创新的灵感。
学生的“头脑不是一个要被填满的容器，而是一个需被点燃的火把。”通过教师创新这“星星之火”可使学生的头脑--有创新潜能的火把燃烧，进而使教师的头脑--也有创新潜能的火把燃烧，以形成创新的“燎原之势”。基于此，为了充分、全面培养我院仍至全校学生的创新意识、创新能力和创新精神，我们的教师有必要为学生开设一门有关物理实验创新能力培养方面的课程，以激发和点燃学生的创新之火，给学生以创新的灵感。
对策二：以课题研究促创新能力的培养。
为了充分调动学生参与创新和实践的积极性，蕴造一种自主、主动参与创新的氛围，学校应进一步加大拨出专款的数量，以用于培养极大部分学生的科学研究能力，特别是学生的实验创新能力方面的课题研究。通过创新课题的申报、立项和资助等方式、方法促使学生主动参与创新实验的研究，以达到学生通过课题研究进一步促进创新能力培养的目的。
作者简介：沈建民（1965- ），浙江湖州人，湖州师范学院理学院副院长，副教授，教育学硕士，主要分管实验室工作。