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摘 要：为了适应国家对创新型人才培养的要求及行业发展需求，培养实验技能强、创新思维和创新能力兼备的新型人才，在对过去的课程体系改革和优化的基础上，尝试探索和构建开放性、创新性、应用性的物理实验教学体系。针对这三个方面，采用分级开放模式，配合时间开放与资源开放，赋予学生更多自主权，提高学习效率；对教学内容、手段、方法改革，有针对性地授课，调动学生积极性，培养创新思维；建立实践基地，鼓励学生参加物理竞赛，将科研项目引入到实验室，实现书本知识与实际应用相结合，为更好服务于社会。
关键词：分级开放 虚实结合 实践性 应用性
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）06（b）-0168-02
大学物理实验教学是培养科技人才的有效手段，其实际意义已被广大教育工作者所认同。然而，传统的大学物理实验课程已不能很好地适应科技发展和培养高素质人才的需要，尽管实验教学体系和实验教学内容一直都在探索中改革，但在实验教学的实践中却面临着许多问题。本文就物理实验教学的开放性、创新性、应用性三个方面进行改革，为培养实验技能强、创新思维和创新能力兼备的新型人才提出了可靠建议。
1 开放性
为了更好地培养社会发展所需人才，将目前国内外正在开展的“开放式教学”模式引入到大学物理实验教学中。开放式实验教学是依据实验对象和教学目的设置分层次模块化的内容体系，学生在规定的教学时段内自主选择实验项目和实验时间的一种全新教学模式。它的实现不仅可以循序渐进逐项培养学生的动手能力，而且灵活地赋予学生更多的主动权，重视对学生创新能力的培养，使学生有更大的学习空间。
1.1 分级开放实验
文科学生思维方式不同于理工科学生，在动手操作能力、物理基础知识掌握程度上也有较大差距，如何帮助文科学生提高实验能力、调动学习积极性、充分发挥主动性和创造性？为解决这一系列的问题，分级逐步开放的管理模式应运而生。所谓分级开放，即将全校各专业学生按理工科和文科分为两级[1]。然后，按实际能力将学生分为初级、中级和高级，不同级别的学生可选做不同的实验内容。初级实验主要为演示实验，主要是定性实验，提供相关图片和文字资料（包含演示仪器的使用说明和工作原理）。另外，还可为同学们提供趣味物理展品。将理论与实践更好地结合起来，从而开阔知识视野。中级实验主要是验证性实验，让学生了解物理规律，对之前所学物理定理、定律有了更加直观的认识。高级实验多为综合设计性实验，学生自己设计方案、进行实验操作和研究。对文理科分级，既能让文科学生得到“手把手”的学习，对理工科学生也是一个提高的过程。通过分级学习，从基础到提高，转变思维方式，培养分析问题、解决问题的能力，提高了创新意识。
1.2 实验时间的开放
对于时间的开放，采用在一定的时间内自由开放和完全开放两种方式相结合[2]。前者指在规定时间内，要求学生完成规定实验，但在何时做、做什么实验由学生自主选择。完全开放指的学生可以利用课余时间到实验室内，准备竞赛项目或研究专业课题，为培养学生的思维能力和创新能力提供了一个良好的学习场所。这一措施能够打破课堂时间限制，学生根据自己的学习规律合理安排实验时间，提高了实验的积极性和主动性。
1.3 实验资源的开放
实验资源开放指实验室内所有实验资源对学生全面开放。通过在实验室或网上全面展示实验资源，使学生能在实验前充分了解各种仪器的功能、特点及使用方法，节约实验时间、提高实验效率，既调动了学生的积极性，又培养学生自主学习能力。
1.4 “大学物理实验开放式教学管理系统”的开放
建立开放式物理实验教学管理系统，提供多方面全方位的物理实验资源，如：实验课程、项目设置、实验教学安排、实验预约和选课、导师介绍、仿真实验、实验成绩考核等，具有开放性、共享性和交互性等特点。借助系统，学生可以在网上进行实验预习、预约、选题、选导师、查看成绩以及和老师交流[3]。各级别的学生根据自己的兴趣爱好、动手能力和需要进行选择，使得从中获得最大收益。
2 创新性
在教学中我们发现，许多学生纯粹把做实验当作一项任务，只是按照老师的要求和示范机械地重复操作，被动地接受知识，实际能力根本得不到锻炼和提高。所以，教师应该引导学生把学习的重点放在“提出问题——设计实验——总结规律”上，让学生自觉动手、动脑，培养学生学习的自主性，激发他们的积极性和创造性。
2.1 教学方法的创新
为打破传统的物理实验教学方法，一方面可以从课程的编排上改进，将大学物理实验的内容分成不同的层次，使学生更关注物理现象的探索和实验的物理内涵。另一方面可以从教师本身出发，必须不断改进指导方法，提高指导能力，引导学生自己思考并找到问题的解决方案，改变依葫芦画瓢、包办代替学生解决问题的习惯。
2.2 教学手段的创新
合理地运用多媒体技术是教学手段改革的一个重要体现，应根据具体情况进行创新。主要运用在以下方面：（1）用教学录像辅助物理实验教学，先观看教学录像，再进行重点的讲解；（2）将计算机仿真应用在教学中，发挥计算机界面友好、吸引力强的优势，提高学习物理实验的积极性；（3）自制电子教案，在取众家之长的基础上进行创新，既能使教学内容一目了然，又能突出对创新思维的培养。
2.3 教学内容上的创新
以往开设的实验多是验证性和演示性实验，单调而没有选择性，且缺乏层次性。从提高学生综合分析运用能力和创新能力出发，将实验教学内容分为三个层次：基础性实验、综合性实验、设计性实验。基础性实验主要学习基本实验仪器的使用、常见测量方法及数据处理的理论与方法等，培养学生的实验意识、基本操作技能；综合性实验的目的在于培养学生的综合科学素养，学生利用已学的实验仪器和实验方法，通过独立分析完成实验操作。设计性实验是指在老师引导下，学生自主查阅资料、设计实验方案、拟定解决办法、独立完成操作，着重培养学生创新思维和创新能力。 多层次创新实验体系在教学内容上有较大的选择性，可以有效地激发学生的积极性和主动性，有利于培养学生综合运用知识的能力以及创新能力。
2.4 建立虚实结合的实验教学平台
将真实实验与虚拟（仿真）实验相结合，构建了虚实结合的物理实验创新教育平台。仿真实验系统能营造一个虚拟的实验环境，模拟出整个实验操作的过程，并提供多种实验方法，实现更为灵活的学习。根据所学知识，利用仿真实验平台可模拟物理实验、设计制作实验仪器或器件、选择最佳方案和参数等，为学生在真实实验中进行独立实验奠定了基础[4]，也为学生进行实验设计和研究探索提供了思路，大大提高了学生的创新思维与创造能力。
3 应用性
在大学物理实验的教学中，根据应用型人才的培养要求，确定相应的人才培养模式，构建具有能力培养特征的实验教学体系。真正做到以学生为培养主体，增强其创新意识、实事求是的科学态度以及团结协作精神，为日后更好地服务于社会。
3.1 优化教学内容，突出专业应用性
新的大学物理实验课程体系应该打破传统的力、热、光、电和近代物理等相互独立的封闭状态，通过对各类实验有机结合，加大综合应用性及设计性实验开设的力度。同时，结合不同专业的特点开设实验项目，让物理实验与专业课程接轨、与生产实际结合。例如，在保证基础实验的前提下，引入微波技术、激光技术、传感技术、超导、核磁共振、光纤通信和X射线衍射实验等现代化技术，增加实验的应用性、设计性、综合性。同时，也可以将科研项目带入课堂，把科研成果或成熟技术转化成实验教学，提高学生发现和挖掘问题的能力方便所有学生进入探究性研究[5]。这样不仅丰富了大学物理实验的教学内容，且提高了学生的学习，兴趣拓宽学生的知识面，有利于学生将所学知识应用于工程项目，具有更实际的意义。
3.2 鼓励学生参加科技创新竞赛
组织学生参加各类科技创新比赛，由学生找题目，自行设计方案，独立完成制作。在此过程中，综合运用所学知识，独立地发现问题、提出问题、分析归纳，从而找到解决问题的途径和方法，加强了对学生应用能力的培养，将学所得到充分实践。
3.3 提供实践平台，建立实践基地
除了参加学科竞赛，还可以建立大学生创新实践基地，为研究性、创新性实验项目研究提供实践平台。学生在教师指导下进行相对独立的科研活动，无论从查询资料、收集数据、数据分析，还是从硬件和软件的应用等方面都得到全面的培训。这样不仅提高学生理论联系实际、理论指导实践的能力，而且有利于扩大受益范围，吸引更多的学生加入。
4 结语
通过多年的工作积累和改革构思，自主性、开放性、创新性的实验教学体系将在南通大学基础物理实验中心进行尝试性推广。首先，将在实验教学网络化和学生创新能力的培养等方面加大投入，以加快开放式实验教学的进程；其次，进一步提高实验教学的质量和效益，让学生在有限的学时内获取更多的知识；最后，还要使教师摆脱事务性的工作，把精力集中到课程建设、教学改革、新人培养、科研工作中，不断了解和探索新的实验理论、实验方法和技术，只有这样才能加强实验课程的主动性，提高学生的实验兴趣，加强学生的创新能力，使教学体系的开放性、创新性、应用性改革落实到实处。
参考文献
[1] 杨栓科，宁改娣，杨建国，等.构建以创新能力为主体的实验教学体系[J].实验室研究与探索，2001，21（1）：3-5.
[2] 胡仁杰.营造开放的实验教学环境，开展开放式自主实验教学[J].实验室研究与探索，2006，25（7）：823-826.
[3] 张威，张晓伟，黄泳，等.多层次开放实验室渐进式培养创新人才[J].实验室研究与探索，2010，29（8）：298-300.
[4] 姚茂林.物理实验实行阶梯式开放教学的尝试[J].实验科学与技术，2004（2）.
[5] 解光勇，施卫.“3+1”教学模式在大学物理实验教学中的探索与实践[J].大学物理实验，2008（1）：107-110.
关键词：分级开放 虚实结合 实践性 应用性
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）06（b）-0168-02
大学物理实验教学是培养科技人才的有效手段，其实际意义已被广大教育工作者所认同。然而，传统的大学物理实验课程已不能很好地适应科技发展和培养高素质人才的需要，尽管实验教学体系和实验教学内容一直都在探索中改革，但在实验教学的实践中却面临着许多问题。本文就物理实验教学的开放性、创新性、应用性三个方面进行改革，为培养实验技能强、创新思维和创新能力兼备的新型人才提出了可靠建议。
1 开放性
为了更好地培养社会发展所需人才，将目前国内外正在开展的“开放式教学”模式引入到大学物理实验教学中。开放式实验教学是依据实验对象和教学目的设置分层次模块化的内容体系，学生在规定的教学时段内自主选择实验项目和实验时间的一种全新教学模式。它的实现不仅可以循序渐进逐项培养学生的动手能力，而且灵活地赋予学生更多的主动权，重视对学生创新能力的培养，使学生有更大的学习空间。
1.1 分级开放实验
文科学生思维方式不同于理工科学生，在动手操作能力、物理基础知识掌握程度上也有较大差距，如何帮助文科学生提高实验能力、调动学习积极性、充分发挥主动性和创造性？为解决这一系列的问题，分级逐步开放的管理模式应运而生。所谓分级开放，即将全校各专业学生按理工科和文科分为两级[1]。然后，按实际能力将学生分为初级、中级和高级，不同级别的学生可选做不同的实验内容。初级实验主要为演示实验，主要是定性实验，提供相关图片和文字资料（包含演示仪器的使用说明和工作原理）。另外，还可为同学们提供趣味物理展品。将理论与实践更好地结合起来，从而开阔知识视野。中级实验主要是验证性实验，让学生了解物理规律，对之前所学物理定理、定律有了更加直观的认识。高级实验多为综合设计性实验，学生自己设计方案、进行实验操作和研究。对文理科分级，既能让文科学生得到“手把手”的学习，对理工科学生也是一个提高的过程。通过分级学习，从基础到提高，转变思维方式，培养分析问题、解决问题的能力，提高了创新意识。
1.2 实验时间的开放
对于时间的开放，采用在一定的时间内自由开放和完全开放两种方式相结合[2]。前者指在规定时间内，要求学生完成规定实验，但在何时做、做什么实验由学生自主选择。完全开放指的学生可以利用课余时间到实验室内，准备竞赛项目或研究专业课题，为培养学生的思维能力和创新能力提供了一个良好的学习场所。这一措施能够打破课堂时间限制，学生根据自己的学习规律合理安排实验时间，提高了实验的积极性和主动性。
1.3 实验资源的开放
实验资源开放指实验室内所有实验资源对学生全面开放。通过在实验室或网上全面展示实验资源，使学生能在实验前充分了解各种仪器的功能、特点及使用方法，节约实验时间、提高实验效率，既调动了学生的积极性，又培养学生自主学习能力。
1.4 “大学物理实验开放式教学管理系统”的开放
建立开放式物理实验教学管理系统，提供多方面全方位的物理实验资源，如：实验课程、项目设置、实验教学安排、实验预约和选课、导师介绍、仿真实验、实验成绩考核等，具有开放性、共享性和交互性等特点。借助系统，学生可以在网上进行实验预习、预约、选题、选导师、查看成绩以及和老师交流[3]。各级别的学生根据自己的兴趣爱好、动手能力和需要进行选择，使得从中获得最大收益。
2 创新性
在教学中我们发现，许多学生纯粹把做实验当作一项任务，只是按照老师的要求和示范机械地重复操作，被动地接受知识，实际能力根本得不到锻炼和提高。所以，教师应该引导学生把学习的重点放在“提出问题——设计实验——总结规律”上，让学生自觉动手、动脑，培养学生学习的自主性，激发他们的积极性和创造性。
2.1 教学方法的创新
为打破传统的物理实验教学方法，一方面可以从课程的编排上改进，将大学物理实验的内容分成不同的层次，使学生更关注物理现象的探索和实验的物理内涵。另一方面可以从教师本身出发，必须不断改进指导方法，提高指导能力，引导学生自己思考并找到问题的解决方案，改变依葫芦画瓢、包办代替学生解决问题的习惯。
2.2 教学手段的创新
合理地运用多媒体技术是教学手段改革的一个重要体现，应根据具体情况进行创新。主要运用在以下方面：（1）用教学录像辅助物理实验教学，先观看教学录像，再进行重点的讲解；（2）将计算机仿真应用在教学中，发挥计算机界面友好、吸引力强的优势，提高学习物理实验的积极性；（3）自制电子教案，在取众家之长的基础上进行创新，既能使教学内容一目了然，又能突出对创新思维的培养。
2.3 教学内容上的创新
以往开设的实验多是验证性和演示性实验，单调而没有选择性，且缺乏层次性。从提高学生综合分析运用能力和创新能力出发，将实验教学内容分为三个层次：基础性实验、综合性实验、设计性实验。基础性实验主要学习基本实验仪器的使用、常见测量方法及数据处理的理论与方法等，培养学生的实验意识、基本操作技能；综合性实验的目的在于培养学生的综合科学素养，学生利用已学的实验仪器和实验方法，通过独立分析完成实验操作。设计性实验是指在老师引导下，学生自主查阅资料、设计实验方案、拟定解决办法、独立完成操作，着重培养学生创新思维和创新能力。 多层次创新实验体系在教学内容上有较大的选择性，可以有效地激发学生的积极性和主动性，有利于培养学生综合运用知识的能力以及创新能力。
2.4 建立虚实结合的实验教学平台
将真实实验与虚拟（仿真）实验相结合，构建了虚实结合的物理实验创新教育平台。仿真实验系统能营造一个虚拟的实验环境，模拟出整个实验操作的过程，并提供多种实验方法，实现更为灵活的学习。根据所学知识，利用仿真实验平台可模拟物理实验、设计制作实验仪器或器件、选择最佳方案和参数等，为学生在真实实验中进行独立实验奠定了基础[4]，也为学生进行实验设计和研究探索提供了思路，大大提高了学生的创新思维与创造能力。
3 应用性
在大学物理实验的教学中，根据应用型人才的培养要求，确定相应的人才培养模式，构建具有能力培养特征的实验教学体系。真正做到以学生为培养主体，增强其创新意识、实事求是的科学态度以及团结协作精神，为日后更好地服务于社会。
3.1 优化教学内容，突出专业应用性
新的大学物理实验课程体系应该打破传统的力、热、光、电和近代物理等相互独立的封闭状态，通过对各类实验有机结合，加大综合应用性及设计性实验开设的力度。同时，结合不同专业的特点开设实验项目，让物理实验与专业课程接轨、与生产实际结合。例如，在保证基础实验的前提下，引入微波技术、激光技术、传感技术、超导、核磁共振、光纤通信和X射线衍射实验等现代化技术，增加实验的应用性、设计性、综合性。同时，也可以将科研项目带入课堂，把科研成果或成熟技术转化成实验教学，提高学生发现和挖掘问题的能力方便所有学生进入探究性研究[5]。这样不仅丰富了大学物理实验的教学内容，且提高了学生的学习，兴趣拓宽学生的知识面，有利于学生将所学知识应用于工程项目，具有更实际的意义。
3.2 鼓励学生参加科技创新竞赛
组织学生参加各类科技创新比赛，由学生找题目，自行设计方案，独立完成制作。在此过程中，综合运用所学知识，独立地发现问题、提出问题、分析归纳，从而找到解决问题的途径和方法，加强了对学生应用能力的培养，将学所得到充分实践。
3.3 提供实践平台，建立实践基地
除了参加学科竞赛，还可以建立大学生创新实践基地，为研究性、创新性实验项目研究提供实践平台。学生在教师指导下进行相对独立的科研活动，无论从查询资料、收集数据、数据分析，还是从硬件和软件的应用等方面都得到全面的培训。这样不仅提高学生理论联系实际、理论指导实践的能力，而且有利于扩大受益范围，吸引更多的学生加入。
4 结语
通过多年的工作积累和改革构思，自主性、开放性、创新性的实验教学体系将在南通大学基础物理实验中心进行尝试性推广。首先，将在实验教学网络化和学生创新能力的培养等方面加大投入，以加快开放式实验教学的进程；其次，进一步提高实验教学的质量和效益，让学生在有限的学时内获取更多的知识；最后，还要使教师摆脱事务性的工作，把精力集中到课程建设、教学改革、新人培养、科研工作中，不断了解和探索新的实验理论、实验方法和技术，只有这样才能加强实验课程的主动性，提高学生的实验兴趣，加强学生的创新能力，使教学体系的开放性、创新性、应用性改革落实到实处。
参考文献
[1] 杨栓科，宁改娣，杨建国，等.构建以创新能力为主体的实验教学体系[J].实验室研究与探索，2001，21（1）：3-5.
[2] 胡仁杰.营造开放的实验教学环境，开展开放式自主实验教学[J].实验室研究与探索，2006，25（7）：823-826.
[3] 张威，张晓伟，黄泳，等.多层次开放实验室渐进式培养创新人才[J].实验室研究与探索，2010，29（8）：298-300.
[4] 姚茂林.物理实验实行阶梯式开放教学的尝试[J].实验科学与技术，2004（2）.
[5] 解光勇，施卫.“3+1”教学模式在大学物理实验教学中的探索与实践[J].大学物理实验，2008（1）：107-110.