物理实验教学“311”模式

摘要：为了更好地培养创新人才，构建了物理实验教学的“311”创新模式，即3个学期开设基础实验，培养基本实验能力；1个学期开设综合设计性实验，培养综合实验能力；1个学期开设创新性实验，培养科研和创新能力．提出实验教学创新模式和创新人才培养新模式，并就如何科学实施进行了探索，在培养学生的科研能力、实践能力和创新能力等方面取得了显著成效．

关键词：“311”创新模式；物理实验教学；创新人才培养

物理实验是物理教学的重要组成部分，既可以启发学生独立思考、独立解决问题的能力，又可以培养学生的创造思维[1-3]．国际上大学基础物理实验的教学倡导学生更加自主地探索，在近代物理实验中，倡导实验课题与科研相结合，实验内容与学科前沿接轨[4]．为此，围绕物理学专业实验教学改革，提出三级实验教学体系．针对传统的实验教学中，学生实验的主动性较差，难以达到“独立、综合、创新”[5-6]的培养目的这一问题，重新构建了地方师范院校物理学专业实验教学体系，并相应提出了“311”创新模式，在技能训练和人才培养方面取得了一些探索性成果．

1构建物理实验教学“311”新体系

以地方师范院校办学定位为依据，以特色培养为目标，依托学科和师资资源，以学生为本，在专业实验上首先打破力学实验、热学实验、电磁学实验和光学实验的学科界限，将实验教学体系科学分层，基础物理实验开设3个学期，即“3”；综合设计性实验开设1个学期，即“1”；研究创新性实验开设1个学期，即“1”．设定该体系下的阶梯式分层实验教学，旨在端正学生科学实验态度，夯实学生科学实验基础，达到培养学生创新意识与能力的目的．1.1基础物理实验．三级实验教学体系将力学、热学、电磁学和光学实验中的基础部分根据实验内容，依据由易到难，循序渐进原则，分层整合成3个教学模块：基础物理实验Ⅰ，基础物理实验Ⅱ和基础物理实验Ⅲ，即“3”．在教学进程的分配上，针对地方师范院校特点，将该3大模块分别开设在第1，2，3学期．在教学方式上，重视夯实实验基础理论和基本技能，以彰显对物理知识结构的全面构建和实验技能的稳固提升．1.2综合设计实验．综合设计实验包括力、热、电、光实验中的综合实验部分、设计性课题和近代物理实验中经典实验内容，在第4学期开设，即“1”．本学期的教学为学生重塑知识体系和提升实验技能起到承前启后的作用，该阶段也是学生综合创新思维的形成阶段，同时逐步培养学生的创新意识和科研意识．1.3研究创新性实验．研究创新性实验包括力、热、电、光实验中的创新实验内容和近代物理实验中反映现代科技新成果和前沿性的内容，在第5学期开设，即“1”．该学期旨在对学生的创新能力和独立完成科研项目的能力加以培养，并引导学生进行前沿性实验探究．“311”教学体系的构建体现了向下延伸和向上拓展的特点：向下延伸是要与新课标体系下的中学物理实验教学接轨，立足地方性，突出师范性；向上拓展是把实验课程延伸到科研实验室，与现代科技发展的新成果和学科前沿接轨，强化实践性，培养创新性．

2探索创新人才培养“311”新模式

新的实验教学体系创立了分层次循序渐进的教学模式，其目的在于培养和提高学生的科学实验素质和创新能力，提出了“311”创新人才培养阶梯型模式：“基本实验能力的培养→实验综合能力与创新意识培养→科研与创新能力培养”（见图1）．2.1基本实验能力的创造性培养．基础实验教学重在培养规范性[7]，同时应注重创造性的培养．基础实验教学过程中，重视树立科学实验意识，端正科学实验态度，规范科学实验行为，培养科学实验素养在贯彻绐终．因此，将夯实基础和扎实学生科学实验的基本功的任务，放在低年级3个学期进行培养训练，即“3”．与此同时，在先教后学、先讲后做及学生预测实验结论等方面突出创造性，在教学相长过程中不断探求创造新方法，研究解决学生培养过程中遇到的各种新问题．2.2实验综合能力与创新意识培养．综合设计性实验，从查阅资料，提出课题，到设计方案，准备仪器，撰写论文和论文答辩整个过程中，让学生始终处于主导地位．本阶段占用1个学期，即“1”，通过本课程的学习，学生获得一整套综合研究的方法训练，进而综合实验能力和创新意识得以提高和培养．2.3科研与创新能力提高阶段．在高年级的1个学期，即“1”，倡导科研型训练，将实验课程、实验成果延伸到科研项目中．引导学生对近代物理实验中具有前沿性的内容进行研究学习，也可以从教师正在进行的科研项目中进行选题，结合教师的科研成果进行创新性实验．同时还可以由学生提出感兴趣的实验课题，让学生较早地接触到科研，鼓励学生发表科研论文．对于有标志性成果的学生要给予奖励，以此激励学生大胆思维，勇敢探索，乐于创新，培养和提高学生的科研能力和创新能力．

3科学实施“311”实验教学体系的效果

“311”实验教学体系的实施，应根据不同的教学模块，从教学大纲和教学内容，教学方法和手段．教学评价和反馈等诸方面进行相应改革，科学制定详细的、具体的和可行的配套措施．3.1新体系下的教学大纲．“311”新体系实验教学大纲按照分层次教学模块编写，应体现出新实验教学体系的特色和创新人才培养模式的培养目标．在基础物理实验部分，要体现向下延伸的特点，将中学物理实验内容有机地融入，如“电位差计测电动势”的实验，同时要让学生掌握中学用“伏安法测电动势”的方法，并且对2种方法进行分析比较．在研究创新实验部分，要创造条件尽可能地开发与前沿接轨的课题．同时要按照新实验教学大纲重新编写实验教学指导书．实验教学指导书的编写既要“细”和“准”，又要全面和深入，将教学内容、教学方法及教学手段等方方面面的教学改革成果都在实验教学指导书中全部体现．3.2“严、放、带”的课堂教学改革．实验教学体系的各个层次，应选择不同的教学方法和教学手段，分别进行课堂教学改革，突出各自的教学特点．对于基础物理实验，突出“严”字，“严”就是夯实基础．实验教学各环节要严格、规范．预习环节以问题为导向，向学生下发预习思考题，通过预习让学生提出问题，既培养了学生发现问题的能力，也使教师的讲解有了明确的针对性．在实验课的指导上，应有启发性，注重培养学生的创新思维和探索精神．在低年级通过科学实验，培养学生学风端正、思维严谨、操作规范和技能扎实的基本素养，接受科学的思想和严格的研究方法训练．综合设计性实验，突出“放”字，“放”就是扩散思维，对学生给予较多的自由空间，引导学生主动探索，以科研的方式进入课题，进行实验．研究创新性实验，突出“带”字，“带”就是示范启迪，通过聘请一批高水平的、经验丰富的骨干教师指导实验课题研究，通过言传身教把学生逐步带入科学研究殿堂．3.3实验教学评价体系改革．基础物理实验考核突出过程性考核，实验成绩中增加预习成绩和操作成绩的比重，实验总成绩=预习成绩（20%）+操作成绩（40%）+实验报告成绩（40%）．预习成绩要从预习思考题和课堂提问的完整性、正确性以及有无创新性等方面予以评定；操作成绩要从学生的科学实验态度，实验操作的规范程度，操作技能的熟练程度以及实验数据的合理性给出成绩；实验报告成绩要从报告的完整性，数据处理的正确性，误差分析的客观性和思考题回答的准确性4个方面予以评定．综合设计实验考核，要采用课程论文答辩方式，由实验指导教师组成考核小组，进行综合评分．研究创新实验考核，要由实验指导教师组成考核小组，以研究性报告的水平和标志性成果作为考核依据．通过相对应的科学评价和教学质量监测，及时检验创新模式的实践效果，同时发现问题，及时校正，使实验教学呈现良性循环的态势．

4结语

“311”创新模式构建了物理学专业多层次阶梯式的实验教学体系，形成科学有效的创新人才培养模式．通过“311”创新模式教学实践，学生们近2年在各种大赛中取得优异成绩，如在2015年、2016年山西省大学生物理学术竞赛中，我系学生均获得二等奖的好成绩，在全省师范院校中名列前茅；在第七届全国大学生与研究生物理教学技能展评暨自制教具与设计实验展评中，6名参赛学生全部获得一等奖；并且不断有学生将自己的实验结果转化为科研成果，发表了相应的学术论文[8]，实现了学生科研的零突破．“311”创新模式在培养学生的科研能力、实践能力和创新能力等方面虽然取得了一些成效，但能否很好地适应新形势的发展和需要，目前还处于探索和实践阶段．“311”创新模式还需进一步完善，将“独立、综合、创新”原则渗透到物理实验教学的各个环节，发挥其培养创新型人才的作用．

作者:李建英 韩新华 单位:忻州师范学院

参考文献：

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[3]程永扬，王为，李小昱，等．构建立体化的创新性实验教学体系与模式[J]．实验室研究与探索，2008，27（7）：102-105

[4]秦钢年，黄大明，卢福宁，等．构建适应创新型人才培养的实验教学体系[J]．实验室研究与探索，2012，31（1）：101-104

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[6]成金华．实验教学新体系与创新型人才的培养[J]．武汉大学学报，2000，51（2）：281-284

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