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突出创新能力培养构建物理实验教学新体系的论文
【摘 要】以突出创新思维、创新意识和创新实践能力培养为主线，构建实验教学新体系，实现了物理实验教学中四个方面的实质性转变，为学生全面发展奠定基础。
【关键词】物理实验 创新能力 研究探索 课题
一、遵循认知规律，实现教学内容科学分级
遵循学生认知规律，根据不同实验项目的原理结构、知识综合程度，将实验分为基础性实验、综合性实验、设计性实验和研究性实验，形成从基础到前沿逐级提高的四级物理实验课程新体系。
1．一级物理实验为基础性实验，强调“三基”培养。
着重培养学生严谨的科学态度和实验操作的规范性，获得实验物理学的基本知识和技能，建立科学实验的基本思维方式，培养运用物理规律解决实际问题的基本能力。其实验内容主要包括基本物理量的测量、基本实验仪器的使用和基本方法的训练，是大学物理实验的入门级实验。
2．二、三级实验是综合与设计性实验，强调知识运用与技能提高。
综合性实验包含知识综合、方法综合和仪器结构综合等，目的是培养学生综合实践能力，提高动手能力和解决问题能力。实验项目包括激光全息摄影、传感器等。在学生掌握了一定的实验技能、方法的基础上，引导学生进行设计性实验。项目可以是原实验装置上的内容延拓，或是独立的设计性实验课题。学生根据要求及操作提示，查阅并理解文献、资料，设计方案并在教师指导下完成实验内容。通过设计性实验教学，学生在成功与失败中得到锻炼，体验科学实验中启迪心智的感悟，切实领会物理规律的真谛。
3．四级实验为研究创新性实验，强调思维、意识的创新突破。
以培养创新意识、创新思维和研究探索能力为目标，在独立环境下完成课题研究过程。研究课题紧密联系物理实验课程教学，围绕实验装置、实验方法、实验过程等组织研究课题。如“全息干版自动存取器”，“干涉圆环条纹变化计数器”等。通过前三级实验课程的学习，学生熟悉课题背景知识，明确课题研究目标，但对研究项目的设计、装置构造及功能的实现模式等都是未知的，正是这种“未知”引发学生极大的研究兴趣，也正是这种“未知”促使学生的思维空前活跃，在摆脱教材“框架”限制后，学生创新思维和创新意识凸现，并在其研究成果中得到很好地体现。几年来，我们努力探索研究性实验教学规律，构建创新实践平台，成效明显，得到教学主管部门的肯定和支持，同时也受到学生的普遍欢迎。在实验环境和政策环境的支持下，研究创新性实验迅速发展，并成为我校物理实验教学一大亮点。
二、利用网络资源，实现教学空间信息化转变
打赢信息化条件下的现代战争，是军队信息化建设当务之急，也对高校培养信息化军事人才提出了迫切要求。几年来，理化实验室以以计算机网络技术为支撑，以实验、技能资源共享为手段，逐步建立物理空间、虚拟空间和网络空间相互嵌套的立体结构体系，实现物理实验教学空间信息化。
1．物理空间是实验教学的主载体。
实验教学仪器、设备等硬件环境构成实验教学的物理空间。实验室自组建以来，教学规模不断扩大，仪器设备不断更新。现有教学面积1500平方米，实验教学位450个，实验仪器1000余台（套），实验教学专用计算机50台，为实验教学提供可靠的硬件支持。
2．虚拟仿真实验构成教学虚拟空间。
物理虚拟仿真实验室配备计算机21套，3D仿真开发工作站1套，服务器1台。实现了物理实验网络化教学，开设经典物理实验31项，近代物理实验26项。学生通过该系统可完成课前预习、实验操作、课后复习等学习活动；实现课堂讲授、交互讨论、报告讲评等教、学互动功能；有利于自主开发，为设计性实验、探索性实验提供强大的虚拟平台。
3．网络空间实现信息资源共享。
网络实验教学以计算机技术为支撑，由局域网构成实验教学平台，直接实现资源共享、信息交换和信息服务。我们依托校园网，将教学视频、实验课件等置于网上，学生可在校园网任一终端自主学习。
实验教学空间的信息化真正做到了实物实验、虚拟仿真实验和网络实验教学“三位一体”，实现了实物—虚拟—网络之间的有序重组和无限延伸，为学生创新能力的培养提供了信息化实验空间。
三、实验教学方法实现多元化
随着实验教学新体系的不断完善，逐渐淘汰单一的课堂教学模式。结合我校实际状况，采用课堂、课余相结合，开放式、自主式、研究式教学相融合，突出自主创新，强调能力提升。
1．演示实验激发学习兴趣。
演示实验目的是对学生进行基础物理学知识的普及，为学生学习大学物理实验课打基础。演示实验使抽象理论直观化、真实化和生动化，在拓展知识面、培养学生观察、分析和解决问题能力，特别是激发学生对自然现象、物理知识的兴趣方面具有事半功倍的效果。
2．基础性和综合性实验实行全面开放。
一是实验内容开放，实行必做和选做实验相结合，为学生提供进一步探索的空间；二是实验时间开放，学生自选实验时间和实验项目，调动了学习主动性；三是实验模式开放，从单纯实物实验转化为实物与虚拟实验相结合；四是实验过程开放，教师进行简要启发和引导，对实验注意事项做必要提示，学生力争独立解决实验问题，完成实验内容。
3．设计性实验强调自主。
设计性实验是实验教学的高级阶段。学生根据所学的理论知识，在教师的引导下自选实验项目，设计实验方案，检索文献资料，提交课题报告。促进了理论与实践、创新设计与动手操作的紧密结合。教师组织学生进行方案论证和交互讨论，引导学生分析解决问题。掌握科学的实验方法，最大限度地激发学生的智慧潜能，实现从“教我学”到“我会学”的转变。
4．研究性实验注重创新和启迪心智。
从06年开始，实验室在05、06和07级学生中开展课题研究型实验教学，共有370余名学生自愿报名参加，完成研究课题87项。经过成果答辩和专家评审，共评出优秀成果31项，对成绩优秀者，均报请教学主管部门给予实验课笔试免考奖励。这一活动着眼于“小”处，得益于“大”处，对学生科研能力的初步形成具有一定的促进作用。
四、实验考核侧重操作实践
从四个方面对学生实验能力进行考核：一是平时成绩，根据平时实验操作和实验报告评定；二是笔试成绩，根据期末实验笔试结果评定；三是虚拟实验成绩，根据虚拟实验的完成情况评定；四是创新评价，根据学生对实验数据处理、设计性实验有独到创意进行评定，这是实验考核的创新点。
平时实验成绩占总成绩的50%。每个实验项目按五级分制计分，采用“1-2-2”比分制的评价标准，即预习报告1分、现场操作2分、正式报告2分。期末笔试成绩占总成绩的40%。期末组织学生进行闭卷实验笔试，对课题研究获得优秀成绩者免试。虚拟实验成绩占总成绩的10%。创新评价是我们实验考核方式的一个创新点。若学生在实验设计和实验数据处理中有独到的见解，就应给予创新评价，给予实验成绩加分或全期实验成绩评优的奖励。
参考文献：
[1]黄允中.在物理化学实验中引入信息技术的探索[J].上海：实验室研究与探索，2007，（5）：5-6.
[2]李晔，王斌科，付振堂.PBL使学习发生在问题的解决过程之中[J].石家庄：教育经济研究，2008，（11）：75-76.
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