大学物理实验教学中科研思维的培养

廖艳林，赵 艳，谌正艮，朱克印，汪 洪

（1.安徽大学，安徽 合肥 230039；2.安徽医科大学，安徽 合肥 230032）

物理学是一门以实验为基础的科学，物理实验在物理学发展史上占有重要地位。大学物理实验是理工类专业大学生接触的第一门必修实验课，在培养学生的实验技能和创新能力方面担负着重要职责。在大学物理实验教学中，学生一般需完成实验教材给定“命题式”验证性实验项目，且在实验室教学环节一般是先由教师按步骤讲解实验目的、实验原理、实验内容、实验步骤及实验数据的处理等，学生遇到问题或困难就请教师帮忙排除，很多教师此时并没有过多给予学生科研思维方式的锻炼，而是更多强调给学生传授实验技巧。这种课程设置和教学模式虽然让学生受到了严格的、系统的实验技能训练，掌握了科学实验的基本知识和技巧，但是缺乏科研思维的培养，按照这种方式培养的“技工式”大学生多数是知其然，而不知其所以然，无法满足将来继续深造和走上工作岗位的要求。

在人类近代史上，社会每一次进步都离不开科学技术研究的推动，而科研思维则是从事科学技术研究所必需的思维能力，在我国实行“科教兴国”战略，培养优秀高科技人才背景下，社会对当前教育提出了新要求，大学物理实验教学也应适应这一需求，建立新的教育思想体系和人才培养模式，将教学重点放在培养大学生严谨的科学思维方式和创新精神，培养学生理论联系实际，分析和解决实际问题的能力，总的来说就是强调科研思维的培养。近年来，相关的大学物理实验改革已有一些初步探索，大部分研究集中在如何增设综合性实 验[1]、设 计 性 实 验[2－7]、研 究 性 实 验[8－10]上，但是对学生科研思维培养有限。为此，本文将以培养学生科研思维为中心，设计一套包含教材改革、教学方法改革以及实验平台改革等方面的大学物理实验新型教学模式，在这个教学模式中，将对教材、教学方法以及实验室仪器设备的配置方法进行系统考虑，并进行相应的改革，从而切实有效地提高学生科研思维和积极主动性。

1 以培养科研思维为中心的教学改革

以培养大学生科研思维为中心的教学改革包含教材、教学方法以及实验平台建设等方面，如图1所示，下面将逐一介绍我们的改革内容。

图1 以培养科研思维为中心的教学改革

1.1 教材改革

在教材改革方面，将实验项目划分为基础性实验、设计性实验、创新性实验三种类型。基础性实验是主要涉及基本测量方法、数据处理基础知识、常见仪器设备的使用等，目的是培养实验基本技能和基本知识；设计性实验则是仅给学生题目、设计要求以及实验所需器材的实验，这种实验可以培养学生分析问题、解决问题的能力；创新性实验则是由学生提出实验题目、阐述实验原理、设计实验方案、推演预期的实验结果，经与指导教师讨论后，实验室提供实验所需的场地和各种仪器设备。对于前面所述的几种实验，在我们新编写的讲义中一方面精简基础性实验，强调量少且精，达到培养基本技能和基础知识即可，大幅增加设计性实验和创新性实验项目数量；另一方面，在基础性实验中，数据处理方法以及仪器结构、原理、操作方法在讲义中介绍较为详细，在其它两种类型实验中，将尽可能的减少这方面描述，由学生自己分析解决，提高学生综合分析能力。

1.2 教学方法改革

教学方法改革是围绕培养科研思维教学改革的核心，涉及教师和学生两个方面，将过去的教师按部就班的讲解转变为现在的教师围绕实验目的提出思考问题，学生参与讨论，教师引导学生思考，即使在基础性实验环节，也强调学生积极讨论实验理论环节，研究实验方案，并假定自己是第一个验证这个原理的科研工作者，将会采用何种方案，选择何种仪器设备，并根据实验原理，预测实验数据数值大小以及数据之间关联等等，将每一个“命题式”验证实验都转变成充满探索乐趣的科研实验，调动学生积极性，使学生主动融入学习中去。

1.3 实验平台建设

传统的实验室建设是按照每个“命题式”实验安排实验仪器设备和元器件，为给学生提供创新实验平台，围绕设计性实验和创新实验内容，实验室在经验丰富相关研究领域教师的建议下，在多个面积较大实验室分别搭建了以力、热、电、声、光以及综合实验为主题的实验平台。这些实验平台上，每种仪器套数不多，但是种类较为齐全，可满足多数实验需求。对于较为复杂的设计性实验和创新性实验，学生3～5人为一组，根据实验题目，在相关实验平台上完成相应实验。

2 总 结

通过改革教材、教学方法以及实验平台，以往教师“一言堂”式教学方式，转变成为以学生为主体的研讨会、创新平台；以往学生在实验过程中仅为测实验数据为任务的学习态度，转变为勤于创新、善于分析问题并积极解决问题主动学习态度。

通过几学期的教学实践发现，虽然围绕培养大学生科研思维的教学改革取得了很大的成果，极大地提高了大学生学习积极性，但是相比于“填鸭式”教学，以培养大学生科研思维为中心的新型教学方式需要花费更大的精力去引导学生，对于大学物理实验这样的公共基础课程，学生人数多，课时数高，为更好的实施以大学生科研思维培养为中心的教学模式，还需要相关的部门配合才能使得更多大学生得到科研思维的培养。

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