余江应， 李义宝， 黄 凯

(安徽建筑大学 数理学院，安徽 合肥230601)

0 引 言

创新实践活动是培养创新型人才的有效途径，开展大学生创新实践活动已经成为高校人才培养的一项重要内容［1］。近年来，对大学生创新实践能力的培养已引起教育界的高度重视，如国家级、省级大学生科技创新计划项目的实施［2-3］，各高校大批大学生创新基地、大学生创新活动中心的建立等［4］。而“实验教学”是学生科技创新的主要途径之一，它不仅是对理论课程的验证、补充和拓展，而且在培养学生的创新能力、动手能力和解决实际问题能力等诸多方面发挥着重要的作用［5-6］。

物理学是一门古老而又富有时代气息的学科，其学科专业发展枝繁叶茂。物理类专业在各大理工科高校几乎都有开设;物理是以实验为基础，物理实验的教学对物理类专业的人才培养起着至关重要的作用［7］。因此，为实现创新型人才培养的目标，有必要针对物理类专业的特点，对当前的实验教学体系进行改革创新。

1 物理类专业的实验教学体系现状分析

为适应社会对应用型创新人才需求，大部分工科院校的物理类专业均构建了以实训、实验、实习、设计为核心的专业实践教学体系，并在实习基地建设、毕业设计规划等实践环节进行了卓有成效的创新［8］。其中“实验”环节的改革，以“开放式实验教学”最为常见［9-10］;但许多高校因受实验室建设、实验资源、学生人数、师资力量等因素的影响，在实际实施过程中仍难以摆脱传统的教学模式，集中表现在以下几个方面:

(1)实验课程体系不完善，难以适应创新型人才培养的要求。工科院校的物理类专业实验课程体系大多局限于普通物理实验—近代物理实验—课程实验［11］。其中基础物理实验偏多;近代物理实验中涉及现代物理在工程技术方面应用实验较少;课程实验方面对综合性、设计性实验大多停留在理论课程的延续，不能与近代物理实验课程融为一体，无法对学生一个系统的训练。特别是一些地方工科院校的开放式创新性实验、小型科研型实验几乎是空白，这些都难以适应创新型人才培养的要求。

(2)实验项目设置不科学，难以体现专业的最新发展。随着社会的发展，对物理类应用人才的需求也在发生变化。调研表明，一些工科院校的物理类专业方向的定位，大多经历了一个很长时间的反复调整期，由此也给实验教学带来许许多多的问题。突出表现在新老专业所开设的实验项目之间不能很好衔接，缺乏连续性和层次性;同时，因新设专业方向在师资、实验室建设等方面的资源紧缺，可能会导致实验教学体系落后理论课程体系的建设，甚至很多涉及专业方向的实验项目无法运行，这些都严重制约了学科专业的发展。

(3)实验教学方法滞后，阻碍了学生的创新积极性。当前实验教学通常采用填灌式、验证式的传统教学方法:教师讲授—演示实验—学生实验，最后学生再按照教师要求的固定形式撰写实验报告。这种只注重套路的教学方法，使得学生在实验过程中仅仅是个被动参与者，很多学生上课时只是照搬别人的实验做法，不知其所以然，学生的动手实践能力没能得到应有的训练，严重阻碍了学生的创新积极性［12］。

2 探索实验教学体系改革，实现创新型人才培养目标

2.1 分区、分层次构建实验课程体系，满足创新型人才培养要求

打破传统的实验课程体系，根据专业培养目标重新整合实验教学资源，并遵循由浅入深、由效仿到学生独立创新的顺序，逐步推进，分区、分层次构建实验课程体系。

(1)完善专业基础实验。通过全面论证普通物理实验与后续的专业实验、课程设计的逻辑关系，科学、合理设置基础实验项目，形成能体现专业方向课程要求、能锻炼基本实验技能的专业基础实验课程。

(2)专业实验系统化［13］。将近代物理实验、专业特色实验、课程实验等进行统筹规划、总体协调，形成一门系统化、模块化的物理类专业实验课程。以应用物理学专业(光电器件方向)为例，整个专业实验课程围绕一条主线，从器件材料的制备、结构表征、性能测试到光电器件制作，构成一个系统化的实验课程。同时，按系统化思路，将实验内容模块化，建设一系列各有偏重的实验课程模块，并保持系统内的各个实验模块相互融合。

(3)创新实验项目化。结合专业实验条件，采用项目驱动的形式，科学设置综合性、创新性实验课程。创新性实验以科研项目和大学生科技创新项目为依托，糅合与项目内容相关联的专业基础实验、专业实验和课程实验组织实验教学内容。

2.2 寓教于研—项目驱动教学模式的探索

教学模式的选择是实验教学体系设计中的一个重点，其创新必须与实验课程体系的改革同步和相互支撑［14］。

(1)项目驱动的开放式实验教学。由传统的教学方法(教师讲授—演示实验—学生实验)转变为新的教学形式(实验课题的拟定—文献资料的查阅—预答辩—仪器操作指导—开放式实验—成果答辩)。教学以科研项目和大学生科技创新项目为依托，以学生为主体开展开放式实验教学，以研究成果的形式展示课程成绩。比如学生在从事课题实验过程中，通过对样品材料的热学、光学性能的测试，可以将原来各自独立的热胀系数、光导、磁光、热辐射、拉曼光谱等实验课程有机融合在一起，在获取课题成果的同时，既能很好地完成教学计划内的实验课程学习任务，又能培养和提高自身的科研创新能力。

(2)实验教学导师制。教师根据实验课程相关内容，结合科研项目拟定实验课题，将教学计划内的实验课程融于课题研究，做到教以致用，以用导教;学生自主选择导师，在导师的指导下，可以自行设计创新性实验、参与科研型开放实验或自选课题实验等，逐步建立起实验教学的导师负责制。

2.3 保障体系和评价体系的完善

(1)教学大纲和实验讲义的编制。依据专业培养目标，修改和完善现有的实验教学大纲，适当增大综合性、设计性和创新性实验的比重，体现创新性应用人才的教学特点。根据新的实验教学大纲，科学编写实验讲义，尤其是增设一些与专业特色相关的实验项目讲义的编写，使实验教学规范化。

(2)实验室管理制度的完善。建立实验室网站，针对设计性和创新性实验项目，教师可以在网站提交实验项目名称和规定选题人数，学生可以申请选题;实验场所和实验仪器在正常的教学计划时间外，实行开放运行，采取用前预约，用后登记［15-16］。

(3)实验考核方式的改革。改变一次教学实验一个成绩的传统考核，采用多元化考核方式，通过文献查阅、论证答辩、实验设计、综合操作、数据处理和实验成果答辩几个部分来全面评测学生的实践操作能力和分析应用能力。

3 实例探析

3.1 实验课程体系设计

专业基础实验方面，对原有的力学实验进行了部分删减，弱化了原子物理实验，增加了部分声、光、热检测方面的基础实验。

针对专业实验课程进行系统化和模块化设计，将近代物理实验、专业特色实验、课程实验统筹安排，重新整合、优化。以节能材料物理性能表征和建筑节能检测为主线，按实验课程内容的关联性划分模块，如材料制备、结构形貌表征、光学性能检测、热学性能检测、电磁性能检测等模块。论证审定各个模块包含的实验内容，并将专业培养计划中“实验”课程的学分细化到每个模块。

依据专业应用方向设计创新性实验课题，如“半导体氧化物光/气/热敏传感器的研制”，课题涵盖了几乎所有的实验模块内容，并将近代物理实验课程，以及半导体物理，纳米材料与技术、传热学、光电检测技术、传感器原理等理论课的课程实验融合在一起。同时，为避免实验课题过于宽泛和繁杂，确保实验的可行性和科学性，我们在此大实验课题下细化出系列实验子课题;比如研究不同半导体材料ZnO、TiO2、SnO2等，测试不同的物理性能如光、电、热性能，以及制作光敏、气敏、热敏等不同类型传感器件。课题在充分融合实验教学计划内容(如X 射线衍射、光导、热电效应、声光效应、以及数据处理软件的应用等)的基础上，形成了基于实验教学、科技创新、毕业设计为一体的实验课程体系。

3.2 实验教学创新

教师通过物理实验中心网站拟题并规定选题人数，不设纯理论模拟计算课题，且拟定的课题中需详细注明课题内容所涉及的实验模块。实验课题经过系部和实验中心的审核后，学生通过网站注册选题，采取导师负责制，一个课题可设多个导师。课程的考核采取多元化的考核方式，导师依据学生的文献阅读、方案设计、操作过程、数据处理以及成果答辩等对学生实验成绩做出综合评价，最后给出总的实验成绩计算学分。

考虑到逐年增加的学生数量、相对紧缺的实验教学资源、以及导师制对实验教师科研能力、时间、精力的高要求，实验教学体系的改革创新采取渐进式推进:从最初选取20%学生到现在的60%，历经四年多的试点和实践，寓教于研的教学模式在培养学生动手实践能力和科研创新能力方面逐步显示出其优越性。

4 结 语

通过对当前高校物理类专业的实验教学现状分析，基于创新型人才培养目标，从系统化、模块化的实验课程设计、寓教于研的导师制教学模式以及多元化评价方式等方面对物理类专业实验教学体系进行改革和创新，并以安徽建筑大学应用物理学专业的实验教学改革为例，给出了寓教于研——基于创新型人才培养目标的实验教学体系设计与创新的具体形式。实践表明，这种新型实验教学体系的实施，有利于培养学生的创新意识和提高学生的自主探究能力，并对他们起到重要的导向作用。同时，新型实验教学体系的探索也为高校其他相关专业的实验教学提供了有益借鉴。

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