軍校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的改革與實(shí)踐

李漢軍，張 晴，楊桂考, 韋 艷

(空軍勤務(wù)學(xué)院 航空彈藥系，江蘇 徐州 221000 )

隨著高等學(xué)校教學(xué)改革的不斷深入，實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的研究與實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)教學(xué)運(yùn)行機(jī)制的創(chuàng)新與實(shí)踐，已經(jīng)成為高校教學(xué)改革研究的熱點(diǎn)，同時(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)運(yùn)行機(jī)制的構(gòu)建、創(chuàng)新和落實(shí)，也是高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的關(guān)鍵[1-2]。本文針對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的弊端，結(jié)合我校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀，對(duì)照完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和形式，增強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)目標(biāo)要求，提出了創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建設(shè)的基本架構(gòu)和實(shí)踐狀況。

1 物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革的基本原則

1.1 加強(qiáng)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)

基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)是以傳授和加強(qiáng)基礎(chǔ)性知識(shí)為主，同時(shí)注重配合理論課進(jìn)行的循序漸進(jìn)的教學(xué)模式。增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)理論的理解和記憶，培養(yǎng)了學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)方法，使學(xué)生在物理實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)知識(shí)、基本方法和基本技能方面受到系統(tǒng)訓(xùn)練，熟悉和掌握儀器設(shè)備的使用，培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)識(shí)問題、分析問題和解決問題的能力，以及良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)，使學(xué)生逐步具有良好的實(shí)驗(yàn)素質(zhì)[3]。 因此，基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)采用學(xué)生為主、教師輔導(dǎo)的方式，其教學(xué)方法可采用現(xiàn)場(chǎng)演示、合作學(xué)習(xí)等方式。

1.2 開設(shè)演示性實(shí)驗(yàn)教學(xué)

演示實(shí)驗(yàn)往往要在短時(shí)間內(nèi)給學(xué)生介紹比較多的物理以及實(shí)驗(yàn)知識(shí)，著重實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察和實(shí)驗(yàn)原理的介紹，不要求物理量的精密測(cè)量和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精確處理。演示實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛱峁┴S富的知識(shí)材料，把抽象的知識(shí)形象化，它的最終目的是要通過觀察現(xiàn)象啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性思維，使學(xué)生更好地認(rèn)識(shí)客觀規(guī)律，發(fā)展自主創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣。在演示實(shí)驗(yàn)過程中，教師啟發(fā)學(xué)生積極思考，使教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用達(dá)到最佳結(jié)合，充分發(fā)揮演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)功能[4-5]。演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)可采用現(xiàn)場(chǎng)啟發(fā)式、互動(dòng)式等。

1.3 開展綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)

應(yīng)綜合集成各課程以及現(xiàn)代科技相關(guān)學(xué)科的知識(shí)與技術(shù)內(nèi)容，開設(shè)應(yīng)用性、綜合性、先進(jìn)性、實(shí)用性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，以利于學(xué)生進(jìn)一步理解物理概念、了解物理實(shí)驗(yàn)技術(shù)應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生綜合把握和運(yùn)用課程群、學(xué)科群知識(shí)分析和解決實(shí)際問題的能力[6]。因此，該類實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)采用學(xué)生為中心進(jìn)行的協(xié)作學(xué)習(xí)，以學(xué)生自學(xué)和動(dòng)手為主的方式，其教學(xué)方法可采用討論式、互動(dòng)式、任務(wù)驅(qū)動(dòng)式等。

1.4 創(chuàng)建創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)

以提高素質(zhì)為主線，應(yīng)充分應(yīng)用新概念、新材料、新工藝、新技術(shù)、新方法，鼓勵(lì)學(xué)生自擬實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行探索性、研究性、創(chuàng)造性實(shí)踐[7]，學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí)、在實(shí)踐中探索、在實(shí)踐中發(fā)展，形成創(chuàng)新精神、創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新方法和創(chuàng)新能力。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中增加科研成果的內(nèi)容，引導(dǎo)、鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)探索、研究，培養(yǎng)科學(xué)精神，提高綜合實(shí)驗(yàn)的能力。其教學(xué)模式是采用學(xué)生自行提出課題、獨(dú)立創(chuàng)新完成的方式，其教學(xué)方法可采用競(jìng)賽式、研究式等。

2 我校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系模式的改革

2.1 以創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室為平臺(tái)，提高學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐本領(lǐng)

將基礎(chǔ)課教學(xué)與測(cè)控技術(shù)應(yīng)用融合是學(xué)科發(fā)展的方向，是學(xué)生提高綜合能力的需要。以創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室為平臺(tái)，從工程應(yīng)用的角度出發(fā)，引領(lǐng)學(xué)生設(shè)計(jì)與制作測(cè)控模塊和教育機(jī)器人，通過一個(gè)典型實(shí)例的設(shè)計(jì)、制作與編程，采用先實(shí)踐后歸納的教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與熱情，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題的能力。

在創(chuàng)新教學(xué)過程中注重學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)方法的指導(dǎo)、學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐能力的培養(yǎng)，注重學(xué)生個(gè)性培養(yǎng)和創(chuàng)新精神的養(yǎng)成。在教師的帶領(lǐng)下進(jìn)行有計(jì)劃、有組織的培訓(xùn)，講究傳、幫、帶，形成團(tuán)隊(duì)協(xié)作、相互學(xué)習(xí)的氛圍，最大限度地激發(fā)學(xué)生的合作意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐本領(lǐng)。

2.2 以生長學(xué)習(xí)法為教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力

創(chuàng)新教育以知識(shí)融合為主，具有啟發(fā)、互動(dòng)、發(fā)現(xiàn)等明顯特征，注重學(xué)生能力的培養(yǎng)，特別是創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)[8]。在開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，我們受樹苗栽培與成長過程的啟發(fā)，提出了生長學(xué)習(xí)法。生長學(xué)習(xí)法是由教師根據(jù)學(xué)生的自身特點(diǎn)提出一個(gè)實(shí)例，由學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)和實(shí)踐來完成，實(shí)現(xiàn)以用促學(xué)的學(xué)習(xí)方法。生長學(xué)習(xí)法的特點(diǎn)主要是以實(shí)例教學(xué)為手段，以工程應(yīng)用為目的，在學(xué)習(xí)過程中培養(yǎng)學(xué)生探索、應(yīng)用知識(shí)的能力。

在創(chuàng)新教學(xué)過程中采用開放式教學(xué)方式，通過直觀、有趣的設(shè)計(jì)制作過程，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與熱情。整個(gè)實(shí)踐過程，以學(xué)生為中心，以任務(wù)作驅(qū)動(dòng)，營造一種學(xué)生主動(dòng)探究的學(xué)習(xí)氛圍，充分發(fā)揮學(xué)生的能動(dòng)性和創(chuàng)造性，而教師只是組織者和指導(dǎo)者。

2.3 采用模塊化設(shè)計(jì)思想，降低初學(xué)者的入門難度

對(duì)在校學(xué)生來說，完全憑借自己的技術(shù)實(shí)力設(shè)計(jì)制作出一臺(tái)由單片機(jī)控制、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人是有難度的。為降低初學(xué)者的學(xué)習(xí)難度，采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，降低了學(xué)生的入門難度，提高了學(xué)生的參與熱情[9]，學(xué)生就像搭積木一樣構(gòu)成一個(gè)自己的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，有利于增強(qiáng)學(xué)生的自信心和滿足欲。

2.4 以機(jī)器人競(jìng)賽為牽引，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

教育機(jī)器人技術(shù)綜合了單片機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、電子技術(shù)、機(jī)械傳動(dòng)和電機(jī)技術(shù)等學(xué)科，是進(jìn)行測(cè)控技術(shù)教育的有效載體，集知識(shí)性、趣味性、娛樂性于一體，深受學(xué)生的喜愛。通過組織學(xué)生設(shè)計(jì)與制作教育機(jī)器人，參加機(jī)器人競(jìng)賽，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力，加強(qiáng)學(xué)生之間的互動(dòng)和交流，使學(xué)生獲得分解項(xiàng)目、循序漸進(jìn)地完成項(xiàng)目的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。在整個(gè)設(shè)計(jì)、制作與編程的過程中，學(xué)生體驗(yàn)如何用已學(xué)的知識(shí)、日常的觀察和自己的創(chuàng)造性勞動(dòng)去超越能力極限的挑戰(zhàn)[10]。

2.5 以光電檢測(cè)為基礎(chǔ)，培養(yǎng)教師的科研能力

光電技術(shù)是本世紀(jì)的尖端科學(xué)技術(shù)，是全球高科技競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)，它將對(duì)整個(gè)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展起巨大的推動(dòng)作用。光電技術(shù)發(fā)展的巨大推動(dòng)力是應(yīng)用。光電技術(shù)已成為軍事科學(xué)的發(fā)展熱點(diǎn)，武器裝備中的光電產(chǎn)品越來越具有系統(tǒng)性，已經(jīng)逐步形成現(xiàn)代軍用光電技術(shù)的特點(diǎn)。光電技術(shù)在光電檢測(cè)、能源自治、精確制導(dǎo)武器、航空偵察技術(shù)、光電對(duì)抗技術(shù)、光電偽裝技術(shù)、激光輻射防護(hù)等軍事領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用[11]。

目前，我國已基本掌握了信息光電領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)的主要部分，在光電技術(shù)及光電產(chǎn)品方面已具有較好的基礎(chǔ)。但是，從整體而言，我國的光電技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)化程序與國際先進(jìn)水平相差較大，創(chuàng)新和擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)技術(shù)不多。解決上述問題的關(guān)鍵是提高對(duì)光電技術(shù)領(lǐng)域的重視程度，建立光電創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行光電綜合檢測(cè)及軍用光電產(chǎn)品的應(yīng)用研究，培養(yǎng)一支具有較強(qiáng)科研能力的教師隊(duì)伍。

3 我校創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)環(huán)節(jié)

3.1 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室建設(shè)任務(wù)

建立2個(gè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，一是機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，二是光電創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室。

堅(jiān)持辦學(xué)思路創(chuàng)新、辦學(xué)模式創(chuàng)新的原則，擴(kuò)建機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室和新建光電創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，不斷深化實(shí)踐教學(xué)改革，構(gòu)建教學(xué)科研相結(jié)合的人才培養(yǎng)模式和“夯實(shí)基礎(chǔ)、注重實(shí)踐、強(qiáng)化創(chuàng)新、學(xué)用結(jié)合”的實(shí)踐教學(xué)體系。通過基礎(chǔ)理論實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、科技創(chuàng)新實(shí)踐3個(gè)漸進(jìn)式培養(yǎng)模式，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、敏銳發(fā)現(xiàn)能力、解決問題能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力。

3.2 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室建設(shè)目標(biāo)

以本科教學(xué)為中心，著重提高學(xué)生工程實(shí)踐、創(chuàng)新意識(shí)和科技創(chuàng)新能力，以培養(yǎng)軍隊(duì)建設(shè)所需的自動(dòng)化、電氣工程、電子信息類專業(yè)應(yīng)用型人才為目標(biāo)。

通過實(shí)踐教學(xué)將課本上的基本理論與當(dāng)今廣泛應(yīng)用的專業(yè)技術(shù)、前沿技術(shù)直接接軌，使學(xué)生在校園內(nèi)本科教育階段就可以完成工程實(shí)踐，培養(yǎng)出高素質(zhì)復(fù)合型專業(yè)人才，建設(shè)能夠完成綜合性、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性為特色的，教學(xué)科研一體化的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)[12]。

3.3 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的主要功能

實(shí)驗(yàn)室主要承擔(dān)本科學(xué)生的設(shè)計(jì)性、綜合性、創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)任務(wù)。同時(shí)，利用該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，教師和學(xué)生共同開展多種形式的工程實(shí)踐、科研創(chuàng)新、教學(xué)研討和學(xué)術(shù)交流活動(dòng)，實(shí)驗(yàn)室既可作為實(shí)踐教學(xué)基地，又可成為學(xué)院的科研基地，促進(jìn)學(xué)院的學(xué)科建設(shè)和科研發(fā)展。

3.4 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的基本原則

一是有利于提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的創(chuàng)新精神和綜合實(shí)踐能力；二是有利于推進(jìn)實(shí)踐教學(xué)改革，構(gòu)筑完整、科學(xué)的實(shí)踐教學(xué)新體系；三是有利于優(yōu)化配置教育資源，提高實(shí)驗(yàn)室綜合利用率和投資效益；四是有利于實(shí)驗(yàn)室科學(xué)化、規(guī)范化管理，提高實(shí)驗(yàn)室管理水平。

3.5 創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)的培養(yǎng)模式

采用“334”的工程實(shí)踐和創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。“三個(gè)階段”：初級(jí)階段、高級(jí)階段和發(fā)展階段；“三種類型”：設(shè)計(jì)型、綜合型和專業(yè)型；“四個(gè)層次”：驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性、綜合性和研發(fā)性4個(gè)層次。

3.6 創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)具有的特色

實(shí)驗(yàn)類型由演示型、驗(yàn)證型向設(shè)計(jì)型、研究型發(fā)展；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容由單純教學(xué)型向教學(xué)型和科研型相結(jié)合轉(zhuǎn)變；采用工程案例教學(xué)，突出科技創(chuàng)新活動(dòng)在人才培養(yǎng)中的作用；實(shí)驗(yàn)室全方位向師生開放，包括時(shí)間、空間、設(shè)備、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容等方面。

4 結(jié)束語

近幾年來，我校形成了多層次、多模塊、多樣化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系，實(shí)現(xiàn)了由傳統(tǒng)的技能訓(xùn)練逐步向現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)發(fā)展的方向轉(zhuǎn)變，由單純的本科教學(xué)逐步向以本科教學(xué)為主體，科研、創(chuàng)新能力培養(yǎng)相結(jié)合的方向轉(zhuǎn)變。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的建設(shè)充分發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神，順應(yīng)了高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的趨勢(shì)。

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