開放式大學物理實驗創(chuàng)新培養(yǎng)特區(qū)模式探索

馬紅章,尹玉芳,張亞萍,王 龍,朱海豐,劉彥民

(中國石油大學,山東青島 266580)

開放式大學物理實驗創(chuàng)新培養(yǎng)特區(qū)模式探索

馬紅章,尹玉芳,張亞萍,王 龍,朱海豐,劉彥民

(中國石油大學,山東青島 266580)

在完善創(chuàng)新物理實驗室建設的基礎上,以開放式的創(chuàng)新物理實驗互動平臺為通道,以合理的優(yōu)秀學員選拔辦法為依據,以研究性創(chuàng)新實驗課題為內容,以任務性、過程性、激勵性并舉的考核辦法為保障,構建物理實驗創(chuàng)新人才培養(yǎng)特區(qū),實現(xiàn)物理創(chuàng)新實驗室創(chuàng)新培養(yǎng)力度的最大化,開啟開放式大學物理實驗教學體系下優(yōu)秀生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的新篇章。

大學物理實驗;培養(yǎng)特區(qū);創(chuàng)新能力培養(yǎng)

創(chuàng)新是一個民族的靈魂,是一個國家興旺發(fā)達的不竭動力[1-3]。為進一步促進創(chuàng)新教育實施,提高大學生創(chuàng)新精神和實踐能力,2012年中國石油大學在全面總結60年辦學經驗,系統(tǒng)分析高等教育形勢和廣泛開展校內外調研的基礎上,提出了‘三三三’本科教育體系,并將其確定為學校本科教學工作的頂層設計和指導思想[4-5]。

學生的創(chuàng)新靈感大多源于實驗,實驗教學具有直觀性、實踐性和探索性的特點,是實現(xiàn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標的一個重要環(huán)節(jié),在培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力方面是其他教學環(huán)節(jié)不可代替的[6-8]。中國石油大學(華東)大學物理實驗課程是面向全校40多個本科專業(yè)4000多名理工科學生開設的大面積開放式物理實驗教學課程。龐大的授課對象群體在專業(yè)背景、基礎知識掌握程度、學習態(tài)度、學風等方面具有很大的個體差異,而大學物理實驗課程固定的教學內容對于優(yōu)秀的授課對象存在“吃不夠”的現(xiàn)象,這大大影響了優(yōu)異生的學習熱情,也違背了“三三三”本科教育體系中關于促進優(yōu)秀學生的最大化成長的培養(yǎng)要求。

中國石油大學(華東)理學院物理實驗中心創(chuàng)新物理實驗室經近幾年來的持續(xù)建設已初具規(guī)模,特別是創(chuàng)新物理實驗室建設項目在2013年立項后更是加快了創(chuàng)新物理實驗室的建設進程。目前,創(chuàng)新物理實驗室建設日益完善,各種物理創(chuàng)新實驗項目建設已經基本完成,為物理創(chuàng)新培養(yǎng)特區(qū)實施奠定了良好的硬件基礎。在目前現(xiàn)有的實驗師資隊伍、實驗室資源下,如何構建有效的創(chuàng)新物理實驗教學模式,以實現(xiàn)實驗室創(chuàng)新培養(yǎng)力度的最大化和加強對全校各專業(yè)優(yōu)秀學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)力度,使其得到最大化成長。將大學生創(chuàng)新物理實驗培養(yǎng)推廣到全校各專業(yè),集不同專業(yè)優(yōu)勢加快大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的步伐是待解決的課題。

1 完善創(chuàng)新物理實驗室建設,打造優(yōu)良的創(chuàng)新環(huán)境

1.1 創(chuàng)新物理實驗室管理規(guī)范化

創(chuàng)新物理實驗室是進行創(chuàng)新實驗教學、是學生開展創(chuàng)新實驗研究的主要工作場所。建立和完善各種規(guī)范化的管理規(guī)章制度,使實驗室的各項工作有章可依、有據可查、職責分明,是確保實驗室安全、使實驗室有限的儀器設備和空間發(fā)揮其最大的效益,給學生營造良好的創(chuàng)新環(huán)境,有效地提高其工作效率的重要保障。

創(chuàng)新物理實驗室實施以各項規(guī)章制度為依據的統(tǒng)一性規(guī)范管理與以誠信為基礎的自主經營、自我管理相結合的管理模式。制定實驗室管理職責、實驗室使用職責等文件,并要求創(chuàng)新學員先學習文件再進駐實驗室,實現(xiàn)創(chuàng)新物理實驗室的管理與使用的規(guī)范化。在具體執(zhí)行中,安排專門實驗技術人員作為創(chuàng)新實驗室負責人,按照創(chuàng)新物理實驗室各種規(guī)章制度的統(tǒng)一要求進行實驗室的慣例性檢查,以保障實驗室沿著統(tǒng)一、規(guī)范的軌跡運行。以誠信為基礎的自主經營、自我管理模式體現(xiàn)在以大學生自主管理為主,創(chuàng)新學員在實驗室的日常管理中人人均有一定任務的分擔和執(zhí)行責任。每個實驗室設立一名小組長,負責日常的安全、衛(wèi)生和紀律等,配合實驗技術人員檢查各種制度具體實施情況;設立一名技術保障員,負責實驗室的計算機以及創(chuàng)新實驗室內部網絡的維護與管理;設立一名保管員,負責創(chuàng)新實驗室的儀器、元器件和基本工具的分配和借用的登記等,由實驗室負責人審批后再由保管員具體執(zhí)行。

1.2 創(chuàng)新物理實驗項目多樣化與系列化建設

不同領域、不同方向的多樣化的創(chuàng)新實驗項目可以開闊學生思維,激發(fā)學生創(chuàng)新的靈感;相同領域、相同方向、相同物理思想的系列化實驗項目又是培養(yǎng)學生扎實的邏輯思維與縝密的科學思維、啟發(fā)聯(lián)想與明辨差異能力所不可或缺的。通過學習多樣化與系列化的創(chuàng)新物理實驗項目,為學生打下良好的創(chuàng)新能力綜合知識儲備。

歸整已有項目與引入新項目相結合,完善多樣化與系列化的創(chuàng)新物理實驗項目建設。利用太陽能綜合測試系統(tǒng)、熱力學綜合實驗平臺系統(tǒng)、電磁學綜合實驗平臺系統(tǒng)、物質光譜測試系統(tǒng)、物質電磁特性測試系統(tǒng)等反應經典物理思想和現(xiàn)代科技的系列性創(chuàng)新實驗項目開闊學生眼界、風暴學生創(chuàng)新思維、激發(fā)創(chuàng)新靈感。整理匯編系列性創(chuàng)新實驗項目簡要講義,講義注重實驗儀器功能、基本測量原理、測量思想以及示范性測量內容為主體,供學習者自主研究和學習。

2 構建創(chuàng)新物理實驗培養(yǎng)特區(qū),打造科學的創(chuàng)新培養(yǎng)平臺

在開放式大學物理實驗課程教學體系的基礎上,開辟創(chuàng)新物理實驗培養(yǎng)特區(qū),制定創(chuàng)新物理實驗優(yōu)秀學員的遴選辦法,加強對優(yōu)秀學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)力度,使其得到最大化成長。

2.1 構建開放式的創(chuàng)新互動平臺

開放式創(chuàng)新互動平臺主要為學生和指導教師提供雙向選擇和自由討論的舞臺與通道,指導教師可將擬開展的創(chuàng)新物理實驗課題的內容簡介以及對學生專業(yè)背景和特長等要求的信息進行發(fā)布,滿足要求且有意向的學生可進行在線申報,再進行選擇,雙方意愿達成后,成立創(chuàng)新研究小組,進駐創(chuàng)新實驗室開展研究。同樣,對已具有創(chuàng)新想法的學生可將擬開展的創(chuàng)新物理實驗課題思路和可行性進行在線發(fā)布,并給出實驗室需提供的具體條件以及指導教師需具備的專長和指導經驗等信息,滿足要求且有意向的老師可進行在線申報,再進入雙向選擇環(huán)節(jié)。

2.2 制定科學的創(chuàng)新學員遴選辦法

創(chuàng)新培養(yǎng)特區(qū)遴選出的學員不僅要達到大學物理實驗課程的教學要求又必須具備物理創(chuàng)新的潛能和對物理創(chuàng)新實驗有濃厚的興趣。制定科學合理的遴選辦法要能實現(xiàn)課題研究小組各學員間的專業(yè)背景與特長的優(yōu)勢互補,促進創(chuàng)新研究成果的高質量和高效率進程。

我校48學時和60學時大學物理實驗課程學習者在完成一個學期的大學物理實驗課程學習且成績優(yōu)異者可允許在開放式創(chuàng)新互動平臺注冊、提出申請,本著自愿與雙向選擇的原則,借助開放式創(chuàng)新互動平臺遴選30人/學期,開展課題式創(chuàng)新物理實驗的學習研究。

2.3 開展開放式、互動式、自主式的創(chuàng)新物理實驗研究

物理創(chuàng)新實驗教學是以學生為主體,教師為輔的教學模式。教學過程強調思維、意識的創(chuàng)新突破,以培養(yǎng)創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維和研究探索能力為目標,緊密聯(lián)系物理實驗課程教學、實驗裝置、實驗方法、實驗過程等組織研究課題,突出自主創(chuàng)新,強調能力提升。以創(chuàng)新小團隊形式開展課題式研究性學習。課題的科學合理性主要是針對大學本科學員而言,既要有創(chuàng)新性,又要適合于本科生的學歷層次和課程時間進程。實驗課題自主選擇,實驗過程自主安排,把研究結果的分析和創(chuàng)意留給學生,整個教學過程在更加自由開放的環(huán)境中進行,以規(guī)范的科技論文提交研究成果和結題答辯。

2.4 實施科學的創(chuàng)新物理實驗考核體系

創(chuàng)新的載體是人,有好的創(chuàng)新想法但沒有得力的人去實施、執(zhí)行,往往得不到好的收益。有力的教學過程監(jiān)控和合理的激勵機制是保障創(chuàng)新物理實驗教學對象認真自主的投入和執(zhí)行的保障?？己宿k法需具有剛柔并濟的雙面性,既體現(xiàn)任務性,讓學員能“坐得住”,又能體現(xiàn)激勵性,讓學員能“主動做”,充分發(fā)揮其主觀能動性,高效率、高質量的從事創(chuàng)新物理實驗項目的研究與學習。

物理實驗創(chuàng)新人才培養(yǎng)特區(qū)實施任務性、過程性、激勵性并舉的考核辦法。任務性:在大學物理實驗課程教學任務內,針對工科各專業(yè)的優(yōu)異生開設創(chuàng)新物理實驗培養(yǎng)特區(qū),開展課題式創(chuàng)新物理實驗項目研究。以創(chuàng)新物理實驗研究任務替代1/3的大學物理實驗課程所要求的常規(guī)實驗任務,創(chuàng)新物理實驗研究工作取得的成績在大學物理實驗課程期末成績中所占比例為30%。過程性:創(chuàng)新物理實驗研究工作的成績由開題調研報告成績10%、實驗研究過程成績30%、研究結題報告成績40%以及答辯成績20%組成。激勵性:參加各種競賽和申請學校、省、國家大學生創(chuàng)新研究項目等活動為手段激發(fā)學員的創(chuàng)新熱情,創(chuàng)新物理實驗研究成果可直接參加山東省物理創(chuàng)新大賽、校級物理創(chuàng)新技能大賽等,可獲取相應的自主創(chuàng)新學分。

3 實施效果

在大學物理實驗課程龐大的授課對象中合理選取部分優(yōu)等生,開設創(chuàng)新物理實驗培養(yǎng)特區(qū)。在完善創(chuàng)新物理實驗室建設的基礎上,通過制定合理的優(yōu)秀學員選拔辦法、構建科學的創(chuàng)新物理實驗教學開放平臺和考核體系,以規(guī)范的創(chuàng)新物理實驗教學過程管理,融以開放性團隊討論與師生互動交流相結合的教學模式,開啟了我校工科專業(yè)創(chuàng)新物理實驗教學的新篇章。

中國石油大學(華東)物理實驗中心近三年在指導本科生物理創(chuàng)新實驗方面取得了比較豐碩的學生成果。指導大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目37項(其中國家級項目12項);自主創(chuàng)新科研計劃本科生項目2項;指導本科生以第1作者發(fā)表研究論文28篇;學生以第1負責人申請專利5項;指導本科生獲得第七屆全國高等學校物理實驗教學儀器評比、學生論文評比,第十三屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術科技作品競賽,山東省第十二、十三屆“挑戰(zhàn)杯”大學生課外學術科技作品競賽,山東省物理科技創(chuàng)新大賽等省部級以上獲獎33項,其中特等獎5項,一等獎7項。在學生取得成績的同時,教師的專業(yè)知識結構和知識面也得到了進一步提升,創(chuàng)新物理實驗教學水平也得到了進一步提高,學生對實驗教師的認可度與滿意度逐年提升。

4 結 論

在大學物理實驗課程開放式教學體系下,構建物理實驗創(chuàng)新人才培養(yǎng)特區(qū),以我校各專業(yè)大學物理實驗課程優(yōu)秀學員為實施對象,以創(chuàng)新研究能力培養(yǎng)為目標,以開放式的創(chuàng)新物理實驗互動平臺為通道,以合理的優(yōu)秀學員選拔辦法為依據,以研究性創(chuàng)新實驗課題為內容,以任務性、過程性、激勵性并舉的考核辦法為保障,開啟了我校優(yōu)秀生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的新篇章,實現(xiàn)了優(yōu)秀大學生物理創(chuàng)新能力培養(yǎng)的最大化,取得了豐碩的創(chuàng)新研究成果。

[1] 張杰.實驗教學與藝術教育——四川美術學院實驗室建設與實驗教學的思考[J].實研室研究與探索, 2011(1):1-4.

[2] 李幼真,徐富新.大學物理實驗的分階段開放教學管理與實踐[J].大學物理實驗,2012,25(5): 92-93..

[3] 周曉梅,劉躍華,羅志勇.淺析“創(chuàng)新基金”在創(chuàng)新人才培養(yǎng)中的作用[J].實驗室研究與探索,2005,24 (12):120-122.

[4] 劉華東.高水平研究型大學視角下的本科教育[J].中國石油大學學報:社會科學版,2013(5).

[5] 趙婷婷.大學物理實驗教學與創(chuàng)新[J].大學物理實驗,2014,27(5):110-112.

[6] 陳東風.設立創(chuàng)新實驗基金,為學生提供探索的平臺[J].實驗室研究與探索,2002,(4):36-41.

[7] 劉廣瑞,鄧秋超,張少林.構建創(chuàng)新平臺,培養(yǎng)創(chuàng)新人才[J].實驗技術與管理,2008,25(2):26-28.

[8] 吳榮.創(chuàng)新性物理實驗與學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)[J].實驗室研究與探索,2011(7):79-81.

The Explore M odel of the Open Innovation Talents Cultivation Special Zone of College Physics Experiment

MA Hong-zhang,YIN Yu-fang,ZHANG Ya-ping,WANG Long,ZHU Hai-feng,LIU Yan-min
(China University of Petroleum,Shandong Qingdao 266580)

On the basis of the perfecting construction of the innovation physics laboratory,the innovative talent training special zone was established.With the open innovation interactive platform for the channel,take the reasonable selection of outstanding students as the rule,using the research-based experimental subjectas teaching contents,take the obligatory,processing and incentive examining method as the security,themaximization of physics laboratory innovation cultivation was realized and a new era of innovation ability training for excellent students was opened under the open university physics experiment teaching system.

college physics experiment;special zone;innovation ability training

G 642.0

A

10.14139/j.cnki.cn22-1228.2015.005.036

1007-2934(2015)05-0129-03

2015-06-11

中國石油大學教學改革重大項目(JYA201402);中國石油大學實驗技術改革項目(SY-B201413;SY-B201417)