以创新性实验计划为平台的实验教学模式探索与实践

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  【摘要】结合国家大学生创新性实验计划的实施,介绍了以创新性实验计划为平台的实验教学模式改革。
  【关键词】大学生;实验教学;教学模式;创新
  
  1引言
  
  湖南师范大学是全国首批入围国家大学生创新性实验计划(简称计划)的60所高校之一,其物理实验中心在此计划中成功申报获准三项创新性实验项目。在实施过程中我们不是孤立地把这三个实验看作单纯的几个学生的实验项目,而是与整个的实验教学课程体系改革联系起来。领会其计划的深刻意义,当作进行教学改革,拉动本科教学质量的把手,取得很好的成效。
  
  2计划实施的指导思想与思路
  
  我们的指导思想是:以学生为主体,以兴趣培养为重点,引导学生大胆探索、自主创新,营造浓厚的科学研究文化氛围;创立以问题和课题为核心的,以本科学生为主体的创新性实验教学课程体系,培养广大学生的创新精神和实践能力,促进知识能力素质的全面协调发展。
  具体思路是:为了一个目标、坚持两个理念、注重三个能力、做到四个开放、抓好五个环节。一个目标是通过开展国家大学生创新性实验计划,培养一批拔尖创新人才,带动广大学生在本科阶段得到科学研究与发明创造的训练,进一步完善我们的课程体系和教学模式,全面注重学生研究性学习和个性化培养方案,进一步加强硬件的配套建设,形成创新教育的氛围,建设创新文化,进一步推动教学改革,提高教学质量。两个理念是:①以人为本,重教爱生;重教是重视师资队伍建设,爱生是向学生负责,不拘一格育人才;要实施好计划,指导教师的作用不可忽视。②注重教学,软件硬件和谐发展,教学的软件(项目内容和方法)要体现时代的气息,教学的硬件(实验的环境和设备)要体现先进性;一切都要利于学生成才。三个能力是注重对学生进行动手、研究、创新三能力的培养,这是实施项目的一个重要落脚点,四个开放是我们要做到实验室对立项学生特殊开放,对有创新想法的学生优惠开放,课程内对学生全开放,课程外预约式开放;通过这种四开放使计划项目有效实施并辐射其影响。五个环节是:①做好项目申报发动工作以提高学生兴趣;②根据计划实施精神,抓好调整教学体系、更新实验项目以优化实验教学;③结合科研,内调外拓以优化实验环境;④多方调动教师积极性以优化指导教师队伍;⑤建立科学规范的管理体系以保障各方面优化计划的实施;等五个环节,把计划项目扎扎实实做出成效来。
  
  3计划实施的基本措施与保障体系
  
  计划项目是国家直接面向大学生的项目,其特点是强调自主性、实践性、过程性、协作性、长期性、非功利性,计划从人才战略的高度注重在培养学生能力的同时还要求培养他们如何做人。我们在实施计划的措施时特别注意了以下五点:一要看重实施过程,即对大学生创新意识和创新能力培养的过程;不对学生有压力。这是一种具有播种功能的长效机制;“春种一粒粟,秋收万颗子”,播下一颗种,影响一大片。对项目成果要有科学的评价,成果不是目标,成果是大学生实施创新实验过程的一种自然结果,强调项目实施过程中学生在创新思维和创新实践方面的收获。要以点带面,通过开展实施计划,带动广大的学生在本科阶段得到科学研究与发明创造的训练,形成创新教育的氛围,改变目前高等教育培养过程中实践教学环节薄弱,动手能力不强的现状,改变灌输式的教学方法;围绕计划项目的实施要进行相应的教学模式和课程体系改革,推广研究性学习和个性化培养的教学方式,建设创新文化,进一步推动实验教学改革,提高教学质量。因此要注重项目实施过程中学生在创新思维和创新实践方面的收获,而不是急功近利、过分局限于成果的提交;二是要使参与项目的学生出于对科学研究或创造发明有浓厚兴趣,即做学生自己感兴趣的事,在兴趣的驱动下通过导师的指导做出成果。因此要开放实验室,要让学生自主地完成实验项目。三是每个项目所配导师只是起辅导作用,是扶着走路,不是抱着替代,在学生需要时才为其提供必要的指导和帮助,学生是项目的主体;为了使广大学生也要适应这种研究方式,使计划项目与整个的实验教学有机地结合,不是孤立实施;因此实验教学模式,包括教材都要更新,要以课题的形式用一个个问题引导学生查资料完成实验。改变传统的教师讲,学生依样画葫芦的教学模式。四是对学生选题要求适合他们的基础水平。学生确定了自己感兴趣的选题后,在导师指导下对项目的实施目标、实施方案、预期效果等进行详细的设计,并在实施过程中不断调整优化。使他们学会做研究。五是加强对项目的管理和跟踪,制定相应的规章制度和激励措施,为学生营造宽松的环境、搭建师生之间、学生之间、项目之间的交流平台,通过各种形式使所有参与项目的学生凝聚成为一个富有创新意识的精英团队,并在团队合作中锻炼其组织、管理、合作能力,以影响一大批其他学生。
  为了使创新性实验计划顺利开展,我们像进行一个系统工程一样抓了如下保障机制的建设:一是制度保障。学院成立了以院长为组长的领导小组,成员包括行政办、教务办、实验中心、学工办、团委等相关单位负责人;便于计划项目的协调管理;专家委员会由相关学科专家组成,主要负责项目评审、项目实施建议、中期检查、结题答辩、项目实施效果评价等工作;二是经费保障。国家对入选项目提供的资助经费及学校提供的配套经费由承担项目的学生掌握使用,教师只监督,不使用学生研究经费,学院不截留和挪用。三是条件保障。实验中心为参与项目的学生配备导师,负责指导学生进行创新性实验。同时,实验中心为计划项目设立专门实验室,配备计算机及有关仪器设备,给学生钥匙随时进入;自主设计实验、自主完成实验、自主管理实验。其他各类教学实验室和科研实验室都向参与项目的学生提供所需要的实验场地和实验仪器设备。
  
  4以计划为平台的课程和教学模式改革
  
  4.1调整和优化了实验课程体系。国家大学生创新性实验计划的重要意义在于它是高等学校本科教学质量与教学改革工程的重要组成部分;计划的实施,旨在探索并建立以问题和课题为核心的,倡导以本科学生为主体的创新性实验改革,调动学生的主动性、积极性和创造性,激发学生的创新思维和创新意识,逐渐掌握思考问题、解决问题的方法、提高其创新实践的能力。通过开展实施计划,带动广大的学生在本科阶段得到科学研究与发明创造的训练,改变目前高等教育培养过程中实践教学环节薄弱,动手能力不强的现状,改变灌输式的教学方法,推广研究性学习和个性化培养的教学方式,形成创新教育的氛围,建设创新文化,进一步推动高等教育教学改革,提高教学质量。因此我们要以创新性实验计划为平台进行课程和教学模式改革的探索。小面积育种,大面积开花。
  在计划实施中,我们依据教育部关于抓教学质量工程的精神对实验课程体系与教学内容进行了改革,我们的课程体系将过去分立的普通物理实验、近代物理实验、中学物理实验统一整合为基础实验,提高性实验,综合设计性实验,创新探究性实验,科学研究性实验,适合于提升学生能力的五个系统化层次。并且挖潜创新,开设物理实验选修课,并辅之以实验室的全面开放。传统的实验课程体系忽略人的个体差异,对所有学生只有统一的最高标准模式,结果大才屈就于模式,小才屈死于模式。我们的创新课程体系在基础实验必修的前提下;各个层次可以跳跃,选修可以拔高;开放可以搞活,满足各类学生的要求;这就能使学生能力均衡发展。中国科院物理所招收我们的学生为研究生后,反映说,我们的学生一到所就显示很强的动手能力;这可能与我们的计划项目实施方案有关。
  4.2实验教学内容创新。我们创新后的实验教学内容去掉部分纯测量性、验证性实验,更新为循序渐进的五个层次五种内容。共计必开实验86项,其中综合性实验54项,设计性实验11项,研究性实验8项,基础性实验18项,开放选修性实验课题22项。
  ①基础性实验在大一第一学期完成,教学方式是给讲义、一人一套仪器,教师加课件指导完成。教学内容为:挑选与中学物理实验内容含接而又涵盖大学基本仪器使用的实验;其目的是对新生起承上启下,填平补齐的作用,为后续的创新性实验打基础。
  ②提高性实验在大一第二学期完成,教学方式:给较详细资料,一人一套仪器,学生自主完成。教学内容为:挑选部分有启发性,有探究意义的经典实验。其目的是使学生把所学理论与实验有机整合,学习前人的物理实验设计思想和方法,为后续综合设计性实验作好辅垫。
  ③综合性设计性实验在大二完成,教学方式是只给题目和器材、学生自查资料设计完成,所给资料指导学生以自主研究小课题形式完成,完成后部分实验要求写出论文式实验报告。更新内容:有师范性实验技能训练功能和物理学的内涵,以综合应用型为主。加大了难度,使学生学会实验设计方法,提高综合运用所学知识的能力,
  ④创新探究性自选实验在大二自选,教学方式采用自选预约式,团队组合式,课题研究式完成;修两个学分。其内容为学生自选课题或教师科研课题改造的实验内容。把实验与科研结合起来,拓展实验内容,因材施教。
  ⑤科学研究性实验在大三完成,教学采用大学生创新性实验完成方式,挑选获诺贝尔奖的物理实验和部分近代高科技物理学实验内容。为学生了解近代高科技打开窗口,激发高层次创新思维。
  我们每一实验项目采用如下教学模式:①学生选题,了解实验意义与目的;②根据器材设计实验方案;③查找参考文献,象做研究一样做实验;④做好实验预习并交开题报告,组织答辩以提高表达能力和师范生的教学能力:⑤根据实验内容与要求完成实验操作,⑥写出结题报告,突破了教师讲、学生依样画葫芦的传统教学模式;使学生扎扎实实完成实验,培养其能力。
  创建这样一种课程体系和教学模式的目的是要给创新性实验计划项目以外的基底部分-广大的学生在本科阶段得到科学研究与发明创造的训练;以点带面,改变目前高等教育培养过程中实践教学环节薄弱,动手能力不强的现状。
  4.3挖潜创新,全面建设新教学模式实验室。采用实验与课件结合,网络与课堂结合,基础与拓展结合;文献与教材结合;选修与必修结合,引进与研发结合,开放与预约结合,软件促硬件,全面建设多功能信息化实验室。以综合性设计性研究性实验内容为主,研制实验仪器56项,开发实验项目28项;通过调整布局,新辟多媒体实验室,大学生创新实验室,配备工具和仪器,让学生自主实验;实验室布置实验项目展板,张贴科研图片,方便学生浏览;实验橱窗展示学生实验成果、研究论文和优秀实验报告,激励学生上进。
  新的教学模式实验周期增长,要实行开放式教学,学生网上选课,教师加强辅导;能力强的学生一个单元时间可以做多个实验,不熟练的学生可以多个时间完成一个实验,鼓励学生实验创新,对有创新方案的学生提供实验条件和经费资助,同时加分;鼓励学生申报院级、校级开放性实验项目(16项获经费资助1.6万)和国家大学生创新性实验项目(3项,获经费资助3.6万);5%的优秀学生实行导师制。
  建设实验教学网站两个,每一实验项目都有课件,学生可以上网选实验项目,做预习;学生自己完成研究性小制作实验800多项互相交流;其教学软件获湖南省高校教学软件大奖赛二等奖两项,校级一等奖一项。
  在这样一种教学氛围下,我们的国家大学生创新性计划实施起来有后劲。
  
  5结束语
  
  我们基于创新性实验计划为平台的课程和教学模式发挥评价的教育和激励功能,强调通过学生的主体参与,发展自我反思能力和对自己的学习负责任的意识。比如对综合性、设计性、研究性实验成绩的评价不是实验完了,写一篇八股文似的实验报告,给个分数就没事了;而是采用做小型课题的形式,有开题,结题,论文写作,论文答辩等环节,每一环节都有反复,直到做好为止;目的就是让每一学生在这一过程中对自己的行为进行反思和完善;为学生提供一个自我展示的平台和机会(比如论文答辩),成为激励学生不断进步的有效方式。
  平时注重每一实验项目的严格要求,实验报告由过去零散的报告纸改发标准的报告本,实验报告由过去只写完成报告改为写预习报告加结题报告,严格管理,教师及时规范批改。
  我们注重学生实验学习方式,重视教与学,师与生的关系;在整个分层次的实验教学模式中注意渗透“自主、探究与合作的学习方式”;(如基础实验一人一套仪器独立完成;研究性实验课题,可以多人合作完成)减少和限制教师在课堂上的知识独白,教师的功夫用在课前的准备(如课件)、课中的共同参与和课后的辅导。教材不再是依样画葫芦的模板,而是由一系列问题组成的、引导学生积极思索、认真研究的“登山导引路标”;这样有助于形成学生不断进取、谋求改变的性格特征和力求创新的精神境界。在这种学习方式中师生共同进行知识的探讨与创生,也有学生提出难倒教师的问题,使师生情感融合,共同探究。
  
  参考文献
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  [6]付延玲.对高校实施创新性实验的认识和思考[J].实验室研究与探索,2008,27(4):12-15
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