前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的大學物理創新實驗教學分析，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。
摘要：創新實驗室通過社團普遍培養、實驗室擇優選拔和分組開展研究等一系列循序漸進的過程開展了創新實驗教學活動。創新實驗以學生申請科研立項、參與教師科研項目和參加實驗室建設為主要形式，以觀摩演示實驗、操作演示實驗、拆解廢舊儀器、改進演示實驗、設計開發實驗及儀器和設計開發通用儀器為教學內容，取得了以專利為代表的一系列創新成果。創新成果在教學實踐中的應用，豐富了教學內容，從而激勵更多的學生參與創新實驗、開展創新活動。
物理實驗涉及內容廣，技術、方法全面，許多實驗都蘊含著設計者的聰明智慧和巧妙思維，學生在綜合運用這些技術、方法的基礎上如果繼續深入研究，不僅能進一步提升學生的實踐能力，而且對培養學生的創新能力和創新意識具有明顯的效果。常規的大學物理實驗教學注重測量基本物理量和驗證定律，[1]大規模的綜合性、設計性實驗開放程度不夠，一部分有創新潛能的學生在教學過程中沒有被發現，也沒有他們展示的平臺。在評估、檢查和評比中，學生創新能力的培養越來越受到重視，創新實驗的規模、質量成為一項重要指標。天津城建大學以創新實驗的形式開展了一系列設計、研究型實驗的教學工作，通過學生社團培養和選拔組建創新實驗團隊，分成研究小組開展研究工作，包括申報科研立項、參加各種競賽和申請專利等。
1創新實驗人才的選拔和管理
1.1組建創新物理實驗社
2013年，天津城建大學物理實驗中心組織學生創建了“創新物理實驗社”學生社團，社團隸屬學校團委領導并在實驗中心專門指派的教師指導下開展活動。社團每年招募新生，保持一定的動態規模。社團以演示實驗室為工作場所，以普及科學知識、探究物理問題、開發新型實驗和培養創新精神為目標，[2]把全校各專業喜歡物理的同學聚集到一起開展活動。在這些活動中，社團成員所學的理論知識找到了與實踐的結合點，學生的動手能力、分析判斷能力以及活動組織能力得到了培養和提高。
1.2擇優選拔進入創新實驗室
通過學生社團半年到一年期間的培養和考查，通過自愿報名、社團推薦和教師考核的方式，選拔優秀社團成員進入創新實驗室。在創新實驗室，學生采取以老帶新的形式組成研究團隊，在教師指導下開展研究工作，包括申報校內學生科研立項，參加各種競賽，學生在實驗室中動腦學習的同時配合動手練習，達到基礎理論精通、技術熟能生巧的水平。
2創新實驗的教學過程和內容
教師根據研究內容需要，把具有不同特長的學生組成一個研究小組，互相合作完成研究任務。物理創新實驗的教學過程由課內和課外兩條途徑構成，相輔相成，創新實驗學生必須同時參與兩個過程，見圖1。
2.1課內過程
所有學生必須正常完成大學物理實驗的學習任務，創新物理的學生可以邊學邊做實驗課的助教，協助教師調節和維護儀器，逐步提高對物理實驗知識、技能和方法的認識和掌握程度，加深了解儀器的工作原理和設計結構。
2.2課外過程
創新實驗的主要教學過程是在課外循序漸進完成的，主要過程包括觀摩演示實驗、操作演示實驗、拆解廢舊儀器、改進演示實驗、設計開發實驗及儀器和設計開發通用儀器。演示實驗內容豐富，學生可以通過演示實驗了解更多的知識、技術和方法。參加創新實驗的同學在老師的指導下觀摩學習演示實驗，逐步達到自己能操作講解的程度；然后由創新實驗室的同學負責講解操作實驗，面向全校開放演示實驗室，在講解過程中提升創新實驗學生對儀器結構的認知能力。[3]拆解廢舊儀器，可以培養學生初步的動手能力，從現有儀器中得到啟發，進而具備組裝、開發新儀器的能力。
3創新實驗的項目來源
創新實驗的實驗項目主要有以下三方面來源。
3.1學校的“學生科技活動資助項目”
每年學校組織申報“學生科技活動資助項目”，創新實驗室組織學生根據自己的特長和現有條件擬定題目，經指導教師審核、修改和批準后上報學校，獲批后開展研究工作。
3.2教師研究課題的延伸
教師將在研項目中學生可以參與研究的內容分解一部分，由教師指導學生來開展研究工作，比如：一些儀器的研發、設計等。
3.3實驗中心建設和教學改革的需要
每年根據實驗中心建設和規劃，將一部分建設任務交給學生來做，比如：教學視頻的制作、演示教具的制作和演示實驗室的開放式環境建設等。
4創新實驗的教學方法
根據教學過程先后順序和實驗層次由低到高，創新實驗依次適用以下四種方法。
4.1講授法和演示法
入門階段學生不具備動手實驗的能力，通過教師的講授、演示，學生觀看、思考和推理，使學生了解物理實驗的一般過程，認識一般的物理現象，對已經學過的理論知識加深理解和掌握。
4.2實驗法和討論法
提升階段通過學生自己動手操作實驗來提高動手實踐能力和對實驗原理、技能、方法的理解能力。操作內容包括兩類：一是，演示實驗的深度開放（學生自己操作）；二是，分組實驗的常規教學，即大學物理實驗，由學生動手操作完成。在這個過程中，學生自己操作完成實驗，驗證理論知識，在綜合、設計實驗中可以相互討論，進而加深對知識、技能及方法的理解和掌握。創新實驗從層次上屬于大學物理實驗的最高層次，即研究層次，這個層次是以前面的演示、預備、基本和綜合層次的實驗為基礎的。
4.3發現法和探究法
在創新實驗的應用階段學生以研究小組的形式開展課題研究，這一階段需要學生自己發現問題、分析問題和解決問題，深入探究課題的意義、內容、技術和方法。發現和探究是實現創新的必經之路，也是創新型人才必備的能力。
4.4邊學習邊實踐
學生所學的知識只有在實踐中應用才能得到熟練掌握和靈活運用。比如：“CAD”是學校學生必修的課程，教師經常布置給學生一些實際任務去用CAD繪圖，并直接用3D打印機打印，使學生在實際應用中鞏固已學的技術，也深度發掘了軟件的功能。另外，學生通過拆解廢舊儀器，近距離地接觸科技含量較高的儀器，從實際儀器中認識光、機、電技術的結合以及機械設計與組裝的實踐經驗。這些實踐經歷使學生受益匪淺。
5創新實驗的教學手段
5.1現代化教學手段的實踐應用
創新實驗的教學手段必須緊跟科技前沿，充分利用現代化手段，盡可能地拓展學生視野。創新實驗室配備了多臺電腦，方便學生上網查閱資料；配備了投影設備，便于隨時匯報交流；在演示實驗室安裝了遠程監控系統，教師可以對實驗室進行遠程控制和管理。
5.2拆解、維修、組裝儀器設備
學生在擔任實驗助教過程中，通過協助教師維護和維修儀器來培養動手能力。多渠道收集報廢儀器，如：復印機、打印機等，學生利用拆解的配件發揮想象力自己組裝新的裝置，這種方式既節約資金，又使學生開闊視野，從而提升動手能力。
5.3購置和自組常用的加工裝備
在創新實驗室建設中，學?？梢酝ㄟ^教師項目、自籌資金和廢舊物資調劑等方式添置一批加工設備，使學生通過實踐鍛煉技術提高能力。這些設備主要有銑床、車床、臺鉆和3D打印機等。在上述設備的安裝、調試過程中，尤其通過購買散件組裝3D打印機的過程中，學生對打印機的原理、功能和結構有了充分的了解，進而為他們以后的研究工作積累經驗。
6創新實驗的成果和效果
創新物理實驗社團舉辦了各類反響熱烈的科技活動，其中代表性的有：2014年10月，波蘭駐華大使館和天津科技館官方支持的“居里夫人紀念展”活動，為期四天觀展，達400人次；面向少年兒童定期開設的“少年兒童基礎物理演示實驗展”，科技性、競技性和觀賞性的融合，積極激發了廣大青少年學生愛科學、講科學和學科學的熱情。社團在成立不滿一年時，即在“天津城建大學第十屆社團評優”活動中囊括“新星社團獎”和“優秀社團負責人”兩項桂冠。創新實驗室學生在教師指導下已經授權專利六項，其中“便攜式李薩如圖形演示儀”于2015年1月授權國家專利，并在2015年“挑戰杯”天津市大學生課外學術科技作品競賽中獲三等獎；之后，學生為第一發明人的“光杠桿望遠鏡演示裝置”“一種相對運動演示儀”“轉動定律演示裝置”“振動波動演示儀”和“磁吸式便攜彈簧下樓梯演示裝置”等專利陸續授權。近三年，創新實驗室獲得學校學生科研立項四項，其中A類3項。目前，創新實驗的成果都是課堂演示儀器或裝置，這些儀器已經應用于教學實踐中。一方面，逐步滿足了課堂教學演示的需求；另一方面，自主開發并擁有知識產權的儀器更能激發學生學習物理的興趣，激勵更多的同學參與創新實驗，開展創新活動，從而響應國家“大眾創業、萬眾創新”的號召。創新實驗是大學物理實驗的延伸，是經過物 理實驗培養學生創新意識、提高創新能力的重要途徑和關鍵階段，經過這一階段對學有余力的學生進行集中的有針對性的培養，使這些學生的創新潛能得以發揮，使學生的知識和技能在實踐中得以應用和創新，無論對大學物理實驗課程的建設，還是對學生的個人發展，都具有深遠意義。隨著逐步的建設和改革，創新實驗室的功能將更強大，創新實驗的教學體系將日趨完善，創新實驗開放的教學環境必將培養出更多的優秀人才。
參考文獻：
[1]教育部高等學校物理學與天文學教學指導委員會物理基礎課程教學指導分委員會.理工科類大學物理實驗課程教學基本要求[M].北京：高等教育出版社，2010．
[2]滕道祥，劉紅玲，地方高校物理實驗室開展第二課堂教學的研究和實踐[J].徐州教育學院學報，2008，23（3）：169-170.
[3]李艷琴，孫嶠，李學慧.物理實驗教學中開展第二課堂——培養學生的創新意識和創新能力[J].大學物理實驗，2012，25（1）：90-92.
作者:楊廣武 朱飛 劉立娟 石飛飛 江越 單位:天津城建大學
