以学科竞赛为导向的物理实验教学

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摘要：以学生参加大学生物理实验竞赛为出发点，促进大学物理实验教学的改革，从而实现培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，团队合作意识和实践创新能力，达到高校高层次创新人才培养的最终目标。

关键词：教学改革；学科竞赛

一、序言

目前，以学科竞赛为导向的大学物理实验教学体系建设与实践的研究还处在探索阶段，如何发挥大学物理实验竞赛与大学物理实验教学的相互作用与促进，完善高校大学物理实验教学体系建设与实践下的创新人才培养机制是一个亟待研究解决的现实问题。2010年，贺梅英等提出构建大学物理实验学科竞赛、教学改革互动模式，以学科竞赛为推手进一步深化教学改革，以提高人才质量。2015年，鲁军政提出以竞赛方式培养学生的创新意识、实践能力、创新品质，达到地方高校创新型专业人才培养的目的。同年，熊泽本等人通过组织学生参加大学生物理实验创新竞赛，积极探索改革实验教学内容和方法，探讨了创新人才培养模式的组成部分，阐述了培养创新人才的思路和途径。2016年，李瑞东等认为通过实验竟赛，可以有效激发学生的学习，提高教师的教学水平，达到教学相长。2017年，李晓白等人提出以课题和探索为核心的新型物理实验教学模式。因此，本文以大学生物理实验竞赛为切入点，以大学物理实验教学为载体，构建理工科高校大学物理实验教学体系，以期为高等学校创新人才培养提供有益探索与借鉴。

二、竞赛情况

全国大学生物理实验竞赛是一项面向在校大学生的物理学科竞赛活动，始于2010年举办的由各国家级物理实验教学示范中心组队参加的大学生物理实验竞赛活动，旨在激发大学生对物理实验的兴趣和潜能，培养大学生的创新能力、实践能力和团队协作意识，促进物理实验教学改革。竞赛的形式为：每校最多派出4名大学生参赛，其中2名选手在4小时内分别独立完成一项包含设计性内容的基础性实验（分A,B两题），另外2名选手在4小时内合作完成一项综合性研究性实验（分A,B两题），由参赛学生现场抽题。这种竞赛形式对参赛学生的物理知识、实践能力和综合素质的要求非常高。截止目前，我校代表队参加了除第一届外的所有比赛。我校2012年和2015年连续两届参加此项赛事仅仅获得基础性实验项目三等奖3项。因此，针对竞赛中反映的问题及时地进行分析研究，进一步改善大学物理实验教学中的薄弱环节,不断优化教学、完善教学。以第二届全国大学生物理实验竞赛基础性实验题目二为例，要求用非平衡电桥的方法测量康铜丝的杨氏模量和泊松比。但在我们之前的实验教学中是利用光杠杆法测量微小量的方法测量金属丝的杨氏模量。因此在接下来的实验教学中，我们尝试适当的引入多种方法测量同一物理量，并且针对某一仪器测量多个物理量进行实验教学，培养学生综合应用所学知识的能力和创新思维能力。在2017年的第四届全国大学生物理实验竞赛中，我校代表队取得了基础性实验题目二等奖1项和综合性实验题目二等奖1项的好成绩。学科竞赛对于大学物理实验教学改革起到了导向作用，重要的是培养了学生的实践动手能力和综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力。2017年我校组队参加了首届吉林省大学生物理实验竞赛，吉林省大学生物理实验竞赛A组采用和全国大学生物理实验竞赛相同的模式，B组采用创新实验的模式，事先给出若干题目，参赛队员自选，赛前准备，最后比赛时以答辩的形式参赛。我校派出的31名选手在A，B两个组别的比赛中共取得一等奖4项、二等奖7项、三等奖8项的优异成绩。

三、竞赛促进实验教学改革

从我校参加全国大学物理实验竞赛和吉林省大学生物理实验竞赛进行分析，实验原理和理论部分特别注重基本概念和实验基本方法的掌握,与以往我们的传统大学物理实验课堂教学仪器选用上的高度一致性不同，即所提供的实验仪器本次实验均可用到。但大学物理实验竞赛会给出多种仪器供学生选择，也就是不是所有提供的仪器设备都可以用于本次竞赛。这样对学生综合运用知识的能力要求就非常高，对于锻炼学生的科学思维能力有极大的好处。在数据处理上也不同于传统实验教学，以往的实验课多数是已经给定了实验需要怎么处理，公式推导，表格甚至于有的题目连有效数字的推导都直接给出，学生基本不用做任何思考，完全照抄，把相应的实验数据直接套用公式就可以完成实验，从这样的实验过程可以收获多少知识可想而知。实验竞赛无论从实验原理，到实验过程，以及最后实验数据处理、有效数字和误差分析都需要学生全部自主完成，更突出了学生的主体地位，既锻炼了学生的综合运用知识的能力，也锻炼的学生的实验动手能力，对于培养学生在实验过程中学会提出问题,分析问题,解决问题的能力有很大帮助。这两项赛事对我校物理实验教学有很大的促进作用。为了更好的参加以上两项赛事，我校每年也会举办校级的大学生物理实验竞赛，为了给学生创造一个更为方便的实践环境，特设立单独一个实验室作为物理实验竞赛和创新实验室。该实验室给学生提供了一个可以自主学习、自主利用的创新实践平台，学生课余时间可随时到这里做各种实验，为竞赛做准备。指导教师会随时对实验室内的学生进行指导，有时也参与到学生的实验操作和讨论中。经过多年的实践表明，以参与者的身份加入到学生的团队实验或者讨论中，在遇到问题时可以给予适当的指导的方式，更有利于发挥学生的创造性思维能力和团结协作的能力，有利于高校创新性人才培养的目标。我们以竞赛作为切入点，把从辅导竞赛学生的过程中总结出来的教学经验，实践到日常的大学物理实验教学中。在实验教学中我们也适当引入课题的方式引导学生进入实验情境，让学生发挥创造力，自己思考运用什么原理和仪器，通过怎样的实验步骤完成实验。对于一些综合性比较强的实验，我们尝试以2-3人的团队形式进行实验，这些对传统大学物理实验教学的改革起到了提高学生实验动手能力和对大学物理实验的兴趣的左右，同时有利于实验教学效果的提升。

四、结论

大学生物理实验竞赛为大学物理实验教学改革提供了一个很好的契机，以此搭建的物理实验教学平台有利于培养学生的自主学习和创新能力，并逐步形成了一种以问题为导向的新型物理实验教学模式。竞赛不仅可以激发学生自主探索的积极性，发掘学生的潜能，培养学生分析问题和解决问题的能力，培养学生团队意识，还可以在一定程度上解决传统实验教学枯燥乏味、教学效果差强人意的问题。

【参考文献】

[1]鲁军政.基于大学物理实验竞赛的地方高校人才培养模式研究[J].湖北文理学院学报,2015,36(8):81-85．

[2]李瑞东,张新超,葛洪亮,等.物理实验竞赛在大学物理实验教学中的作用[J].科技展望,2016(8):224-226.

[3]陈晓白,李宝河,李熊，等．大学物理实验竞赛对物理实验教学的启示[J]．物理与工程,2017,27(Z1):172-174．

作者：徐瑛 单位：长春理工大学理学院