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物理实验设计大赛如何培养学生科技创新

 论文栏目:物理实验论文     更新时间:2019/1/10 10:29:04   

[摘要]以物理实验设计大赛为抓手,通过不断指导学生参加竞赛,组建学生科技创新团队,将大学物理及物理实验的教学从课堂延伸到课外,培养学生的科技创新能力,取得了较好的效果.

[关键词]物理实验设计大赛;科技创新能力;大学物理

教育部《关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见》(教高[2005]1号文件)明确指出,贯彻落实高等学校本科教学工作的主要任务和要求是深化教学改革,着力提高大学生的学习能力、实践能力和创新能力,全面推进素质教育.近年来,随着国家新工科建设的加速推进,新工科建设明确提出注重创新人才培养以适应新技术、新产业[1-2].大学物理及大学物理实验作为理工科院校的两门重要的公共基础课,在教学实践中起到了承上启下的作用,它对相关理论学科的学习有促进作用,对后续专业课程的学习以及对近代科学技术的了解与掌握具有深远而持久的意义.大学物理及物理实验的教学改革必定要适应新工科建设的要求.北京理工大学珠海学院大部分理工科专业都开设了大学物理及实验课程,2017级约有3000人修读这两门课程,因此,提高大学物理课程的建设质量将有利于整个学校教学质量的提升.物理教师应该主动适应新的形势,在继承前期课程改革成果的基础上,进一步提出新的改革思路,想尽一切办法,把学生的积极性调动起来,使学生能够课内课外同时用功,变被动学习为主动探索,将课堂和课外有效地联动起来,要做到这一点,学科竞赛和科技创新训练是非常好的载体.因此,我们提出以学科竞赛促创新能力培养的大学物理的改革,这种改革是各工科专业对大学物理及实验教学改革的现实需要,反过来对新时代工科院校的人才培养也具有非常重要的意义.

1课程改革措施

1.1搭建竞赛和科技创新平台

近年来,我们购置仪器设备搭建物理科技创新实验室,将其打造成为我校物理学科竞赛核心平台.以物理创新实验室为依托,主要面向大一、大二学生,发动学生参加广东省物理实验设计大赛,教师指导学生完成大学生创新训练项目,指导学生参加数学建模竞赛等其他科技创新活动.本实验室计划发展2至3个学生科技创新团队(现已成立了OP团队)常驻,由相关教师提供技术支持,整理竞赛过程中的相关研究成果,提升学生的科研能力.同时通过实验室新生纳新工作,吸收新的血液加入到学生科技创新团队中来,形成良性的科技创新文化氛围.

1.2实现大学物理课堂教学和学生竞赛良性互动

积极开展对教学内容和教学方法的研究:一方面,改革大学物理及大学物理实验的教学内容,在打好基础的同时,在课堂上以内容渗透或专题讲座的形式向学生讲授学术竞赛前沿课题.比如讲阻尼受迫振动时介绍混沌摆,引出对非线性动力学系统的研究;讲电磁学的时候引入磁悬浮,引导学生开展磁悬浮小车的设计.讲授波动的时候提出可否实现海浪发电以及如何提高其效率等等.另一方面,改革大学物理平时成绩的考核方式,使积极参加竞赛的同学能够拿到更高的平时成绩,如果是学术竞赛获得大奖的,平时成绩可以得满分.教师在课堂上加强对学生除了要讲清楚大纲规定的概念、原理和公式之外,还要把物理规律及其发现过程中所展现出的科学的世界观和方法论提炼出来,点拨给学生,引导学生提升思维层次,掌握科学方法.

1.3加强物理实验,为学生创新能力培养打好基础

物理学是一门实验的科学.杨振宁曾说过:“物理学最重要的部分是和现象有关的,绝大部分物理学是从现象中来的,现象是物理学的根源”[3].物理实验尤其是自主探究性、设计型实验,能够很好地调动起学生的学习积极性,也能够很好的促进学生对理论知识的运用.因此,我们在大学一年级的物理实验中,除了基础性综合性实验之外,还加强了设计型探究型实验项目,使学生能够提前接受设计性实验的初步训练,老师们积极甄选实验课题,指导每一个学生在大学一年级至少完成一个大学物理设计性实验,撰写设计性实验的课题报告或论文,为学生参加后续的学科竞赛做准备.

2改革初步效果

通过近年来不断的努力探索,我们所确立的以竞赛来促进学生创新能力培养,提升物理及实验课程建设水平稳步提升,取得了较为明显的效果.

2.1通过带领学生参加广东省物理实验设计大赛,使教师的教学水平和实验能力得到了很大的提升

教师要当好学生竞赛的指导老师,必须要去钻研竞赛题目,而竞赛题目不是一般大学物理教材里面的内容,这就要求教师必须广泛查阅文献,深入研究题目,然后才能去指导学生.而这种研究也能够反馈回课堂,使得教师的课堂教学能够旁征博引,深入浅出.从学生的选课情况来看,最受欢迎的物理老师就是那些带领学生竞赛指导最多的老师,另外我们的一位青年老师获得了广东省基础物理青年教师讲课比赛一等奖及中南赛区二等奖.

2.2学生的参赛积极性逐年提高,比赛在学校的影响力越来越大

我们连续几年组织全校学生参加广东省物理实验设计大赛,规模逐步加大,2018年校内初赛达约到150人,在学校里面的科技竞赛类项目人数规模仅次于数学建模竞赛,每年都有参赛队伍进入省决赛并最终获奖,截止到2017年共获得广东省大学生物理实验设计大赛二等奖4项,三等奖3项,这在广东省的独立学院中是非常罕见的.以下为学生参加广东省物理实验设计大赛的部分竞赛证书同时我们还编写了适合我校学生层次的大学物理和大学物理实验教材,内容体系上在保证工科自然科学基础的前提下,更加适合我校学生的实际情况.

3总结与展望

以竞赛为抓手促进理工科院校大学物理及实验的课程教学建设,能够调动一大批学生对于大学物理及实验的学习积极性.我们计划在今后的大学物理教学中:每个班至少举办两次有关学科竞赛的讲座;在大学物理实验教学中加强设计型实验的指导力度;广泛宣传,大力组织学生参加第三届北理珠物理实验设计大赛,争取参赛规模能够突破300人,惠及全校所有的理工科专业.通过竞赛使大学物理及实验课堂教学与课外学习相互联动,全方位激发低年级学生参加以物理学科竞赛为主的一系列科技创新活动,提升我校各个理工科专业学生的科技创新能力.

作者:邓建杰 胡毅 游泳 张静 李静 张慧 单位:北京理工大学珠海学院

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