基于学生实践和创新能力培养的实验教学改革_刘翠红
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科技创新导报 Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ创新是一个国家兴旺发达的不竭动力,中华民族的崛起和综合国力的上升,主要取决于民族创新能力的不断提高。增强自主创新能力,建设创新型国家,是党中央国务院在新时期作出的重大决策。高等教育是教育的重要组成部分,在培养人的创新能力方面起着关键性的作用[1-4]。
另一方面,现代社会对高校毕业生提出了越来越高的要求,除希望他们具有扎实的理论基础外,更要求他们具有很强的动手实践能力[5-7]。近几年高校毕业生就业形势非常严峻,但那些具有较强动手实践能力的学生却往往能找到理想的工作。这表明高校应进一步加强对学生实践能力的培养,使学生能更好的适应社会需求。
实验教学是高等教育的重要环节,在培养学生的动手实践能力方面具有理论教学所不可替代的作用,在培养学生的创新能力方面也有较强的优势。我校物理实验中心围绕培养学生的实践和创新能力这一目标,近几年来进行了多方面的探索,取得了明显成效,为今后实验教学的改革积累了一定的经验。
１ 改革措施
１．１精简传统教学内容，通过加强管理保证了教学质量不滑坡，在实践中形成了“五环”过程管理办法
现在的物理实验的教学内容主要是在20世纪八、九十年代形成和确定下来的,随着时间的推移,部分内容已明显不能适应形势的需要。另一方面,学生的学业任务逐年加大,特别是花在计算机和外语上的时间越来越多,实验教学的时间受到很大冲击。基于这种情况,我们在充分调研的基础上,对传统教学内容作了适当精简。但为了保证教学质量,特别是保证学生的实验基
本功不滑坡,我们同时又制定措施,要求教师加大对实验教学的各个环节的指导和核查力度,在实践中形成了“五环”过程管理办法。这里的“五环”指的是实验教学的五个主要环节即预习、操作、记录和器材审签、撰写报告和考核,“五环”过程管理办法关于这五个环节,对教师和学生分别提出了明确而详细的要求,具有很强的可操作性
[8-10]
。近几年的实践表明,这一办法是行
之有效的。
１．２适度引入与新技术相关联的实验，使学生在校园里就能了解一些生产实践中的新技术，毕业后能尽快的适应工作
现代科技的发展日新月异,大学教学在一定程度上落后于生产实践,高校毕业生在参加工作后通常需要一段时间来学习和适应新的工作,因此很多用人单位在招聘毕业生时会考查他们对新技术的掌握情况。为了使实验教学更贴近于生产实践,增强学生对新技术的了解,提升他们在应聘面试时的竞争力以及帮助他们缩短参加工作后的适应期,我们精心选择了一些已在生产实践中获得较多应用的新技术,结合实验中心的已有基础购置了仪器,并把这些新技术的基本原理、基本操作等整理成实验讲义,为学生开设了相关实验。课程结束后学生普遍反映不再认为课本知识脱离实际了,通过这些实验,不但增强了他们对新技术的了解,而且激发了他们进一步学好理论知识的积极性。
１．３把全部实验划分为必做实验和选做实验，开设设计性、研究性实验，建立“猜拆看”实验室，给学生以更大的自由度，极大的激发了学生的学习和探索热情
在2004年以前,我们的实验教学改革还未大面积铺开,所有实验都是必做实验。此外传统的实验基本上都是验证性
的,其目标定在培养学生的基本实验技能而不是创新能力,所以学生只能按规定的步骤做规定的内容。由于没有做什么和怎样做的自由,学生的学习积极性受到很大影响,教学质量也很难有进一步的提高。为了解决这一问题,我们对教学内容做了较大改动,首先是把全部实验划分为必做实验和选做实验,对于选做实验,学生只需选做其中的一部分即可。其次是开设了设计性实验和研究性实验,设计性实验只提实验目标,实验方案和实验步骤则完全由学生自行设计,研究性实验则连实验目标也不提,只告诉学生实验仪器能做哪些工作,至于学生用仪器来做什么,我们只要求有一定的新意就行了。考虑到设计性实验和研究性实验有较大的不确定性和一定的难度,我们将其归入选做实验。此外我们还特别建立了“猜拆看”实验室,集中存放损坏、陈旧的仪器,并鼓励学生自由进入,利用这些仪器做一些事情。为了帮助学生放下思想包袱大胆创新,我们为“猜拆看”实验室确定了三条工作原则,即“拆坏无过,修好有功,创新有奖”。
１．４借助各级各类学科创新竞赛平台，引导学生积极参加课外科技活动
实践和创新能力的培养仅仅依靠课内的学习和训练还是很不够的。从2002年起,物理实验中心在校内举办了每年一届的物理设计大赛,大赛作品主要有实物和论文两类,学生可以自带题目或做教师推荐的题目,中心则通过开办讲座、集中培训、个别辅导等形式给学生以指导。大赛自举办以来,在校内的影响逐年增加,参加的学生越来越多,作品的数量和质量明显上升。在校内比赛的基础上,我们又从参赛作品中挑选出一批优秀作品,指导学生对其做进一步的修改
①基金项目:河海大学教育教学改革研究课题(河海常校教[2009]33号)。 作者简介:刘翠红(1974—),女,硕士,实验师,研究方向为工程电磁场。E-mail:liuch@https://www.wendangku.net/doc/c21201242.html, 。
基于学生实践和创新能力培养的实验教学改革①
刘翠红 陈秉岩 王建永
（河海大学常州校区数理部 江苏常州 ２１３０２２）
摘 要：通过实验教学可以有效的培养学生的实践和创新能力。我校物理实验中心在充分调研的基础上，近几年在深化实验教学改革方面，迈出了较大步伐，实行了改革教学内容和教学方式、强化管理、引导学生参加创新竞赛和科学研究等措施，取得了明显成效。这些措施对今后国内实验教学的改革，具有一定的参考价值。关键词：实验教学 实践能力 创新能力 教学改革中图分类号：Ｇ４２０文献标识码：Ａ文章编号：１６７４－０９８Ｘ（２０１１）０１（ａ）－０１５１－０２Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃｅ ａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｃｒｅａｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｕｄｅｎｔｓ ｃａｎ ｂｅ ｔｒａｉｎｅｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｔｈｒｏｕｇｈ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｔｅａｃｈｉｎｇ．Ａｆｔｅｒ ｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ，ｓｏｍｅ ｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｗｅｒｅ ｐｕｔ ｉｎ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｉｎ ｏｕｒ ｃｅｎｔｅｒ，ｓｕｃｈ ａｓ ｒｅｆｏｒｍｉｎｇ ｔｈｅ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｅａｃｈｉｎｇｍｏｄｅ，ｅｎｈａｎｃｉｎｇ ｔｈｅ ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ，ｉｎｄｕｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ｓｔｕｄｅｎｔｓ ｔｏ ｔａｋｅ ｐａｒｔ ｉｎ ｔｈｅ ｃｒｅａｔｉｖｉｔｙ ｃｏｎｔｅｓｔｓ ａｎｄ ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ｒｅｓｅａｒｃｈ，ａｎｄ ｓｏ ｏｎ．Ｔｈｅ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｓ ｇｏｏｄ．Ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｈａｖｅ ｓｏｍｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｖａｌｕｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｔｅａｃｈｉｎｇ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｔｅａｃｈｉｎｇ，ｐｒａｃｔｉｃｅ ａｂｉｌｉｔｙ，ｃｒｅａｔｉｖｉｔｙ，ｔｅａｃｈｉｎｇ ｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ
果能说出其“所以然”:图1“添加上新边”后,虽是相邻点(即边)增加了,但其图的相邻面的组合力并没有升降,仍为C2
4
,故色数仍为4。
坦诚地说,这不能说“两顶连线”的证明方法是错误的证明方法,而问题是在于应用此证明方法时存在欠缺的地方:其一,图中表达的内容欠完整,即只表达“两两相邻”关系,不表达“两两非相邻”关系。这只能说是“半个图”;其二,证明的程序欠完整,即是将面置换为顶(或点)、添加上连接线后,就直接进入证明程序,漏缺了将“两两相邻”关系和“两两非相邻”关系以组合数字完整记录下来,并循序对号入座到组合模式中去这个程序。正因为如此,不可能证明到图的结构模式是C2
N
组合模式,更谈
不上从图的C2
N 组合模式中发现更多的东
西。诚然,在应用“两顶连线”的证明方法时,假如表达的内容和证明的程序都是完整的(见图3),那么,其证明结果与本人证明方法的证明结果则必是殊途同归。正因为表达内容欠完整和漏缺了必要的程序,致使应用“两顶连线”的证明方法对地图(即四色猜想)的证明,乃是应用拓扑原理创造出新的假象(即平面图)来证明原来的假象
(即地图)的证明而已。
２．３本人的五点连接证明图与Ｋ图的比较图4是K
5
图,即是五色区分图。无疑,如按图4所表达的那样,图中的10条线均为连接线,表明5个点全连接,需5色区分。但如将它展现在平体表面,是不可能实现的图(地图)。因为,事实证明,平体表面不能做到五个点(面)全连接。
图5是本人对平体表面不能做到五个点全连接的证明图。图中的实线是表示连接线,虚线是表示非连接线。因①与⑤两个点非连接线,故图中五个点不能做到全连接,图的相邻面组合力为C
2
4
,需4色区分。
图4、图5两个图同为由5个点10条线组成,所不同的,图4的10条线均为实线,图5的10条线为9条实线、1条虚线。这“1条虚线”之差,就是本人的“组合说”证明方法与“两顶连线”的证明方法的本质区别。那么,这两个图谁的表达是正确的呢？笔者提供两个实例作为检验的参考标准。
实例1:有5个城市彼此交通直达。现以5个点表示5个城市,以实线表示交通线(或公路),用图表达出来。可以肯定,图中10条线必有两条线交叉通过,亦即必有1条交通线被另1条交通线隔断。
和完善,然后推荐出去参加全国大学生电子设计竞赛、机器人大赛、飞斯卡尔杯智能小车竞赛和江苏省大学生物理及实验科技作品创新竞赛等赛事,在近5年的比赛中,获得省级一等奖8项,二等奖9项,三等奖8项,优秀奖2项,以及省级“优秀组织单位”两次。一大批学生在这一过程中受到良好训练,实践和创新能力有了显著提高。
１．５吸纳优秀学生进入教师的研究团队，并鼓励他们积极申报各种学生科技基金在实验教学和组织学生参加学科创新竞赛的过程中,涌现出了一批实践和创新能力较为突出的优秀学生。为了能够给他们提供更大的发展空间,进一步挖掘他们的创新潜力,我们吸纳他们进入了多名教师的研究团队,承担起了教师课题的一部分工作。此外我们还鼓励学生积极申报各种学生科技基金,这样一方面他们获得了经费支持,有了更好的科研条件,另一方面为了能按时结题,他们也有了压力,从而把更多的时间和精力投入到了科研中去。近5年来我们的学生成功申报国家级大学生创新训练计划项目3项,校级大学生创新训练计划项目10多项。在这一过程中学生受到了更好的锻炼,成果也更为丰硕,近5年来为主或协助教师发表论文20多篇,其中三大检索收录近10篇,申报发明专利2项,实用新型专利
3项,软件著作权3项。由于具有突出的实
践和创新能力,这部分学生毕业后通常
都有较其他学生更好的归宿,近5年来,共
有30多人保送研究生,其中10多人被保送
到重点院校,选择参加工作的学生的就
业率也达到了100%,其中30多人被华硕、
中信、三星、西门子、西安微电子技术研究
所等知名单位聘用。
２ 结语
我校物理实验中心多年来进行了一系
列的教学改革,在培养学生的实践和创新
能力方面取得了一定的成效。然而改革没
有止境,只有继续深挖不足,迎难而上,同
时广泛学习兄弟院校的成功经验,不断的
把改革推向深入,我校的实验教学才能获
得更快、更好的发展,为培养高素质、创新
型人才,发挥更大的作用。
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实例2:将K图的5个点置换为5个面(即
区域),可以肯定,不论如何变换此5个面的
面与面之间的关系,必有两个面非相邻。
笔者对“两点(顶)连线”的证明方法确
立了这个规则:两条连接线不可交叉通过;
非连接线与非连接线可交叉通过;非连接
线与连接线可交叉通过。
当你对两个实例得出“肯定”的答案
后,你认为这个规则是不是必须遵循呢？
３ 结语
在这里,我坦诚地说句真话:“请不要
戴着‘图论’的有色眼镜、而要以平等的眼
光来看本人的证明方法及学术论文,正确
比规范更重要。”
科学发展史告诉我们:只有后人发现、
纠正前人的错误理论,不可能前人发现、纠
正后人的错误理论。但是,前人的错误理论
尤其是被公认为正确的错误理论,往往容
易引领着后人往错误的方向走下去。在四
色猜想命题的研究上,是不是被一种被公
认为正确的前人的错误理论引领着？——这
正是我怀疑的,也是值得大家思考的。
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