【正文】摘   要：基于我校基础物理实验教学体系存在的弊端，借鉴国内外实验教学研究成果和课程改革的经验，从我校实际情况出发，提出了培养学生科研能力为目的的一体化三层次开放性实验教学体系，以改善学生知识结构、提高学生创新素质，培养学生科研能力。
　　关键词：基础物理实验  教学改革 创新人才培养
　　Abstract：There are some weakness in the traditional teaching system of course in our school. By taking the advantages of the experience and accomplishment in the field both at home and abroad, starting from the actual situation in our school, a study was made of laboratory instruction system, which proposes an open organic three-fold system for the purpose of reorganizing the student’s intellectual structure, raising their innovative ability, cultivating their scientific research ability.
　　Key words: basic experiment course of the physics science; teaching reform; development of innovative student
　　为了全面适应新世纪社会主义现代化建设的需要，高等教育提出了培养“高素质创新型人才”的要求。“高素质创新型人才”不仅需要宽厚扎实的基础理论和现代先进的专业知识，而且还要有进行实践的动手能力、应用基础理论、现代方法与技术进行综合设计开拓创新的科研能力。探索新型大学物理教学模式有利于创新人才的培养，面向优秀拔尖人才培养的大学物理模式应着重培养学生的综合能力和创新能力[1]。基础物理实验教学体系探索与实践的核心是按照“加强基础、淡化专业、拓宽专业”的基本方针，以培养具有竞争力的新世纪人才为目标，以提高学生综合能力为出发点，优化育人环境。
　　一、构建培养学生科研能力的物理实验教学体系的必要性
　　科研是教学的提升，如果没有科研作支撑，大学课堂就会失去创新精神。因此，大学教师与学生都应注重自己的科学研究能力，加深对物理思想和物理知识的理解和运用[2,3]。注重学生科研能力的培养极有远见，也非常有利于学生创新能力的培养。应该摈弃传统的验证性实验，将科研和专业实验教学有机地结合，将科研工作的内容、手段和目的融合进实验教学，并鼓励学生参与一定的科研工作。通过参与科学研究，使学生了解科学研究的过程，体会科研工作的艰辛，在此过程中激发起成就感和创造欲望，形成创新过程的良性循环[4]。目前，基础物理实验教学中教师都在尽量地冲破传统教学模式，运用一些新的教学方法，但是仍然存在一些问题：对实验的讲解未涉及物理思想方法的渗透；实验内容单一固定，缺乏设计性的研究实验；学生按照教师要求操作，很少有创新思维等。在实验教学中教师更应该注重学生对新知识的探索，鼓励学生进行科学研究，使学生在学习期间有机会接受科学研究训练，培养学生的实践能力和创新精神。
　　基础物理实验是培养学生创新意识和创新能力、提出问题和解决问题能力、合作精神和实际动手能力等综合科学素质的重要手段。但是我们比较中外许多高校之间的基础实验教学后发现，两者之间的差别不仅体现在课堂教学方面，在实验课堂教学中，包括对实验课的重要性、实验教学目标的设定和运行模式的采用以及对实验课程结构、教学内容、指导方法等方面都有着很大的差异[5,6]。国内基础物理教学注重教授学生系统、严密的知识，授课方法单一，内容缺乏新颖性；而国外的物理教学在授课内容和方法上更灵活，更注重课程内容的趣味性，为学生提供条件培养学生的参与意识和动手能力，要求学生做完实验后自己设计或研究创新性实验。同时，国外高校也非常重视科研成果向实验课内容的转化，使实验内容不断更新，实验课的水平也不断提高，学生在不知不觉中了解了科研的基本方法。通过科研与教学的紧密结合，有助于提高教学质量，培养具有科研创新能力的高素质人才[3]。构建培养学生科研能力的基础物理实验体系，有利于更新实验教学观念，培养知识、能力、素质综合发展型人才，提高本科基础课程的教学质量。
　　二、一体化三层次开放性基础物理实验教学体系的构建
　　在构建培养学生科研能力的基础物理实验体系时，应该把学生的能力和素质培养为构建的指导思想，要把知识与技能、过程与方法、情感态度和价值观三维目标同时贯穿到实验内容体系之中，要着眼于学生的能力和素质培养而不是只注重物理知识的传授。因此，构建的基本思路是：将能力和素质培养贯彻始终，为物理教学目标服务；要立足大学物理，辐射其他学科；要把科学研究能力的培养和物理知识的建构统一起来，把科学研究和实验教学有机结合起来
　　构建一体化三层次开放性基础实验教学体系，就是在该体系建立以物理为中心开设相对独立的实验，面向农科各专业设计实验项目和内容；将基础物理实验中的实验分为基本训练实验、综合设计性实验、研究创新性实验等三层次实验；树立开放的教学观念，实行教学内容的开放，教学过程的开放，教学手段的开放，教学结构的开放，打破传统的实验课堂教学时空概念，拓宽各科学教学的领域。从而全面提高学生的文化素质，培养学生的迁移运用能力和创新能力，提高教学质量。
　　根据以上思路，在深入分析基础物理课程特点的基础上，实验教学新体系将教学实验划分为三个层次（如图1所示）。在三层次实验的每一类型中，分别设置了若干对应的实验。
　　（1）基础训练实验。主要包括演示实验和操作性实验、验证性实验三种。其参考标准为：操作性实验由学生按要求，动手拆装和调试实验装置或操作、数据记录和处理，掌握其基本原理和方法；如分光计的调整和使用；验证性实验是按照实验教材的要求，由学生操作验证课堂所学的理论，加深对基本理论、基本知识的理解，掌握基本实验知识、实验方法和实验技能、实验数据处理，撰写规范的实验报告；如霍尔效应。
　　这一层次的实验包括：重力加速度的测量；动量守恒定律的验证；刚体转动实验；拉伸法测量金属丝的杨氏弹性模量；静电场的描绘；电子荷质比的测量；示波器的调整与使用等。
　　（2）第二层次是综合设计性实验，包括综合性实验、设计性实验等。参照标准为：综合性实验可以是物理内一部分或多部分内容的综合，也可以是跨学科的前沿综合。运用多方面知识、多种实验方法，按照要求（或者自拟实验方案）进行实验，主要培养学生综合运用所学知识和实验方法、实验技能，分析、解决问题的能力；如李萨如图形观测；开放设计性实验可以是实验方案的设计，也可以是系统的分析与设计。学生独立完成从查阅文献、拟定方法和步骤、选择仪器设备（或自行设计、制作）并实际操作运行，以完成实验的全过程，同时形成完整的实验报告，主要培养学生组织能力和自主实验能力；如太阳能电池基本特性的测量。
　　这一层次包括的实验主要有：组装迈克尔逊干涉仪测量空气折射率；激光全息照相技术；单色仪的定标；偏振光现象的观察与研究；简谐振动的研究；介电常数的测量等。
　　（3）第三层次是研究创新性实验。参照标准为：研究创新性实验指运用多科学知识、综合多学科内容，结合教师的科研项目、各类文献资料选定课题，工学生选择的实验。它使学生初步掌握科学思维方式和科学研究方法，学会撰写科研报告和有关论证报告，培养学生创新能力。这一层次的实验一般也是综合实验，可以通过开放式教学，要求学生根据题目要求查阅资料，制定实验方案，经与教师讨论后实施实验，最后写出实验论文并在报告会上进行交流。
　　这一层次的实验有：自组装显微镜与望远镜；电表的改装与校准；地磁场水平分量的测量；普朗克常数的测定；温差电偶定标实验；物质旋光性的研究与测量；磁滞回线和磁化曲线的测量等。
　　基础物理实验教学一体化三层次开放性体系的构建，不仅是建立一批满足本专科实验教学需要的教学实验项目，更能在此体系下利用科研和教学有机结合的优势提升实验教学水平，丰富实验教学内容，培养学生的科研能力。在此过程中，我们要特别注意一下几个方面的探索：
　　1、精选经典实验内容，多开设有设计性和课题性实验课程。首先，要减少简单复演性、观察式的实验和专业性极强的实验，加强实验的分析综合性。如减少动量守恒等基础性实验，增加与实际相结合的环动量改变的实验，培养学生的观察分析能力和科研意识[7]；其次，删除一些传统的陈旧，简单的实验，增加分析设计综合性实验。因为原有的单一参数测试等已经可以通过其他的方式或综合性的实验逐步解决，因此将其改为参数综合分析测试实验与分析设计实验[8,9]。如通过对介电特性的测量，来分析水果的外观和内在品质，进而为水果分级分类进行研究等。这样，使学生既能了解物理规律又能分析对比理论与实践规律的差异及其影响因素，从而具有较强的科研能力。
　　2、教学与科研结合，把院系的科研成果转化为本科生的实验项目，实现实验教学内容的更新。近20年来，科学技术迅猛发展，交叉学科的研究成果剧增，如何用最先进的理论丰富基础物理实验教学的内容，如何将科学前沿的研究成果转化为实验教学的选题，推陈出新，是大学物理在创新人才培养过程中关注的一个重要问题。同时，也只有将实验教学与科学的建设和发展结合起来，将科研成果不断转化为实验课内容才能不断更新实验内容，才能使基础物理实验课的水平不断提高。
　　按照一体化三层次开放性基础实验教学体系与教学内容组织实验教学，需要在以下几方面做出努力：1、要在高度重视实验教学并保证实验课学时的前提下，认真进行实验教学研究；2、必须投入更多的精力，加强实验内容的改革；3、要优化实验教学资源配置，建设现代化的实验室；4、要规范实验教学管理，提高实验教学质量。
　　以培养学生科研能力为目的、分层次的实验教学体系是在物理思想和教学思想的指导下创造性地开展思维活动，让学生利用所学的专业基础知识和已具有的实验技能，自己完成实验课题的分析，资料的搜集，实验方案的设计，自己完成仪器的选配和调试，自己分析结果，进行科学评价并撰写实验报告。通过独立完成探索和实验操作，可以促进学生积极学习和思考，培养学生的综合实验能力、实践能力和创新精神。
　　三、结论
　　大学物理尤其是物理实验是学生进行科学实验基本训练的一门重要课程，在高层次科学创新型人才的培养中起着非常重要的作用，构建一体化三层次开放性实验教学体系，建设开展基础训练实验、综合设计性实验和研究创新性实验综合平台，有利于培养学生综合学习能力、自主创新能力和科学研究能力。
　　参考文献：
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　　[3]齐海燕，陈敬艳，以科研促教学的拔尖人才培养模式探索[J]，才智，2015,5,70
　　[4]李璇，杨万政，构建现代化高校实验室工作新模式[J]，中央民族大学学报（自然科学版），1999，8（2），166-169
　　[5]许为民，杨少飞，发达国家及我国的国立科研机构体制的对比研究[J]，实验技术与管理，2005,22（1）,120-126
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　　[7]任俊仙，物理综合性实验研究[J],大学物理实验，2015,28（1），104-106
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　　[9] 张映辉，设计性研究性实验题目设置和教学方法初探[J],大学物理实验，2015,28（1），107-109
　　基金项目：塔里木大学校长高教研究项目（No. TDGJ1316）
　　作者简介：楚合营（1979-），男，硕士，副教授.
　　通讯作者：刘朝霞（1981-），女，硕士，讲师..