一、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容設(shè)置

在開設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)之前，要對(duì)學(xué)生進(jìn)行大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練,所做的實(shí)驗(yàn)要以基本的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為本。例如使用基本實(shí)驗(yàn)儀器、測(cè)量基本物理量、訓(xùn)練基本實(shí)驗(yàn)技能以及學(xué)會(huì)基本測(cè)量方法與誤差分析等。通過這一階段的訓(xùn)練和學(xué)習(xí)，學(xué)生們會(huì)對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的基本要求和一些最基本的實(shí)驗(yàn)測(cè)量原理和方法得到認(rèn)知和了解，同時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理、誤差分析和書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告等相關(guān)知識(shí)基本掌握。通過針對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)和基本實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練，學(xué)生們會(huì)基本了解實(shí)驗(yàn)原理，并基本掌握物理實(shí)驗(yàn)常用的儀器及基本操作。學(xué)生們通過基本實(shí)驗(yàn)階段的學(xué)習(xí)之后,老師可以啟發(fā)他們自己開展一些設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，這樣不但會(huì)使以前所學(xué)的基本操作、實(shí)驗(yàn)原理得到很好地鞏固，而且還可以進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?

在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中指導(dǎo)教師不再是課程的主導(dǎo)者，他的作用主要是幫助學(xué)生確定實(shí)驗(yàn)?zāi)康模鞔_實(shí)驗(yàn)原理，同時(shí)教師還可以以組員的身份與學(xué)生共同分析實(shí)驗(yàn)中各個(gè)步驟的作用以及該步驟是否可行、合理、必要。最終在學(xué)生獨(dú)立思考和努力下針對(duì)不同的實(shí)驗(yàn)條件對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行不斷的調(diào)整、完善，設(shè)計(jì)出一個(gè)更為可行有效的實(shí)驗(yàn)流程。由于設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的前提是學(xué)生們要在教師的指導(dǎo)下自己設(shè)計(jì)方案，準(zhǔn)備儀器，并且完成實(shí)驗(yàn)測(cè)量及數(shù)據(jù)處理、誤差分析，因此對(duì)于設(shè)計(jì)性大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容安排應(yīng)該具有一定的選擇性。為了使學(xué)生們的主動(dòng)性和創(chuàng)造性得到充分發(fā)揮，在設(shè)計(jì)性大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的開始階段設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不能過于復(fù)雜，其實(shí)驗(yàn)涉及到的知識(shí)應(yīng)該是學(xué)生們已經(jīng)掌握或很容易接受的，所用的儀器應(yīng)該是基本上較為熟悉的。然后再逐步地增加具有綜合性和研究性內(nèi)容的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),使得學(xué)生們通過對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中所需的各種測(cè)量原理和方法的綜合運(yùn)用,分析和解決一些有一定難度的實(shí)際問題,從而培養(yǎng)學(xué)生們的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ岣邔W(xué)生們的創(chuàng)造力。

二、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的實(shí)施過程

設(shè)計(jì)性大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的開設(shè)目的不僅是讓學(xué)生們進(jìn)一步理解和掌握相關(guān)理論知識(shí)，更重要的是使得學(xué)生們通過這種實(shí)踐活動(dòng)進(jìn)一步了解、體會(huì)前人的思想和方法，從而在已有的思想方法的基礎(chǔ)上學(xué)會(huì)自主研究問題和自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力，這些能力會(huì)培養(yǎng)他們從事科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本素質(zhì)和開創(chuàng)性的科研能力，并使他們成為具有創(chuàng)新精神、挑戰(zhàn)能力、豐富知識(shí)結(jié)構(gòu)及現(xiàn)代活力的人才，而不是只會(huì)模仿前人，照搬經(jīng)驗(yàn)的機(jī)械性人才。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的選題是至關(guān)重要的，因而必須對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行創(chuàng)新改革，采用“因材施教”的教育模式來培養(yǎng)人才是主要選擇。要以相互探討，學(xué)習(xí)啟發(fā)的教學(xué)方式去改變以教師為主要角色的教學(xué)方式，同時(shí)還要減少針對(duì)學(xué)生的強(qiáng)制要求，而增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的選擇性和開放性。最終形成以學(xué)生為主體、教師為輔助指導(dǎo)，以學(xué)生自主創(chuàng)新學(xué)習(xí)過程為基礎(chǔ)的開放式大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。在實(shí)際的課程實(shí)施過程中，可以打破學(xué)生在班級(jí)和專業(yè)上的限制，學(xué)生可以根據(jù)自己的需要在選課系統(tǒng)中自主選擇實(shí)驗(yàn)題目和時(shí)間。對(duì)于實(shí)驗(yàn)題目內(nèi)容的難易上，教師要適當(dāng)把握，過于簡單的實(shí)驗(yàn)將無法調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，也就無法培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力；而如果實(shí)驗(yàn)課程過于復(fù)雜，面對(duì)實(shí)驗(yàn)束手無策的境遇又會(huì)打消他們的積極性，更無法激起他們的創(chuàng)新思維。所以，創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的難易程度是至關(guān)重要的，過于難和過于簡單都是不可取的，這可以通過綜合多個(gè)實(shí)驗(yàn)來得以實(shí)現(xiàn)，單一的實(shí)驗(yàn)可能不好判斷簡單與否，但將幾個(gè)常見實(shí)驗(yàn)綜合在一起，再聯(lián)系到實(shí)際應(yīng)用，這不但保證了能夠激起學(xué)生的興趣，又不失對(duì)學(xué)生綜合能力的一個(gè)挑戰(zhàn)，從而達(dá)到創(chuàng)新能力培養(yǎng)的需要。

設(shè)計(jì)性大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)在教學(xué)方式上可以分為兩種：一是實(shí)驗(yàn)題目的提供，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求的提出，所需儀器的選擇，實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)和參考書，以及討論問題的給出都由指導(dǎo)教師完成。而根據(jù)實(shí)驗(yàn)題目、實(shí)驗(yàn)任務(wù)和要求，學(xué)生在課下時(shí)間里查找和閱讀相關(guān)參考資料，研究和分析其物理過程和實(shí)驗(yàn)原理，最終設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案，并擬定實(shí)驗(yàn)步驟，然后在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)展示，包括測(cè)量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或得到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告；二是教師只提供較多的實(shí)驗(yàn)題目，而學(xué)生則自己選一個(gè)題目，在規(guī)定的期限內(nèi)利用課下時(shí)間完成設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并交由任課教師評(píng)判，而無需展示實(shí)驗(yàn)操作過程。設(shè)計(jì)性大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)也是關(guān)系培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要問題。設(shè)計(jì)性大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑谟谑箤W(xué)生創(chuàng)新能力得到培養(yǎng)，所以簡單通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果來評(píng)價(jià)是不可取的，要通過他們對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解能力、對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的應(yīng)對(duì)能力以及最后對(duì)實(shí)驗(yàn)的綜合解決能力來評(píng)判。同時(shí)還要使學(xué)生的好奇心、求知欲得到愛護(hù)和培養(yǎng)，學(xué)生的探索精神、創(chuàng)新思維得到保護(hù)，從而使學(xué)生自身的潛能和特色得到充分開發(fā),創(chuàng)造出一種寬松的環(huán)境。

為此，可以從這幾個(gè)方面對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)：首先，要看學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理解能力，例如，對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解上是否清晰，是否更具科學(xué)性和創(chuàng)新性等；其次，要看學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的應(yīng)對(duì)能力，例如，實(shí)驗(yàn)過程中他們能否正確操作，遇到問題能否快速解決，解決的方式是否更具創(chuàng)新性等方面，這是對(duì)學(xué)生創(chuàng)新性能力培養(yǎng)的重要階段；另外，要看他們的綜合解決能力，其中包括能否規(guī)范書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，能否準(zhǔn)確的對(duì)結(jié)果進(jìn)行處理和分析，能否將整個(gè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容以題目研究成果的方式進(jìn)行整合。這方面能力的培養(yǎng)對(duì)學(xué)生科技寫作是非常有幫助的，甚至對(duì)將來他們從事科研工作也是大有益處的。

三、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的成績?cè)u(píng)價(jià)

首先，設(shè)計(jì)性大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)可以培養(yǎng)學(xué)生的逆向思維能力。在設(shè)計(jì)性大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中，大學(xué)生能夠設(shè)計(jì)出多種實(shí)驗(yàn)方案。這是一個(gè)由實(shí)踐到理論、又由理論到實(shí)踐的活動(dòng)過程，這種過程能使學(xué)生牢固地而又透徹地掌握所學(xué)的理論知識(shí)。在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐過程中，引導(dǎo)并啟發(fā)學(xué)生應(yīng)用因果關(guān)系的可逆性去解決實(shí)驗(yàn)中的具體問題。通過觀察得到的結(jié)果或現(xiàn)象去找尋產(chǎn)生的原因，這是一種逆向思維過程。而逆向思維對(duì)學(xué)生的創(chuàng)造力的培養(yǎng)是非常有益的，因?yàn)槟嫦蛩季S可以促進(jìn)事物的變化和發(fā)展，它的思維品質(zhì)要比順向思維更高。其次，設(shè)計(jì)性大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚺囵B(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。設(shè)計(jì)性大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)不僅使學(xué)生消除了只會(huì)使用儀器的表象了解，認(rèn)識(shí)到了儀器的測(cè)量原理，而且還啟發(fā)了學(xué)生們多思考、多動(dòng)手的自主學(xué)習(xí)習(xí)慣，同時(shí)還激發(fā)了他們廣開思路、逆向思考，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。因此，設(shè)計(jì)性大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚴勾髮W(xué)生不單掌握了知識(shí)，而且還將這些知識(shí)轉(zhuǎn)化成了創(chuàng)新的能力，因而對(duì)學(xué)生們?cè)趯淼漠厴I(yè)設(shè)計(jì)、科學(xué)研究都是有促進(jìn)作用的。

幾年來的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)實(shí)踐表明，在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中開設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，拓展了實(shí)驗(yàn)題目，優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，豐富了教學(xué)模式，改進(jìn)了評(píng)價(jià)方式，構(gòu)建了學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性學(xué)習(xí)的平臺(tái)，進(jìn)一步挖掘了學(xué)生的學(xué)習(xí)潛力，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量和學(xué)生的創(chuàng)新能力。

作者：敬曉丹 李義 單位：遼寧工業(yè)大學(xué)理學(xué)院