關(guān)壽華 張 萍 劉德弟 徐會靜 吳云峰

大連民族大學(xué)物理與材料工程學(xué)院 遼寧大連 116600

目前,國際化競爭日益加劇,重點在于科技創(chuàng)新能力的競爭,而重中之重在于高科技人才的培養(yǎng)與爭奪。在這種新形勢下,教育部等六部門提出了促進學(xué)科交叉、培養(yǎng)創(chuàng)新人才的目標(biāo)要求。學(xué)科競賽是培養(yǎng)學(xué)生多學(xué)科綜合運用能力和創(chuàng)新能力的重要教學(xué)手段[1],而大學(xué)物理實驗競賽在其中具有突出的優(yōu)勢。許多高校都對通過物理實驗競賽培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力進行了廣泛的實踐和研究[2-3]。

自2012年遼寧省大學(xué)生物理實驗競賽舉辦以來,大連民族大學(xué)高度重視,將該賽事作為大學(xué)物理實驗課的拓展,以進一步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和科學(xué)實踐能力。由于地方民族高校的特點和我校學(xué)生的實際情況,備賽過程中教師的教學(xué)指導(dǎo)非常重要。本文通過總結(jié)并分析我校學(xué)生在物理實驗競賽中的備賽行為和教師指導(dǎo)活動,結(jié)合培養(yǎng)科技創(chuàng)新人才的需要,形成具有指導(dǎo)意義的競教行為模式,為參賽學(xué)生和指導(dǎo)教師提供一定的參考。

1 強調(diào)合理組隊,促進學(xué)科交叉,培養(yǎng)團隊協(xié)作意識

遼寧省大學(xué)生物理實驗競賽采取開放的競賽模式,要求設(shè)計制作出物理實驗裝置,研究某一種物理現(xiàn)象或解決與之相關(guān)的某一實際問題。參賽團隊既需要掌握相關(guān)物理知識,也需要掌握電子、自動化等其他學(xué)科知識,同時還要具備儀器制作、數(shù)據(jù)分析等方面的能力,才能在參賽期間做出優(yōu)異的學(xué)術(shù)成果。在報名宣講時,教師要強調(diào)合理組隊,隊員不要局限于物理專業(yè),要積極吸收電工電子等其他專業(yè)學(xué)生,不僅是為了取得好成績,而且有助于在備賽過程中互相學(xué)習(xí),立足本專業(yè)、向其他學(xué)科知識滲透,成為一專多能的復(fù)合型人才。

參賽隊員要有團隊協(xié)作意識,既要合理分工,又要通力合作,從而充分發(fā)揮出團隊整體的智慧和能力。合理的組隊和團結(jié)的氛圍,能有力地促進學(xué)生成長為具有多學(xué)科知識綜合運用能力和團隊協(xié)作意識的創(chuàng)新型人才,有助于創(chuàng)作出優(yōu)秀的學(xué)術(shù)作品,獲得優(yōu)異的競賽成績。2018年一個物理專業(yè)學(xué)生經(jīng)過教師指導(dǎo),根據(jù)合理組隊原則認(rèn)真選擇隊員,其中引入了一名自動化專業(yè)學(xué)生,組成競賽團隊,做出了比較優(yōu)秀的競賽作品“三維磁場掃描儀”,最終獲得了省賽一等獎,而且隊員的多學(xué)科知識綜合應(yīng)用能力都有了不小的進步。

2 樹立創(chuàng)新精神,講授創(chuàng)新方法,培養(yǎng)創(chuàng)新能力

大學(xué)生初次參加物理實驗競賽,總體來說缺少創(chuàng)新精神和創(chuàng)新方法。教師在競賽團隊組成后,首先就要強調(diào),在充分調(diào)研目前發(fā)展成果的基礎(chǔ)上,設(shè)計競賽方案時要著眼于實際應(yīng)用積極求新求變,要有強烈的創(chuàng)新精神,也要有創(chuàng)新的信心。其次,教師要講授一些基本的創(chuàng)新思維方法,例如組合創(chuàng)新、交叉創(chuàng)新、移植創(chuàng)新以及模仿創(chuàng)新等,并講解一些經(jīng)典的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)案例,激起學(xué)生強烈的進行科技創(chuàng)新的興趣和動力。在長達半年多的備賽過程中,教師不斷推動學(xué)生強化創(chuàng)新精神、實踐創(chuàng)新設(shè)計,最終學(xué)生將潛移默化地培養(yǎng)出創(chuàng)新能力。

3 樹立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神、客觀的科學(xué)態(tài)度,增強自主內(nèi)驅(qū)力

在備賽過程中,教師要引導(dǎo)學(xué)生樹立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神、客觀的科學(xué)態(tài)度,研究行為要環(huán)環(huán)相扣,逐環(huán)進行縝密科學(xué)邏輯推演,從而減少錯誤與疏漏。教師要指導(dǎo)學(xué)生掌握反思迭代的意識和方法,通過反思復(fù)核每個環(huán)節(jié),并進行迭代,達到保證準(zhǔn)確的目的。

學(xué)生在備賽過程中,難免遇到知識、技術(shù)等方面的困難,隨著興趣、信心的流失,將導(dǎo)致研究停頓,甚至退賽。教師在備賽前要強調(diào),任何成績都是要長期努力、克服困難才能取得;備賽過程中,要引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)自身價值不斷提高,從而增長興趣和信心,增強自主內(nèi)驅(qū)力,推動解決困難、完成課題研究。遇到難題,如果自己努力鉆研也解決不了,可以同組討論,最后可以向教師或者其他專家請教,只要方法得當(dāng)、堅持不懈,終究會柳暗花明。

4 建立科學(xué)的課題研究主體行為流程

參賽之前,大多數(shù)學(xué)生沒有做過課題研究活動,缺少科學(xué)的系統(tǒng)的研究方法,工作績效不高,因此教師的及時指導(dǎo)和適度干預(yù)非常重要。通過總結(jié)和分析學(xué)生備賽行為與教師指導(dǎo)活動,并參考相關(guān)研究成果[4-5],研究和歸納出比較合理的競教行為流程,特點是規(guī)范了教師的指導(dǎo)活動,強化了學(xué)生備賽行為流程的科學(xué)性、系統(tǒng)性和嚴(yán)密性。

備賽行為流程如下圖所示,各環(huán)節(jié)密切連接,承上啟下,某個環(huán)節(jié)缺失或者先后顛倒,將會導(dǎo)致后面工作的無序、失誤或低效。在每個重要節(jié)點,教師要與學(xué)生討論交流,分析上一階段的工作是否合理,講解下一階段的研究方法,討論后面環(huán)節(jié)的工作計劃。教師要注意控制指導(dǎo)的次數(shù)和深度,保障學(xué)生獨立研究的主體地位。

大學(xué)物理實驗競賽競教行為流程圖

報名時,教師要強調(diào)合理組隊原則。組隊后,教師要進行培訓(xùn),一是要求隊員有團隊協(xié)作意識,有分工、講合作,強調(diào)交流討論和共同決定;二是要求隊員互相學(xué)習(xí)各自所長,力爭成長為掌握多學(xué)科知識的復(fù)合型人才;三是講授基本的創(chuàng)新方法,推動學(xué)生在備賽過程中積極創(chuàng)新設(shè)計和實踐,培養(yǎng)創(chuàng)新能力;四是指導(dǎo)學(xué)生樹立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神、客觀的科學(xué)態(tài)度,闡述反思迭代方法,并指導(dǎo)學(xué)生要增強自主內(nèi)驅(qū)力。

教師要強調(diào),不能僅憑興趣選題,或者單純依賴教師選題,要在研究內(nèi)容具有先進性和安全性的基礎(chǔ)上,綜合考慮團隊的興趣愛好、知識結(jié)構(gòu)與技能水平來選擇。對競賽題目初步討論后,隊員各自查找資料研究,然后集體討論決定初選題目,再與教師交流后確定競賽題目,既要符合學(xué)生的興趣愛好,又要保證具有較高的可行性。

建模是備賽過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié),模型是否客觀將直接決定競賽成敗,教師要提醒學(xué)生重視建模。在可行性分析時,研究目標(biāo)的難易程度要適當(dāng),以團隊整體的知識和能力能夠?qū)崿F(xiàn)為宜,可以適當(dāng)留下提高空間,同時要考慮到課題組擁有的儀器設(shè)備、資金等實驗條件。學(xué)生在選題、建模到可行性分析之間,一定要反思迭代,確保研究內(nèi)容的科學(xué)性、準(zhǔn)確性和可行性,提高后序工作的績效。

設(shè)計制作之前,教師要強調(diào),在掌握目前已有研究成果的基礎(chǔ)上,要積極運用各種創(chuàng)新方法,面向應(yīng)用進行創(chuàng)新設(shè)計。數(shù)據(jù)分析后,要從設(shè)計制作開始反思迭代,確保無誤后再向教師匯報。教師認(rèn)真審核并提出意見和建議,以決定下一步的工作。在結(jié)論中,要突出研究成果的創(chuàng)新點與實用價值。

5 鼓勵政策與支持措施

每年遼寧省大學(xué)物理實驗競賽舉辦日程公告后,我校物理實驗中心都以同樣競賽要求預(yù)先舉辦校級競賽,并設(shè)置更多的獎項,優(yōu)秀項目將被選拔參加省賽。省賽和校賽兩級賽事都要在校內(nèi)廣泛宣傳,以增強參賽學(xué)生的榮譽感,提高學(xué)生的參賽積極性。

實驗中心專門設(shè)置了學(xué)生實踐工作室,配置各種工具和元器件等,展出部分以前競賽作品,營造出良好的科技創(chuàng)新氣氛。在不影響教學(xué)的前提下,所有實驗室和儀器學(xué)生都可以學(xué)習(xí)和使用,已經(jīng)淘汰的儀器還可以拆解研究,甚至改造加工。通過這些措施,將實驗中心打造成可以自主實踐的創(chuàng)新平臺,參賽學(xué)生可以隨時到實驗室,將創(chuàng)新設(shè)計逐漸變成現(xiàn)實。

所有參賽團隊都配備一名指導(dǎo)教師,他們都擁有精深的專業(yè)知識和豐富的實踐經(jīng)驗,能夠及時發(fā)現(xiàn)并解決實際問題。指導(dǎo)教師的主要職責(zé)有培訓(xùn)、答疑、關(guān)鍵節(jié)點的審核與指導(dǎo),以及鼓舞學(xué)生士氣與信心。但教師的干預(yù)不能影響學(xué)生的主體地位,因為這是學(xué)生通過課題研究活動拓寬知識、鍛煉能力的關(guān)鍵。

結(jié)語

大學(xué)物理實驗競賽是高等學(xué)校培養(yǎng)新時代科技創(chuàng)新人才的有效措施之一,分析大學(xué)生競賽準(zhǔn)備行為和相應(yīng)的教師指導(dǎo)活動具有積極意義。研究表明,在不影響學(xué)生主體地位的前提下,教師的適度指導(dǎo)和干預(yù),能有效地促進學(xué)生在競賽課題研究過程中成長為科技創(chuàng)新人才。高等學(xué)校應(yīng)該重視大學(xué)物理實驗競賽,在資金和創(chuàng)新實踐平臺等方面加大建設(shè),為大學(xué)生科技創(chuàng)新實踐提供更多的支持。