技術(shù)應(yīng)用型院校大學(xué)物理實驗課程教學(xué)改革的研究與實踐

袁艷紅

（上海電機學(xué)院，上海 201306）

我校始終把本科教學(xué)工作看作是學(xué)校發(fā)展的基礎(chǔ)，堅持教學(xué)工作的中心地位，把人才培養(yǎng)作為學(xué)校的立校之本，不斷深化教學(xué)改革，探索和實踐技術(shù)應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式。《大學(xué)物理實驗》是工科大學(xué)生的一門重要的基礎(chǔ)課，它體現(xiàn)了科學(xué)實驗的共性，在實驗思想、實驗方法以及實驗手段等方面是各學(xué)科科學(xué)實驗的基礎(chǔ)。在培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)目茖W(xué)思維和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際，特別是與科學(xué)技術(shù)發(fā)展相適應(yīng)的綜合能力等方面起著重要的作用［1］，因此，學(xué)校在實驗教學(xué)、培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰蛣?chuàng)新能力方面進行了深入的研究和實踐。經(jīng)過近幾年的探索與實踐，針對《大學(xué)物理實驗》課程的教學(xué)現(xiàn)狀，考慮到我校對人才的“技術(shù)立校，應(yīng)用為本”的培養(yǎng)目標，本著調(diào)整教學(xué)體系、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、知識教育與素質(zhì)教育并重、基礎(chǔ)知識與前沿知識并舉、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、多媒體輔助教學(xué)等原則，對大學(xué)物理實驗教學(xué)進行了改革和實踐。

1 當(dāng)前大學(xué)物理實驗教學(xué)中存在的主要問題

1.1 缺乏對實驗教學(xué)體系和內(nèi)容的系統(tǒng)構(gòu)建

由于傳統(tǒng)教育思想的影響和沒有辦技術(shù)應(yīng)用型本科的現(xiàn)成經(jīng)驗而奉行“拿來主義”，許多技術(shù)應(yīng)用型院校在辦學(xué)實踐中完全參照品牌研究型大學(xué)的本科來構(gòu)建自身的大學(xué)物理實驗教學(xué)體系。因此，重理論、輕實驗的現(xiàn)象依然存在于教學(xué)體系中。一方面理論教學(xué)時數(shù)總量偏大，實驗教學(xué)時數(shù)少，另一方面實驗教學(xué)完全依附于理論教學(xué)，沒有構(gòu)建相對獨立而系統(tǒng)的實驗教學(xué)體系。在教學(xué)計劃中，理論教學(xué)的體系是獨立而完善的，實驗教學(xué)體系雖然具備一定的實驗教學(xué)體系的形式結(jié)構(gòu)，但是其實驗教學(xué)體系的內(nèi)容結(jié)構(gòu)卻是分散而孤立的，教學(xué)內(nèi)容大多附屬在理論教學(xué)的系統(tǒng)上，缺乏實驗教學(xué)體系自身的縱向連貫性和系統(tǒng)性，并且實驗內(nèi)容仍然采用好多年前甚至于十幾年前的傳統(tǒng)實驗項目，且不分專業(yè)，忽視了學(xué)生的專業(yè)特點和認知結(jié)構(gòu)，缺乏針對性、靈活性、科學(xué)性和系統(tǒng)性。在實驗類型上也大多都是單一的驗證物理學(xué)原理性的實驗，而結(jié)合專業(yè)特點設(shè)置的應(yīng)用性實驗和設(shè)計性實驗則很少。另外，實驗教學(xué)環(huán)節(jié)與生產(chǎn)完全脫節(jié)。

1.2 教學(xué)模式單調(diào)，考核及評價方式簡單化

在傳統(tǒng)的教學(xué)觀念里，教師是教學(xué)活動的主體，學(xué)生是教學(xué)活動的客體；教學(xué)就是為了讓學(xué)生掌握人類千百年來積累的文化成果。為此，物理實驗教師的教學(xué)思想和教學(xué)觀念還停留在問題盡量在課堂上解決，認為大學(xué)物理實驗課只要教會學(xué)生做實驗就可以了。因此，物理實驗教學(xué)方式比較注重講解實驗原理和操作步驟、實驗中注意的問題，甚至實驗儀器也由教師調(diào)節(jié)好，學(xué)生為了實驗而實驗，僅僅是被動的參與者，這樣既不利于學(xué)生學(xué)習(xí)主動性的培養(yǎng)，也不利于其自學(xué)能力的提升，更不利于學(xué)生對知識的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的提高。另外，課程考核及評價方式簡單化。課程考核既是對學(xué)生狀況的一種檢驗，也是對教師教學(xué)效果的一種衡量，因此，考核方式和評價指標設(shè)置應(yīng)有較高的科學(xué)性要求，但目前我們的考核方式及評價方法都還過于簡單化?？己嘶旧隙际遣捎媒粚嶒瀳蟾娴男问?。

1.3 輕視對實驗教學(xué)師資隊伍的建設(shè)

由于受長期輕視實驗教學(xué)的傳統(tǒng)思想的束縛，許多學(xué)校不重視大學(xué)物理實驗教學(xué)師資隊伍的建設(shè)。首先，實驗教學(xué)師資大多是由理論課教師兼職擔(dān)任，只配了少數(shù)實驗專職教師。而這些實驗教學(xué)的專職教師一般都是作為教輔人員，學(xué)歷層次較低，知識結(jié)構(gòu)和能力較為單一。雖然也有從企業(yè)引進的人員，但較低的待遇很難引進，高水平的企業(yè)技術(shù)人員很難引進，并且引進后也缺乏系統(tǒng)的教育教學(xué)理論和方法的培訓(xùn)。因此，實驗教學(xué)專職師資整體素質(zhì)偏低，他們在實驗教學(xué)和場地的建設(shè)和管理過程中，缺乏科學(xué)而系統(tǒng)的建設(shè)規(guī)劃和管理，各實驗室開放性較低，利用率不高。其次，學(xué)校缺乏一套能調(diào)動廣大實驗教學(xué)人員主動性和積極性的激勵機制和競爭機制。

2 大學(xué)物理實驗課程教學(xué)的探索與實踐

實驗教學(xué)是技術(shù)應(yīng)用型本科教育區(qū)別于普通本科教育的重要標志，是體現(xiàn)其辦學(xué)特色的關(guān)鍵環(huán)節(jié)［2］。針對大學(xué)物理實驗教學(xué)存在的問題，學(xué)校積極采取措施，加強實驗教學(xué)改革，更新實驗教學(xué)內(nèi)容、探索教學(xué)方法及整合實驗教學(xué)體系，在構(gòu)建技術(shù)應(yīng)用型本科實驗教學(xué)體系方面取得了一定的進展。

2.1 強化實驗教學(xué)主體地位，構(gòu)建相對獨立而系統(tǒng)的實驗教學(xué)內(nèi)容體系

在技術(shù)應(yīng)用型本科教學(xué)體系中，實驗教學(xué)是學(xué)生認識社會、熟悉職場環(huán)境、培養(yǎng)實際工作能力的重要途徑，具有理論教學(xué)不可替代的作用［3］。同時，實驗教學(xué)內(nèi)容有著自身的內(nèi)在體系。因此，在辦學(xué)實踐中，必須根據(jù)技術(shù)應(yīng)用型人才的實際能力培養(yǎng)的要求，按照實驗教學(xué)本身的規(guī)律和內(nèi)在聯(lián)系，重組實驗課程。學(xué)校要求在實驗教學(xué)內(nèi)容設(shè)計上，從技術(shù)應(yīng)用的角度，設(shè)計與安排課程內(nèi)容，努力做到理論與實驗相結(jié)合，能力與證書項目相結(jié)合，形成有特色的、由低到高的、由簡單到復(fù)雜的實驗驅(qū)動型課程系列，充分體現(xiàn)專業(yè)知識與應(yīng)用能力的并重。另外，在實驗教學(xué)體系的構(gòu)建中，還結(jié)合各門學(xué)科和專業(yè)發(fā)展的特點，著重研究實驗教學(xué)內(nèi)容在人才培養(yǎng)中的作用，對實驗教學(xué)內(nèi)容進行整體規(guī)劃和優(yōu)化革新，注重實驗教學(xué)內(nèi)容體系的縱向連貫性和系統(tǒng)性。形成與理論教學(xué)有機結(jié)合又相對獨立的、科學(xué)的、系統(tǒng)的實驗教學(xué)體系。

根據(jù)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標和要求，我們新的大學(xué)物理實驗課程體系打破了傳統(tǒng)的力、熱、光、電和近代物理等相互獨立、分別安排實驗項目的封閉狀態(tài)，通過對各類實驗進行有機結(jié)合，在突出基本技能訓(xùn)練的同時，加大綜合應(yīng)用性及設(shè)計性實驗開設(shè)的力度，并結(jié)合不同專業(yè)的特點開設(shè)大學(xué)物理實驗項目。為此，我們嘗試了模塊化分層次的教學(xué)模式。根據(jù)應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的特點，我們將大學(xué)物理實驗設(shè)計為四個主要模塊［4］：模塊一為基礎(chǔ)性實驗，涉及物理實驗基本理論、基本物理量的測量、基本儀器的使用、基本的物理實驗方法、基本數(shù)據(jù)處理的10余個實驗項目作為基礎(chǔ)物理實驗，主要對學(xué)生進行基本實驗技能和數(shù)據(jù)處理方法的訓(xùn)練。其教學(xué)目的是讓學(xué)生掌握必要的實驗知識，具備基本的實驗技能和實驗方法，培養(yǎng)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生養(yǎng)成實事求是、嚴肅認真的工作態(tài)度，為以后的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。模塊二為計算機仿真實驗?zāi)K。計算機仿真實驗?zāi)K將仿真虛擬實驗與實物實驗相結(jié)合，拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)視野和學(xué)習(xí)途徑。我們通過購買外校優(yōu)秀的實驗仿真軟件和自主開發(fā)相結(jié)合，開設(shè)多項計算機仿真實驗，供學(xué)生可根據(jù)個人興趣和專業(yè)方向進行選擇。這些實驗含有普通物理實驗、近代物理實驗、綜合設(shè)計性實驗及部分演示實驗。學(xué)生可以在校內(nèi)外登陸物理實驗教學(xué)網(wǎng)站預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)實驗及進行實驗仿真。模塊三為面向各業(yè)的綜合與應(yīng)用型實驗。我們將全校工科專業(yè)分成機械、電子信息、電氣三個大類專業(yè)，在實驗內(nèi)容設(shè)置，實驗要求和實驗?zāi)康陌才诺确矫?，形成較完善的面向?qū)I(yè)的綜合型實驗?zāi)K。該模塊共有三個子模塊，分別對應(yīng)三個大類專業(yè)，每個子模塊開設(shè)5～8項適合本專業(yè)的綜合性實驗，供不同專業(yè)學(xué)生選擇。模塊四為創(chuàng)新與探索實驗?zāi)K。該模塊為學(xué)生提供各個層次的演示性實驗、設(shè)計性實驗、制作性實驗和研究性實驗，完全由學(xué)生自主選擇并獨立完成，突破了傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式。其教學(xué)功能主要是為學(xué)生提供一個自由創(chuàng)造、充分展示自我的機會，為學(xué)生創(chuàng)新和實踐能力的培養(yǎng)搭建平臺，使學(xué)生的知識和能力得到進一步拓展。模塊化教學(xué)模式具有靈活性、針對性、現(xiàn)實性和經(jīng)濟性的特點，完全符合技術(shù)應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的特點，能更好地為專業(yè)實驗課程奠定實踐基礎(chǔ)，從而達到了物理實驗教學(xué)為專業(yè)基礎(chǔ)實驗課及專業(yè)實驗課教學(xué)服務(wù)的目的。

2.2 實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、視頻化、開放式的實驗教學(xué)模式

上述模塊二、三和四的物理實驗，我們采取開放式實驗教學(xué)模式，將綜合物理實驗和專題物理實驗以必修、選修和課外科技活動三種方式對學(xué)生開放，使學(xué)生在實驗中由被動變?yōu)橹鲃?，根?jù)自己的專業(yè)和興趣選擇實驗題目，由“我做實驗”變?yōu)椤拔蚁胱鰧嶒灐?。有助于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和動手能力，給學(xué)生獨立活動的空間。另外學(xué)生可以自帶樣品、自己設(shè)計實驗方案、對實驗進行深入研究，實驗報告可用論文形式撰寫，優(yōu)秀者可助其發(fā)表。所有實驗學(xué)生即可做仿真實驗，也可操作實驗儀器，使虛擬仿真實驗與實際操作優(yōu)勢互補，兩者結(jié)合在教學(xué)中發(fā)揮積極的作用。同時我們已研制“開放式網(wǎng)絡(luò)化大學(xué)物理實驗指導(dǎo)系統(tǒng)”，運用豐富的多媒體及網(wǎng)絡(luò)資源，搭建了一個供學(xué)生自主學(xué)習(xí)及師生交流的平臺，讓學(xué)生充分利用課余時間進行實驗前的預(yù)習(xí)和實驗后的復(fù)習(xí)。通過自主開發(fā)和購買外校優(yōu)秀的仿真虛擬實驗課件組建了一個大學(xué)物理仿真實驗系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，不僅有詳細的實驗原理分析，還有各種實驗儀器的結(jié)構(gòu)、原理、性能以及調(diào)整、使用方法，學(xué)生可以在任何時間登錄該系統(tǒng)自主選擇實驗儀器，自主設(shè)計實驗方案，開展虛擬、仿真實驗、展現(xiàn)實驗過程、分析實驗細節(jié)，事先了解整個實驗流程和操作過程，從而使學(xué)生在課前得到充分的預(yù)習(xí)，課后可以隨時登錄該系統(tǒng)再次對實驗進行模擬仿真。雖然仿真實驗的作用代替不了真實的實驗操作，但作為實驗前預(yù)習(xí)和實驗后復(fù)習(xí)，往往可以使學(xué)生自由學(xué)習(xí)實驗的時間幾倍于課堂實驗教學(xué)時間，拓展了學(xué)生的學(xué)習(xí)視野和學(xué)習(xí)途徑，一定程度上緩解了教學(xué)學(xué)時少的問題，提高了大學(xué)物理實驗教學(xué)的效率和效果。另外，學(xué)生還可以利用此網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行選課、提交實驗設(shè)計方案，同時，教師利用這個平臺發(fā)布最新實驗教學(xué)信息、批改學(xué)生的實驗設(shè)計方案等。

另外，建立了規(guī)范的免試與操作考試相結(jié)合的多元化考核制度，對部分平時成績優(yōu)秀的學(xué)生給予物理實驗課程免試。實驗課程取得免試的要求必須達到：沒有遲到現(xiàn)象，實驗預(yù)習(xí)、實驗報告撰寫規(guī)范認真，有獨立的實驗?zāi)芰?，并要完成一定的選作實驗內(nèi)容。

2.3 加強師資隊伍建設(shè)，確保人才培養(yǎng)目標的順利實現(xiàn)

師資隊伍建設(shè)是人才培養(yǎng)建設(shè)成敗的關(guān)鍵因素，沒有高素質(zhì)的教師，就不可能培養(yǎng)出高素質(zhì)的學(xué)生［5］，因此，為了促進教師個體素質(zhì)的不斷提高，特別是工程能力的提高，學(xué)校積極尋找有效的培養(yǎng)途徑。首先，向內(nèi)挖潛，激活存量。一方面學(xué)校出臺了激勵青年教師攻讀博士學(xué)位，支持青年教師做國內(nèi)外訪問學(xué)者和進行專業(yè)進修，資助教師參加高端的國際職業(yè)資格、職業(yè)技能培訓(xùn)和考證的政策。還制定了《青年教師校外掛職鍛煉暫行辦法》，在上海電氣（集團）總公司的支持下，2007年之后，學(xué)校每年派出30名中青年教師到上海電氣（集團）總公司的下屬企業(yè)掛職鍛煉1年，參與企業(yè)的生產(chǎn)實踐活動，了解科技前沿并參與企業(yè)的科研項目開發(fā)，豐富了教師的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，使教學(xué)內(nèi)容與企業(yè)需求接軌、與技術(shù)發(fā)展同步。為培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用型人才在實驗教學(xué)方面奠定了堅實的基礎(chǔ)。另一方面，育好人才，學(xué)校加大培養(yǎng)力度，實施“名師工程”，培養(yǎng)高層次的學(xué)科、學(xué)術(shù)帶頭人，建立了學(xué)術(shù)帶頭人負責(zé)制。其次，廣攬社會人才。學(xué)校引進了大量的具有企業(yè)背景的、高學(xué)歷、高職稱的“雙師型”專職教師和企業(yè)兼職教師，改善師資結(jié)構(gòu)，為實驗教學(xué)提供人力資源，提升師資隊伍的教學(xué)和科研。另外，學(xué)校每年聘30名企業(yè)專家來校講課，聘10名國際知名學(xué)者進行交流。第三，注重創(chuàng)新團隊建設(shè)，以項目帶動團隊建設(shè)。學(xué)校制定了項目建設(shè)的崗位責(zé)任制、專業(yè)建設(shè)團隊的競爭和激勵機制，調(diào)動教師群體的積極性、主動性和創(chuàng)造性，確保群體合力的形成。在不斷壯大專業(yè)師資隊伍的過程中，充分激發(fā)團隊的工作熱情和創(chuàng)新精神。為技術(shù)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的建設(shè)提供有效的人力資源。

2.4 樹立科學(xué)化管理觀念，建成一流的實驗室管理系統(tǒng)

技術(shù)應(yīng)用型本科院校在實驗教學(xué)建設(shè)的過程中，要樹立科學(xué)的建設(shè)和管理觀念，重視提高實驗設(shè)備的利用率［6－8］。為此，我們建立了一套智能實驗室管理平臺，實現(xiàn)了實驗室全天候預(yù)約開放。該系統(tǒng)建立在學(xué)校的信息化大平臺上，與學(xué)校一卡通系統(tǒng)、教務(wù)處系統(tǒng)聯(lián)動，實現(xiàn)信息共享。學(xué)生通過教務(wù)管理系統(tǒng)查看物理實驗室課表，實驗室無課的情況下在網(wǎng)上預(yù)約實驗項目，并且學(xué)生必須通過預(yù)約實驗室及儀器設(shè)備的使用方法和安全事項的學(xué)習(xí)考核方可預(yù)約成功。利用學(xué)生一卡通的信息，對其網(wǎng)上預(yù)約、刷卡進入實驗室進行身份認證。學(xué)生身份確認之后，實驗室的電源管理模塊將實現(xiàn)對實驗儀器設(shè)備的控制管理和授權(quán)使用，自動為學(xué)生實驗預(yù)分配座位，學(xué)生刷卡進入實驗室時，分配的座位自動通電。該系統(tǒng)的視頻監(jiān)視模塊將實驗室狀況傳送到學(xué)校的信息中心，教師可看到實驗室學(xué)生的實驗狀態(tài)，并保留了相關(guān)信息供以后查詢。該系統(tǒng)拓展了工作空間，降低了教師的勞動強度，提高了管理水平，同時還能對實驗儀器設(shè)備進行使用率自動統(tǒng)計，提升了設(shè)備管理水平。

3 結(jié) 論

基于大學(xué)物理實驗教學(xué)改革思路的實踐，為學(xué)生營造了局域的培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用人才成長的教學(xué)環(huán)境，從理論和實踐兩方面為全面實施素質(zhì)教育和技術(shù)應(yīng)用人才的培養(yǎng)提供理論依據(jù)，揭示學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力發(fā)展規(guī)律，形成了有效的技術(shù)應(yīng)用型培養(yǎng)模式和培養(yǎng)方案，隨著該課程教學(xué)改革思路的進一步完善及實踐，將為其他技術(shù)應(yīng)用型高校的課程及學(xué)科的教學(xué)方案的研究與實踐提供垂范，從而營造整體的培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用人才成長的教學(xué)環(huán)境。

［1］ 霍劍青.大學(xué)物理實驗課程教學(xué)基本要求的指導(dǎo)思想和內(nèi)容解讀［J］.物理與工程，2007，17（1）：5－9.

［2］ 張洪田，孟上九，秦進平，等.應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系的探索與實踐［J］.中國高教研究，2008（2）.

［3］ 莫慧林，楊進，婁斌超，等.對技術(shù)應(yīng)用型本科實踐教學(xué)的思考［J］.中國高教研究，2008（2）.

［4］ 楊黨強.技術(shù)應(yīng)用型本科院校大學(xué)物理實驗的模塊式教學(xué)探討［J］.大學(xué)物理實驗，2009，22（4）：91－93.

［5］ 劉瑞賢.高校強年教師成長道路與特點［J］.中國高教研究，2008（02）.

［6］ 袁艷紅.技術(shù)應(yīng)用型本科實踐教學(xué)的探索與實踐［J］.大學(xué)物理，2009，21（4）：45－48.

［7］ 楊黨強.加強基礎(chǔ)物理實驗教學(xué)培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用型人才［J］.大學(xué)物理實驗，2011（2）：104－106.

［8］ 楊黨強.技術(shù)應(yīng)用型?！段锢韺嶒灐方虒W(xué)改革與探索［J］.大學(xué)物理實驗，2011（6）：102－104.