基于面向現(xiàn)代工程教育的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的調(diào)查研究

嚴(yán)慧羽，郭艷蕊，宋慶功，郭松青

(中國民航大學(xué)，天津 300300)

1 問題的提出

隨著社會(huì)、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)工程技術(shù)人才提出了更高的要求，從而促使高等教育領(lǐng)域的工程教育進(jìn)行面向現(xiàn)代工程教育的教學(xué)改革和實(shí)踐。現(xiàn)代工程教育不僅強(qiáng)調(diào)技術(shù)能力方面的培養(yǎng)，還強(qiáng)調(diào)自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)方面的教育。美國《愿景報(bào)告》認(rèn)為:未來的工程師應(yīng)當(dāng)具備以下的關(guān)鍵特征:分析能力、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、創(chuàng)造力、溝通能力、商務(wù)與管理能力、倫理道德、終身學(xué)習(xí)能力［1］?；谏鲜鲆螅瑖鴥?nèi)諸多高校進(jìn)行了以CDIO為代表的工程教育模式的實(shí)踐和改革?！洞髮W(xué)物理實(shí)驗(yàn)》作為一門基礎(chǔ)實(shí)踐課程在工程教育體系中有著舉足輕重的地位。隨著現(xiàn)代工程教育的實(shí)踐和改革的深入，《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》如何適應(yīng)現(xiàn)代工程教育則成了一個(gè)十分重要的課題。學(xué)者們提出了工科大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的諸多方案，比如:很多學(xué)者提出了開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模式，該模式得到了一些院校的實(shí)踐;一些文獻(xiàn)提出以課題為導(dǎo)向的實(shí)驗(yàn)教學(xué)［2］;王鑫等人提出，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)應(yīng)滲透STS教育［3］，如此等等。為了改革大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)以適應(yīng)現(xiàn)代工程教育體系，深入理解物理實(shí)驗(yàn)在工程教育中的地位和具體作用就變得尤為重要。因此，很有必要以深入理解物理實(shí)驗(yàn)在工程教育中的地位和具體作用為目的展開調(diào)查研究。在目前關(guān)于物理實(shí)驗(yàn)的調(diào)查研究的文獻(xiàn)中，大多以學(xué)生為調(diào)查對(duì)象，而學(xué)生正處于對(duì)本專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)階段，他們甚至對(duì)本專業(yè)的知識(shí)體系都不太了解，因而往往不能對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的在本專業(yè)(領(lǐng)域)的地位及作用給出正確的評(píng)估。最能了解《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》在本領(lǐng)域的地位和具體作用的是工程類學(xué)科或行業(yè)的專家學(xué)者，而不幸的是，在以往的文獻(xiàn)中，很少有以工程類各領(lǐng)域的專家為調(diào)查對(duì)象的文獻(xiàn)。針對(duì)這一欠缺，以各工程類學(xué)科或行業(yè)的專家學(xué)者為調(diào)查對(duì)象，設(shè)計(jì)調(diào)查問卷，根據(jù)收集到的問卷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，形成了本研究報(bào)告，以期能得到更接近實(shí)際的答案。

2 調(diào)研問卷的實(shí)施

為了獲得準(zhǔn)確、有效的信息，先在小范圍內(nèi)發(fā)放問卷，進(jìn)行預(yù)調(diào)查，然后確定調(diào)查問題項(xiàng)，確定問卷。為了使問卷對(duì)工科各專業(yè)都具有普適性，將國家頒布的30余個(gè)本科專業(yè)按其專業(yè)特點(diǎn)和關(guān)聯(lián)性，組合成12個(gè)專業(yè)類別，然后向各專業(yè)類別的專家學(xué)者發(fā)放問卷，調(diào)研對(duì)象基本涵蓋了工科的各個(gè)專業(yè)。調(diào)查對(duì)象的基本情況見表1。從學(xué)歷結(jié)構(gòu)來看，調(diào)查對(duì)象涵蓋了從學(xué)士到博士等學(xué)歷。其中部分人員為一線從事教學(xué)和科研的老中青學(xué)者，職稱較高，對(duì)本專業(yè)有較深入的認(rèn)識(shí)，這樣就保證了調(diào)查所得信息的準(zhǔn)確性。本問卷通過互聯(lián)網(wǎng)、高校辦公網(wǎng)絡(luò)和校際間協(xié)作渠道向全國(不含港澳臺(tái))共發(fā)放1500余份，得到有效答卷樣本181份。

表1 受調(diào)查對(duì)象的基本情況

3 問卷的結(jié)果統(tǒng)計(jì)

3.1 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)在工程教育體系十分重要，進(jìn)一步改革勢(shì)在必行

對(duì)《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》在現(xiàn)代工程教育中的地位進(jìn)行了問卷調(diào)研，見表2。從表中可以看出，在工科專業(yè)中，認(rèn)為《物理實(shí)驗(yàn)》十分重要的為61.9%，比《普通物理》高出12.2個(gè)百分點(diǎn)(同時(shí)進(jìn)行了關(guān)于普通物理課程的問卷調(diào)查，在該調(diào)查中，認(rèn)為普通物理課程十分重要和重要的樣本分別占總樣本的49.7和38.1)。認(rèn)為《物理實(shí)驗(yàn)》十分重要和重要的總和占總數(shù)的93.4%，這表明《物理實(shí)驗(yàn)》在工程教育體系中的地位是無可替代的。在國內(nèi)的工科院校，一般學(xué)生的課程比較繁重，且學(xué)生有大量的實(shí)踐環(huán)節(jié)，使得學(xué)生普遍存在對(duì)《物理實(shí)驗(yàn)》的重要性認(rèn)識(shí)不足，這種情況普遍存在。這表明學(xué)生對(duì)《物理實(shí)驗(yàn)》的地位及具體作用是不能做出十分準(zhǔn)確地評(píng)估的，這也說明以各領(lǐng)域的專家為調(diào)查對(duì)象更能準(zhǔn)確地給出關(guān)于《物理實(shí)驗(yàn)》各方面的信息。從本項(xiàng)問答可以明顯的看出《物理實(shí)驗(yàn)》在工程教育中的重要性，而另一方面學(xué)生往往認(rèn)識(shí)不到這一點(diǎn)從而使《物理實(shí)驗(yàn)》的教學(xué)效果大打折扣。這一點(diǎn)正是工科院校中《物理實(shí)驗(yàn)》教學(xué)中亟待解決的矛盾。要解決上述矛盾，就必須使學(xué)生認(rèn)識(shí)到本課程的重要性。這可以從以下幾方面入手:(1)改革教學(xué)模式，使學(xué)生能真切的體會(huì)到《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》和他所學(xué)以及以后所用到的知識(shí)密切相關(guān)。(2)制定嚴(yán)格的《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》考核方式，促使學(xué)生認(rèn)真對(duì)待該課程。(3)設(shè)一些和專業(yè)特色有關(guān)聯(lián)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

表2 《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》在工科專業(yè)中的作用

3.2 《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》在培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)上的作用

從表2問卷結(jié)果來看，關(guān)于《物理實(shí)驗(yàn)》教學(xué)方面，認(rèn)為“實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練”和“實(shí)驗(yàn)思想”最重要的比例分別為36.5%和35.4%，二者相差不大。關(guān)于對(duì)學(xué)生工程能力培養(yǎng)方面，認(rèn)為《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》中“能力培養(yǎng)”和“實(shí)驗(yàn)技術(shù)”都重要的達(dá)49.7%，單純選“能力培養(yǎng)”的為36.5%。從這些數(shù)據(jù)可以看出，多數(shù)專家強(qiáng)調(diào)《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》課程的兩個(gè)基本功能:對(duì)學(xué)生理論知識(shí)應(yīng)用能力的培養(yǎng)和對(duì)學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練，這同時(shí)也說明了《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》課程的基礎(chǔ)性。關(guān)于《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)的影響方面選項(xiàng)最多的是“理論聯(lián)系實(shí)際、實(shí)事求是”。這反映了《物理實(shí)驗(yàn)》不同于理論課的獨(dú)特作用，這也是其單獨(dú)設(shè)課的原因所在。此外，這也說明實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度對(duì)學(xué)生以后發(fā)展的重要性。如前所述，在很多院校由于學(xué)生不能對(duì)物理實(shí)驗(yàn)有正確的認(rèn)識(shí)，以致在實(shí)驗(yàn)過程中有一些抄襲、篡改數(shù)據(jù)的行為。這就需要一線教師一方面給學(xué)生闡明實(shí)事求是的重要性，并嚴(yán)格要求學(xué)生尊重原始數(shù)據(jù)、獨(dú)立完成報(bào)告。

3.3 關(guān)于《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》中分層次教學(xué)的調(diào)研

根據(jù)2008版《理工科類大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)基本要求》的劃分，物理實(shí)驗(yàn)可分為基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和研究性實(shí)驗(yàn)四個(gè)層次。分層次教學(xué)同時(shí)受到一線教師的廣泛認(rèn)同，目前，基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式比較成熟，而設(shè)計(jì)性和研究性實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐模式還處于發(fā)展的階段［4］。要培養(yǎng)和提高學(xué)生的科學(xué)思維和創(chuàng)新能力，設(shè)計(jì)性和研究性實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐顯得尤為重要。目前關(guān)于設(shè)計(jì)性和研究性實(shí)驗(yàn)廣大一線教師形成的共識(shí)是這兩類實(shí)驗(yàn)應(yīng)以學(xué)生為學(xué)習(xí)的主體。表3是分層次教學(xué)調(diào)研結(jié)果。從表中看出關(guān)于設(shè)計(jì)性和研究性實(shí)驗(yàn)的開課方式，選擇“實(shí)驗(yàn)室開放學(xué)生自由選題”的占64.1%，說明這是多數(shù)專家認(rèn)可的開課方式，這有可能源于該開課方式能最大限度的照顧到學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。實(shí)際上，這兩種實(shí)驗(yàn)的開課方式還受到諸多條件比如課時(shí)量、實(shí)驗(yàn)資源的制約，因此設(shè)計(jì)性和研究性實(shí)驗(yàn)的開課方式在各院校不盡相同，注意到，也有部分老師選擇“獨(dú)立設(shè)置選修課”和“在物理實(shí)驗(yàn)課程學(xué)生選題”，這表明對(duì)設(shè)計(jì)性和研究性實(shí)驗(yàn)的開課方式要視具體情況而定。目前基于網(wǎng)絡(luò)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一個(gè)熱門的話題。在本次調(diào)查中，關(guān)于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方面，選擇對(duì)“所有學(xué)生”和“基礎(chǔ)好的學(xué)生”的比例分別為45.9%和27.1%，這表明了專家們對(duì)虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)的重視和對(duì)公平教育理念的堅(jiān)守。

表3 《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》中分層次教學(xué)調(diào)研結(jié)果

4 結(jié)束語

總之，本次問卷調(diào)研達(dá)到了預(yù)期效果，參與問卷回答的人員中高職稱、高學(xué)歷占較高的比例，教學(xué)一線人員所占的比例也較高，基本反映了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)在現(xiàn)代工程教育體系中的重要性。本文總結(jié)了各行業(yè)專家對(duì)《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》在工程教育體系中的重要性、對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)的影響方面、分層次教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)等方面的意見和建議，從中獲得進(jìn)一步深化大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教改的思路，為工科大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革和發(fā)展方向提供了參考。

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