大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)“分專業(yè)模塊化”教學(xué)模式探索

毛愛華，蔡 祿，楊友松

（內(nèi)蒙古科技大學(xué)，內(nèi)蒙古 包頭 014010）

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)“分專業(yè)模塊化”教學(xué)模式探索

毛愛華，蔡 祿，楊友松

（內(nèi)蒙古科技大學(xué)，內(nèi)蒙古 包頭 014010）

配合我校理科教學(xué)基地的建設(shè)，改革大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，提出體現(xiàn)我校工科特點(diǎn)的“分專業(yè)模塊化教學(xué)”模式；本文介紹了教改工作的思路、實(shí)施方法以及此項(xiàng)教改工作的收獲。

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)；教學(xué)改革；分專業(yè)模塊化教學(xué)

按照教育部關(guān)于“目標(biāo)明確，改革領(lǐng)先，成果突出，師資優(yōu)化，設(shè)備先進(jìn)，教學(xué)優(yōu)秀，質(zhì)量一流”的基地建設(shè)要求[1]，2009年5月，內(nèi)蒙古科技大學(xué)正式啟動(dòng)了“數(shù)理與生物工程理科教學(xué)基地”建設(shè)項(xiàng)目。加強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)基地建設(shè)，提高教學(xué)質(zhì)量，構(gòu)建適合學(xué)校實(shí)際情況具有工科特色的大學(xué)物理教學(xué)模式勢(shì)在必行。

一、教學(xué)背景

內(nèi)蒙古科技大學(xué)共有10個(gè)學(xué)院35個(gè)本科專業(yè)，近4000名同學(xué)均做完全相同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ疥惻f、單一，不能滿足高等教育發(fā)展的需要；為了改變目前我校物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)狀，緊跟理科教學(xué)基地建設(shè)的步伐，按照各專業(yè)課的知識(shí)體系、培養(yǎng)方案，就業(yè)分配導(dǎo)向，我們大膽改革，選做實(shí)驗(yàn)按照“分專業(yè)模塊化教學(xué)”實(shí)施教學(xué)。即針對(duì)不同的專業(yè)，編排相適應(yīng)的物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目模塊，體現(xiàn)不同專業(yè)在學(xué)習(xí)內(nèi)容上的側(cè)重，從而達(dá)到教育效益的合理性。

二、實(shí)施模塊化教學(xué)思路和做法

1.增加實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。隨著時(shí)代的發(fā)展和科技進(jìn)步，教學(xué)對(duì)物理實(shí)驗(yàn)課建設(shè)也提出了更高的要求。淘汰老項(xiàng)目，增加綜合性項(xiàng)目、科技含量高的新項(xiàng)目，學(xué)生用上先進(jìn)測(cè)量?jī)x器，掌握先進(jìn)的測(cè)量方法，緊跟時(shí)代發(fā)展的需求；另外，物理實(shí)驗(yàn)存在力學(xué)、熱實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)少的現(xiàn)狀，適當(dāng)增加此類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，使物理實(shí)驗(yàn)中力、熱、電、光實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)均衡。（1）瀏覽名校網(wǎng)頁。從北京大學(xué)、清華大學(xué)、上海復(fù)旦大學(xué)、浙江大學(xué)、東南大學(xué)等十幾所著名大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)頁，下載物理實(shí)驗(yàn)室基本情況、課程表及開出的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目項(xiàng)，預(yù)選出包括基礎(chǔ)、綜合、設(shè)計(jì)性項(xiàng)目共47項(xiàng)。（2）查閱名校教材。實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中我們積累許多各高校及各類出版社出版教材，例如：清華大學(xué)、北京交通大學(xué)、東南大學(xué)、華中科技大學(xué)、大連理工大學(xué)等15所高校的物理實(shí)驗(yàn)教材，從中挑出需增設(shè)基礎(chǔ)、綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目共27項(xiàng)。（3）實(shí)地走訪區(qū)內(nèi)、外高校。實(shí)地走訪北方交大、清華大學(xué)、內(nèi)蒙古大學(xué)、內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)、內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)、內(nèi)蒙古師范大學(xué)等高校。了解名校實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本情況，由名校教師為我們推薦實(shí)驗(yàn)效果好、實(shí)驗(yàn)儀器先進(jìn)的基礎(chǔ)和綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目共17項(xiàng)。（4）實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目匯總。通過以上三種方式，調(diào)研實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目匯總39項(xiàng)，每項(xiàng)都標(biāo)注出處（校名）、實(shí)驗(yàn)類別（基礎(chǔ)、綜合、近代、設(shè)計(jì)）。經(jīng)課題成員多次討論，聯(lián)系我校實(shí)際情況，從中精心挑選可增設(shè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目19項(xiàng)目作為備增實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，安排每位老師負(fù)責(zé)3個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，認(rèn)真學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，下載實(shí)驗(yàn)講義，做PPT為大家講解項(xiàng)目?jī)?nèi)容；大家共同學(xué)習(xí)研究新增實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

2.分專業(yè)劃分實(shí)驗(yàn)?zāi)K。（1）按專業(yè)確定實(shí)驗(yàn)?zāi)K。從實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求出發(fā)，根據(jù)不同專業(yè)大類的特點(diǎn)，體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的差異性和可選擇性從而更有針對(duì)性地改善教學(xué)內(nèi)容，更好地提高實(shí)驗(yàn)課時(shí)效益和教學(xué)質(zhì)量。我校以工科為主特點(diǎn)將10個(gè)學(xué)院分成四個(gè)組合專業(yè)，為每個(gè)組合專業(yè)提供對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目模塊，模塊化教學(xué)結(jié)構(gòu)如圖：

物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)框圖

復(fù)合專業(yè)一：材料與冶金專業(yè)、稀土專業(yè)；復(fù)合專業(yè)二：建筑土木程工專業(yè)、能源與環(huán)境專業(yè)、礦業(yè)工程專業(yè)；復(fù)合專業(yè)三：信息工程專業(yè)、機(jī)械工程專業(yè)；復(fù)合專業(yè)四：數(shù)理生物工程專業(yè)、化學(xué)與化工專業(yè)、經(jīng)濟(jì)與管理專業(yè)。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目足夠多時(shí)還可以增加模塊數(shù)量，使模塊劃分得更加細(xì)致，使模塊劃分具有持續(xù)性、靈活性、多樣性。（2）科學(xué)合理編排實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。選做實(shí)驗(yàn)?zāi)K化教學(xué)：并本著循序漸進(jìn)、分層次的教學(xué)思路，目前設(shè)計(jì)了各具教學(xué)重點(diǎn)的四個(gè)模塊，每個(gè)模塊中的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目均含有基礎(chǔ)、綜合、設(shè)計(jì)三個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。模塊1實(shí)驗(yàn)題目：實(shí)驗(yàn)1溫度傳感器特性；實(shí)驗(yàn)2磁化曲線；實(shí)驗(yàn)3導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定；實(shí)驗(yàn)4高溫超導(dǎo)材料特性測(cè)定；實(shí)驗(yàn)5非平衡電橋測(cè)量鉑電阻溫度；實(shí)驗(yàn)6半導(dǎo)體溫差電偶；實(shí)驗(yàn)7硅光電池光照特性的研究；實(shí)驗(yàn)8光學(xué)成像系統(tǒng)的分辨本領(lǐng)等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。模塊2實(shí)驗(yàn)題目：實(shí)驗(yàn)1固體線脹系數(shù)的測(cè)定；實(shí)驗(yàn)2螺線管測(cè)磁場(chǎng)；實(shí)驗(yàn)3導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定；實(shí)驗(yàn)4測(cè)定冰的熔化熱；實(shí)驗(yàn)5測(cè)定液體的粘滯系數(shù)；實(shí)驗(yàn)6光纖的傳輸技術(shù)實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)7超聲波探測(cè)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)8壓力傳感器的特性研究等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。模塊3實(shí)驗(yàn)題目：實(shí)驗(yàn)1惠斯登電橋；實(shí)驗(yàn)2電表改裝；實(shí)驗(yàn)3雙橋測(cè)低電阻；實(shí)驗(yàn)4示波器原理使用；實(shí)驗(yàn)5RC和RL串聯(lián)電路穩(wěn)態(tài)特性；實(shí)驗(yàn)6溫差電偶定標(biāo)及電動(dòng)勢(shì)測(cè)量；實(shí)驗(yàn)7交流電橋；實(shí)驗(yàn)8音頻信號(hào)的光纖傳輸?shù)葘?shí)驗(yàn)項(xiàng)目。模塊4實(shí)驗(yàn)題目：實(shí)驗(yàn)1光強(qiáng)分布；實(shí)驗(yàn)2電子逸出功；實(shí)驗(yàn)3夫蘭克-赫茲；實(shí)驗(yàn)4旋光儀測(cè)溶液濃度；實(shí)驗(yàn)5氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)6光學(xué)成像系統(tǒng)的分辨本領(lǐng)；實(shí)驗(yàn)7微波的布拉格衍射；實(shí)驗(yàn)8液晶的電光效應(yīng)；實(shí)驗(yàn)9P-N結(jié)溫度特性的測(cè)量；實(shí)驗(yàn)10高溫超導(dǎo)材料特性測(cè)定等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。一個(gè)復(fù)合專業(yè)選擇一個(gè)項(xiàng)目模塊，每個(gè)模塊有基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、研究性實(shí)驗(yàn)等三層次類型。不同模塊內(nèi)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可以重復(fù)，使得模塊內(nèi)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)增加，學(xué)生有更多的選擇機(jī)會(huì)。（3）教學(xué)實(shí)施，網(wǎng)絡(luò)選課。開放物理實(shí)驗(yàn)室：做到實(shí)驗(yàn)時(shí)間、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目全面開放。學(xué)生可根據(jù)所學(xué)專業(yè)選擇實(shí)驗(yàn)?zāi)K，由興趣愛好選擇模塊內(nèi)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為主體的“分專業(yè)模塊化教學(xué)”指導(dǎo)思想。

3.撰寫模塊化教學(xué)新大綱、編寫配套的實(shí)驗(yàn)教材。從實(shí)驗(yàn)教學(xué)整體要求出發(fā)，根據(jù)不同專業(yè)大類的特點(diǎn)，體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的差異性和可選擇性從而更有針對(duì)性地安排教學(xué)內(nèi)容，更好地提高實(shí)驗(yàn)課時(shí)效益和教學(xué)質(zhì)量。將現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和預(yù)增的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目合在一起，組成提供大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的模塊化教學(xué)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的增加及實(shí)施教學(xué)的模式的變化，需要我們撰寫模塊化教學(xué)新大綱。編寫特色實(shí)驗(yàn)教學(xué)講義。

三、跟蹤評(píng)估

對(duì)模塊化實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果進(jìn)行評(píng)估：通過考試成績(jī)的對(duì)比、教改實(shí)施前后師生座談、調(diào)查問卷、后續(xù)專業(yè)課學(xué)習(xí)的跟蹤反饋等多種形式，進(jìn)行對(duì)比分析，改進(jìn)、完善模塊化教學(xué)。

四、工作體會(huì)

1.本項(xiàng)目主要任務(wù)是調(diào)研、收集新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；在走訪參觀北京以及區(qū)內(nèi)高校的物理實(shí)驗(yàn)室同時(shí)，對(duì)這些高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式、教學(xué)特色、實(shí)驗(yàn)室基本情況、管理手段、學(xué)生人數(shù)等多方面都作了了解，收獲頗大。

2.多方征求劃分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目模塊建議，我們采取第一：由教研室教師集體討論確定模塊劃分初步方案。第二：院教授委員會(huì)論證把關(guān)，提出改進(jìn)建議。第三：泛征求外院教學(xué)負(fù)責(zé)人及教師的意見，使模塊的劃分更加趨于科學(xué)合理，為學(xué)生后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)，避免閉門造車。

3.新增實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目使我們學(xué)習(xí)新的實(shí)驗(yàn)知識(shí)，提高了業(yè)務(wù)水平，開闊眼界；明確了實(shí)驗(yàn)室工作還有許多有待于提高方面。

4.教師觀念明顯變化，教改工作積極性明顯提高。老師們對(duì)實(shí)驗(yàn)室工作有了新的認(rèn)識(shí)，整體意識(shí)得到了提高。這實(shí)際上也是理科教學(xué)基地建設(shè)的基本目標(biāo)，也是我們模塊化教改項(xiàng)目的要達(dá)到的主要目的之一。

5.提供實(shí)驗(yàn)室基本情況數(shù)據(jù)。統(tǒng)計(jì)新增實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、列出生產(chǎn)廠家、儀器設(shè)備總價(jià)等數(shù)據(jù)為學(xué)校采購實(shí)驗(yàn)儀器提供數(shù)據(jù)；統(tǒng)計(jì)模塊化教學(xué)實(shí)施需要擴(kuò)增的實(shí)驗(yàn)室面積、實(shí)驗(yàn)教師人數(shù)等，為學(xué)校進(jìn)一步支持物理實(shí)驗(yàn)中心改革發(fā)展提供依據(jù)。

總之，教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變，需要有全新的視角和極大的勇氣來面對(duì)，才會(huì)使這一改革井然有序，銜接工作做好[4]。

[1]國(guó)家教育委員會(huì).關(guān)于進(jìn)一步深化高等理科教學(xué)改革的若干意見[EB∕OL].人民網(wǎng)，1996-01-25.

[2]毛愛華，等.理科大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)基地建設(shè)實(shí)踐[J].中國(guó)冶金教育，2012，（3）：43-45.

[3]李彪.適應(yīng)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育的模塊化教學(xué)計(jì)劃體系[J].中國(guó)遠(yuǎn)程教育，2000，（3）：34-36，64.

[4]余志強(qiáng).模塊化教學(xué)模式在專業(yè)課程教學(xué)中的探索[Z].

G642.4

A

1674-9324（2014）35-0241-02

毛愛華，女，山東濰坊人，內(nèi)蒙古科技大學(xué)教授，從事物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革工作。