淺談電子信息類專業(yè)大學(xué)物理實驗的教學(xué)改革

貴州民族大學(xué)機械電子工程學(xué)院 普天堯

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的到來，其相關(guān)產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟迅速發(fā)展，社會對電子信息專業(yè)人才的質(zhì)量要求不斷增加，如何培養(yǎng)專業(yè)扎實、業(yè)務(wù)出色，能夠適應(yīng)社會競爭的電子信息類人才成為當(dāng)前高等教育的一個重要課題。大學(xué)物理實驗作為理工科專業(yè)的公共課程[1]，是高校學(xué)生接受系統(tǒng)實驗方法和技能訓(xùn)練的開端[2]，是后續(xù)實驗、實踐課程的鋪墊，它在高校培養(yǎng)工程應(yīng)用型人才方面扮演著重要角色。開設(shè)大學(xué)物理實驗課程的意義在于培養(yǎng)學(xué)生的基本實驗操作技能，提高學(xué)生分析、解決實際問題的能力。傳統(tǒng)的大學(xué)物理實驗教學(xué)內(nèi)容對學(xué)科專業(yè)不作區(qū)分，與專業(yè)需求及后續(xù)課程聯(lián)系不大，這樣的教學(xué)設(shè)置一方面對專業(yè)技能的學(xué)習(xí)幫助有限，并且容易使得學(xué)生缺乏動力，僅僅為了混學(xué)分而敷衍了事，無法實現(xiàn)提升學(xué)生綜合能力的目標，從而收獲較為滿意的教學(xué)效果。因此，大學(xué)物理實驗課程教學(xué)內(nèi)容的安排、教學(xué)模式的選擇需要結(jié)合不同專業(yè)的具體需求。

針對電子信息類專業(yè)的自身特色及我院相關(guān)專業(yè)的實際情況，本文就大學(xué)物理實驗課程的教學(xué)改革提出如下建議：

1.調(diào)整實驗項目，增設(shè)綜合性、設(shè)計性實驗

大學(xué)物理實驗項目可以分為基礎(chǔ)性實驗、綜合性實驗及設(shè)計性實驗三種類型。開設(shè)基礎(chǔ)性實驗的目的在于加深學(xué)生對相關(guān)物理概念的認知，同時培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實驗的基本素養(yǎng)，其內(nèi)容主要包括經(jīng)典物理定律的驗證及部分物理量的測量。基礎(chǔ)性實驗在目前的大學(xué)物理實驗教學(xué)中所占比重較大，其中不乏與具體專業(yè)關(guān)聯(lián)程度較低的實驗內(nèi)容。結(jié)合我院電子信息類專業(yè)開設(shè)的主要課程，例如模擬電路、數(shù)字電路、電子電路EDA技術(shù)、傳感器技術(shù)、信號與系統(tǒng)分析及通信原理等，為了更好地與此類專業(yè)課程銜接，可適當(dāng)?shù)貙A(chǔ)性實驗項目進行選擇性壓縮，譬如刪掉部分力熱光學(xué)實驗，而將更多的課時留給綜合性、設(shè)計性實驗。綜合性實驗側(cè)重于不同領(lǐng)域知識、技術(shù)的交叉融合，設(shè)計性實驗則是在明確實驗任務(wù)及要求的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生通過調(diào)研自行設(shè)計方案并加以實現(xiàn)[3]。增設(shè)與專業(yè)知識技能相關(guān)的物理綜合性、設(shè)計性實驗，作為基礎(chǔ)性實驗的補充，不僅可以幫助學(xué)生打通后續(xù)專業(yè)課程與基礎(chǔ)課程之間的通道，同時也有利于培養(yǎng)學(xué)生獨立思考和創(chuàng)造的能力。

我院電子信息類專業(yè)大學(xué)物理實驗課程開設(shè)的時間為大二秋學(xué)期，此時，學(xué)生已具備一定的單片機知識和編程能力，故而我們可以在基礎(chǔ)性物理實驗項目中引入一些單片機和傳感器模塊，既能使實驗內(nèi)容豐富有趣，喚起學(xué)生對學(xué)習(xí)的熱情，又可以聯(lián)系時下熱門的“物聯(lián)網(wǎng)”概念，拓展學(xué)生視野。例如，在“用混合法測量固體比熱容”實驗中，需要等時間間隔對液體溫度進行測量記錄。在綜合設(shè)計性實驗中，學(xué)生則可以使用傳感器獲取溫度變量，并通過對單片機編程實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理，從而實現(xiàn)專業(yè)技能與物理實驗的結(jié)合。

2.改革教學(xué)模式

大學(xué)物理實驗的基本程序通常由以下三個環(huán)節(jié)構(gòu)成：課前預(yù)習(xí)、課上實驗操作及課后數(shù)據(jù)處理，實驗報告寫作[4]。以往的大學(xué)物理實驗教學(xué)中，課堂環(huán)節(jié)主要由教師“主導(dǎo)”，從實驗儀器的準備、實驗原理及注意事項的講解到操作的演示均由教師包辦，這樣的教學(xué)模式，學(xué)生收獲的僅僅是“復(fù)制拷貝”的技能。電子信息類專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)方向主要是硬軟件研發(fā)、測試及運行維護、技術(shù)支持等職位，“復(fù)制拷貝”顯然不能滿足該類工作對人才的要求。故而，在大學(xué)物理實驗教學(xué)中，應(yīng)以學(xué)生為主體，留給學(xué)生更多的自主權(quán)，教師僅扮演引導(dǎo)啟發(fā)的角色，在實驗過程中幫助學(xué)生分析解決疑難問題。

例如，我們可以將基礎(chǔ)性實驗“學(xué)習(xí)使用數(shù)字示波器”修改為綜合設(shè)計性實驗，讓學(xué)生使用單片機完成一個簡易數(shù)字示波器的設(shè)計，并利用該示波器對標準信號進行測量及誤差計算。在這個實踐過程中，教師僅作為顧問，學(xué)生需要完成資料查閱、團隊的合作與分工以及方案的試驗與改進。這樣的教學(xué)模式不僅能讓學(xué)生掌握基本的實驗操作技能，更重要的是可以提升學(xué)生分析解決問題，與人交流溝通的能力，使學(xué)生畢業(yè)后可以更快地適應(yīng)相關(guān)行業(yè)的公司文化，在職場中更好地發(fā)揮自己的優(yōu)勢特長。

3.完善考核機制

大學(xué)物理實驗在我校作為考查科目，目前的考核環(huán)節(jié)包括平時考勤、實驗預(yù)習(xí)、實驗操作及實驗報告四部分。其中預(yù)習(xí)屬于課前行為，教師評分的參考往往只有學(xué)生的預(yù)習(xí)報告，由于存在部分學(xué)生應(yīng)付差事，臨到上課才開始抄寫，對實驗原理、步驟等并未仔細研讀，故而根據(jù)預(yù)習(xí)報告打分的評價方式不夠合理。此外，由于每位教師負責(zé)的學(xué)生人數(shù)較多，因此無法兼顧每位學(xué)生的實驗操作，為了能夠更加科學(xué)、公正地考核學(xué)生實驗完成的情況，促進學(xué)生綜合能力的提升，大學(xué)物理實驗課程的考核機制亟待完善。在實驗教學(xué)過程中，可以增加提問環(huán)節(jié)，用于考查學(xué)生的預(yù)習(xí)質(zhì)量及實驗操作是否符合規(guī)范，并對回答較好的學(xué)生給予獎勵評分。以往的實驗報告評分點主要包括實驗?zāi)康?、儀器用具的型號記錄、實驗內(nèi)容及數(shù)據(jù)處理等，因而時常出現(xiàn)大量“雷同卷”，針對這種現(xiàn)象，教師可以提供一些加分選做思考題，同時加大綜合設(shè)計性實驗所占分值比重，并鼓勵學(xué)生以論文的形式提交實驗成果，以此激勵態(tài)度認真、善于獨立思考的學(xué)生。

4.結(jié)語

傳統(tǒng)的大學(xué)物理實驗教學(xué)與具體專業(yè)學(xué)科之間的聯(lián)系較為薄弱。近年來，伴隨科學(xué)的發(fā)展與技術(shù)的更新，其實驗項目的設(shè)置及教學(xué)模式已無法滿足當(dāng)前應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需求。因而，大學(xué)物理實驗教學(xué)應(yīng)該順應(yīng)教改趨勢，結(jié)合具體專業(yè)的課程設(shè)置和就業(yè)方向等特點，對實驗項目進行調(diào)整，教學(xué)模式予以改進、考核評價制度加以完善。通過教學(xué)改革，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力，加深學(xué)生對實驗課程的重視程度，提升學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新意識，從而實現(xiàn)培養(yǎng)符合時代需求的創(chuàng)新型應(yīng)用人才的目標。