應(yīng)用技術(shù)型高校物理實驗分級分類教學(xué)模式的探索與實踐

王平霞　趙海軍

[摘 要] 針對應(yīng)用技術(shù)型高校人才培養(yǎng)目標，結(jié)合大學(xué)物理實驗教學(xué)現(xiàn)狀，以因材施教教學(xué)原則、工程教育認證理念、OBE教育模式改革為理論依據(jù)，探索符合應(yīng)用型人才培養(yǎng)要求的分級分類實驗教學(xué)模式。經(jīng)過實踐檢驗，表明此教學(xué)模式在培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力、創(chuàng)新能力等方面具有積極的作用。

[關(guān)鍵詞] 應(yīng)用技術(shù)型高校；物理實驗；教學(xué)模式

[中圖分類號] G642 [文獻標志碼] A [文章編號] 1008-2549（2019） 05-0090-02

為了培養(yǎng)經(jīng)濟社會發(fā)展需要的應(yīng)用技術(shù)型高級專業(yè)人才，國家正引導(dǎo)一批非研究型普通本科高校向應(yīng)用技術(shù)型轉(zhuǎn)型。這將為地方性普通本科院校如何通過轉(zhuǎn)型發(fā)展來提高綜合辦學(xué)實力和社會服務(wù)能力提出了新的要求，在發(fā)展方向和發(fā)展方式等方面確立了新的目標。我校作為甘肅省首批轉(zhuǎn)型試點高校之一，在培養(yǎng)方案的制定、培養(yǎng)目標的定位、教學(xué)體系的建設(shè)和課程內(nèi)容的改革等方面努力探索，開展了大量創(chuàng)新工作，力求適應(yīng)應(yīng)用技術(shù)型高校轉(zhuǎn)型的需要。大學(xué)物理實驗作為大學(xué)生首次接觸到的最基礎(chǔ)的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，其教學(xué)建設(shè)和改革成果對推動后續(xù)課程改革能夠起到重要的引領(lǐng)示范作用，為全面實現(xiàn)應(yīng)用技術(shù)型人才培養(yǎng)奠定堅實的基礎(chǔ)[1]。

大學(xué)物理實驗是對工科專業(yè)學(xué)生進行工程實踐訓(xùn)練的基礎(chǔ)，是提高學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的核心基礎(chǔ)課程，對學(xué)生掌握科學(xué)思想方法、培養(yǎng)創(chuàng)新能力和探索精神有重要的作用。隨著現(xiàn)代先進教育理念的發(fā)展，現(xiàn)行大學(xué)物理實驗課程的教學(xué)模式已不能很好地適應(yīng)高校應(yīng)用技術(shù)型轉(zhuǎn)型的需要。實驗初期盲目追求開放式教學(xué)，對于自學(xué)能力差、主動性不強的學(xué)生，短時間內(nèi)很難進入自主實驗的狀態(tài)[2]。實驗教材對實驗過程描述得過于詳細，學(xué)生只需要逐步進行實驗驗證就可以了，不利于培養(yǎng)學(xué)生的自主研究能力和探究精神[3]。傳統(tǒng)教學(xué)模式忽視了學(xué)生的學(xué)習(xí)層次和專業(yè)需求，在一定程度上，制約了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性[4]。因此，改革大學(xué)物理實驗教學(xué)對于適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展、踐行先進教學(xué)理念和應(yīng)用技術(shù)型高校轉(zhuǎn)型具有重要意義。我校大學(xué)物理實驗的教學(xué)，通過幾年的探索和實踐，以“因材施教”教學(xué)理念為根本，以培養(yǎng)應(yīng)用技術(shù)型人才為目標，構(gòu)建了分級分類實驗教學(xué)體系，取得較好的教學(xué)效果。

一 構(gòu)建分級教學(xué)體系

組織分級教學(xué)的前提是承認學(xué)生身心發(fā)展的差異化，并在“以學(xué)生為中心”的教育理念下，根據(jù)學(xué)生實際制定教學(xué)目標、設(shè)計教學(xué)內(nèi)容、調(diào)整教學(xué)進程、轉(zhuǎn)變教學(xué)方式，促使教師制定適合學(xué)生的教學(xué)方案，引導(dǎo)學(xué)生制定適合自己的學(xué)習(xí)方案，以求強化教與學(xué)的針對性，落實因材施教的教學(xué)原則[5]。分級教學(xué)中的層級設(shè)計充分考慮學(xué)生認知水平的差異，根據(jù)人的認知規(guī)律將認知活動劃分為不同的階段，在各階段完成適應(yīng)認識水平的教學(xué)任務(wù)[6]。因此，教學(xué)過程的組織必須從實際出發(fā)，因材施教，循序漸進，才能使存在個體差異的學(xué)生獲得相應(yīng)的教育。

1 三級教學(xué)體系

通過整合教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化資源配置，科學(xué)合理地構(gòu)建三級實驗教學(xué)體系。

第一級為驗證性實驗項目，是實驗的入門階段，重在實驗操作的規(guī)范化訓(xùn)練，主要任務(wù)是讓學(xué)生學(xué)會基本物理量的測量、掌握主要實驗儀器的操作方法、練習(xí)數(shù)據(jù)處理和誤差分析的方法[7]。

第二級為綜合設(shè)計性實驗項目，是實驗的提高階段，重在實驗?zāi)芰Φ木C合訓(xùn)練，主要任務(wù)是讓學(xué)生將理論知識與實踐結(jié)合起來，培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力[8]。

第三級為研究創(chuàng)新性實驗項目，是實驗的創(chuàng)新階段，重在科創(chuàng)能力的引導(dǎo)性訓(xùn)練，主要任務(wù)是讓學(xué)生利用所學(xué)知識主動探究物理規(guī)律，積極參與科技創(chuàng)新活動。

2 組織實施

前兩級實驗項目面向大學(xué)一二年級學(xué)生開設(shè)，授課時間由實驗室統(tǒng)籌管理，實驗項目由學(xué)生自由選擇。其中完成第一級實驗項目的學(xué)時占課程總學(xué)時的20%～40%，完成第二級實驗項目的學(xué)時占課程總學(xué)時的60%～80%，具體比例由指導(dǎo)老師考核學(xué)生的實際實驗?zāi)芰蠼ㄗh學(xué)生自行確定，在保證每個學(xué)生所修實驗項目總學(xué)時相同的情況下，充分考慮學(xué)生的個體差異和選擇權(quán)利。

第三級實驗項目面向大學(xué)三四年級實驗?zāi)芰^強的部分學(xué)生開設(shè)，采用開放式教學(xué)管理[9-10]。其中三年級學(xué)生主要開展課外科技創(chuàng)新活動，由學(xué)生自己選題，在實驗室的幫助指導(dǎo)下完成，并擇優(yōu)推薦“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽。實驗室開發(fā)了一些現(xiàn)代高新技術(shù)實驗項目，如傳感器技術(shù)、全息照相技術(shù)、超聲波技術(shù)、核磁共振、激光掃描成像、微波傳輸?shù)?，納入學(xué)?！懂厴I(yè)綜合實踐》大項目面向四年級學(xué)生開設(shè)，由學(xué)生報名、教師選拔的程序雙向選擇，最終選定的學(xué)生在教師指導(dǎo)下自主設(shè)計實驗方案進行探索研究。

二 分類設(shè)置實驗項目

在基礎(chǔ)課程的教學(xué)中，要調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性需解決學(xué)生的普遍疑問：“學(xué)這門課有沒有用？”，實驗教學(xué)也不例外。因此，根據(jù)工程教育認證理念，在課程定位上應(yīng)滿足各專業(yè)畢業(yè)生能力需求；依據(jù)OBE（Outcomes-based Education，即：以結(jié)果為導(dǎo)向）教育模式，在課程內(nèi)容的設(shè)置上應(yīng)使課程教學(xué)能夠有效支撐專業(yè)教學(xué)。具體來說，就是按照學(xué)科性質(zhì)劃分專業(yè)大類，并根據(jù)各專業(yè)類別的特點選開實驗項目。我校是典型的工科院校，主要專業(yè)可以劃分出四大類別：

1 機械類，包含機械設(shè)計制造及其自動化、汽車服務(wù)工程、材料成型及其控制工程等機電結(jié)合的專業(yè)，開設(shè)的實驗項目以力學(xué)、電學(xué)、波動光學(xué)實驗為主。

2 土木類，包含土木工程、給排水科學(xué)與工程、測繪工程等專業(yè)，以力學(xué)和光學(xué)實驗為主，由于土木類專業(yè)涉及測量實習(xí)較多，光學(xué)實驗中應(yīng)加強幾何光學(xué)部分的實驗教學(xué)。

3 電氣信息類，包含電氣工程及其自動化、電子信息工程、物聯(lián)網(wǎng)工程等專業(yè)，以電磁學(xué)實驗為主，輔以光纖信號傳輸、光伏發(fā)電等專業(yè)性較強的實驗項目。

4 食品化工類，包含食品科學(xué)與工程、食品質(zhì)量與安全、化學(xué)工程與工藝等專業(yè)，以熱學(xué)、幾何光學(xué)實驗為主。

按照專業(yè)分類設(shè)置實驗項目，在基礎(chǔ)課程教學(xué)中引入專業(yè)教育意識，將物理學(xué)與工程應(yīng)用背景相結(jié)合，為專業(yè)課的學(xué)習(xí)強化了理論依據(jù)、奠定了實踐基礎(chǔ)。

三 突出工程實際應(yīng)用

在教學(xué)過程中，學(xué)生“不知道為什么學(xué)， 學(xué)了有什么用”是普遍存在的現(xiàn)象，也是學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)原動力的主要原因。因此，“學(xué)以致用”是激發(fā)學(xué)生內(nèi)在學(xué)習(xí)積極性、主動性的主動力[11]。因此，根據(jù)物理學(xué)科特點，本著培養(yǎng)應(yīng)用技術(shù)型人才的理念，堅持“經(jīng)典與現(xiàn)代相結(jié)合，基礎(chǔ)與前沿相結(jié)合，學(xué)科內(nèi)涵與學(xué)科外延相結(jié)合，物理原理與工程技術(shù)相結(jié)合，物理知識結(jié)構(gòu)與解決問題方法相結(jié)合”的思路，突出物理學(xué)原理在工程技術(shù)中的應(yīng)用案例式教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[12]。一是在編寫實驗指導(dǎo)書時，通過閱讀材料讓學(xué)生從閱讀教材時，感受實驗原理、儀器的實際應(yīng)用，從而能自覺、自愿地參與實驗；二是開發(fā)拓展實驗項目，是每個基礎(chǔ)實驗均與前沿應(yīng)用相聯(lián)系；三是提高綜合性實驗和新技術(shù)實驗項目比例。

四 實踐效果

近三年，我校實施了物理實驗分級分類教學(xué)體系的改革與實踐。改革實驗體系以來，學(xué)生主動參與實驗教學(xué)的積極性明顯增強，學(xué)生的學(xué)習(xí)成績中優(yōu)秀、良好的比例逐年提高，不及格的學(xué)生人數(shù)大大減少。學(xué)生參加省級以上學(xué)科競賽、科技創(chuàng)新活動取得了優(yōu)異成績，學(xué)生的學(xué)習(xí)滿意度大大提高。這些成績表明因材施教的分級分類教學(xué)改革的做法是值得肯定和宣傳推廣的。因此，實施分級分類教學(xué)體系改革，充分體現(xiàn)了“以學(xué)生為中心”的理念和我?！皩嵺`能力強、創(chuàng)新意識強”的應(yīng)用技術(shù)型人才培養(yǎng)目標。

總之，先進的教學(xué)模式是提高教學(xué)質(zhì)量的根本保證。通過改革教學(xué)體系、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，增強了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)了學(xué)生參與實驗的積極性和主動性，對培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新意識起到了積極作用。分級教學(xué)解決了因材施教問題，分類教學(xué)解決了學(xué)以致用問題，在任何課程的教學(xué)過程中，若能很好解決這兩個問題，必可取得教育教學(xué)的成功。

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（責任編輯： 張宏玉）