應(yīng)用技術(shù)型高校物理實(shí)驗(yàn)分級(jí)分類教學(xué)模式的探索與實(shí)踐*

王平霞 趙海軍（蘭州理工大學(xué)技術(shù)工程學(xué)院）

為了培養(yǎng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的應(yīng)用技術(shù)型高級(jí)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(shí)力和社會(huì)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(biāo)。我校作為甘肅省首批轉(zhuǎn)型試點(diǎn)高校之一，在培養(yǎng)方案的制定、培養(yǎng)目標(biāo)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(shí)驗(yàn)作為大學(xué)生首次接觸到的最基礎(chǔ)的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，其教學(xué)建設(shè)和改革成果對(duì)推動(dòng)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(shí)現(xiàn)應(yīng)用技術(shù)型人才培養(yǎng)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[1]。

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是對(duì)工科專業(yè)學(xué)生進(jìn)行工程實(shí)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(duì)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(jìn)教育理念的發(fā)展，現(xiàn)行大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)初期盲目追求開放式教學(xué)，對(duì)于自學(xué)能力差、主動(dòng)性不強(qiáng)的學(xué)生，短時(shí)間內(nèi)很難進(jìn)入自主實(shí)驗(yàn)的狀態(tài)[2]。實(shí)驗(yàn)教材對(duì)實(shí)驗(yàn)過程描述得過于詳細(xì)，學(xué)生只需要逐步進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(dòng)性[4]。因此，改革大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)于適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、踐行先進(jìn)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(shí)驗(yàn)的教學(xué)，通過幾年的探索和實(shí)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(biāo)，構(gòu)建了分級(jí)分類實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，取得較好的教學(xué)效果。

一 構(gòu)建分級(jí)教學(xué)體系

組織分級(jí)教學(xué)的前提是承認(rèn)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(shí)際制定教學(xué)目標(biāo)、設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容、調(diào)整教學(xué)進(jìn)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(qiáng)化教與學(xué)的針對(duì)性，落實(shí)因材施教的教學(xué)原則[5]。分級(jí)教學(xué)中的層級(jí)設(shè)計(jì)充分考慮學(xué)生認(rèn)知水平的差異，根據(jù)人的認(rèn)知規(guī)律將認(rèn)知活動(dòng)劃分為不同的階段，在各階段完成適應(yīng)認(rèn)識(shí)水平的教學(xué)任務(wù)[6]。因此，教學(xué)過程的組織必須從實(shí)際出發(fā)，因材施教，循序漸進(jìn)，才能使存在個(gè)體差異的學(xué)生獲得相應(yīng)的教育。

1 三級(jí)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(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。

第一級(jí)為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，是實(shí)驗(yàn)的入門階段，重在實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范化訓(xùn)練，主要任務(wù)是讓學(xué)生學(xué)會(huì)基本物理量的測(cè)量、掌握主要實(shí)驗(yàn)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(jí)為綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，是實(shí)驗(yàn)的提高階段，重在實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ木C合訓(xùn)練，主要任務(wù)是讓學(xué)生將理論知識(shí)與實(shí)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(jí)為研究創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，是實(shí)驗(yàn)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(shí)主動(dòng)探究物理規(guī)律，積極參與科技創(chuàng)新活動(dòng)。

2 組織實(shí)施

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

第三級(jí)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目面向大學(xué)三四年級(jí)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰^強(qiáng)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(jí)學(xué)生主要開展課外科技創(chuàng)新活動(dòng)，由學(xué)生自己選題，在實(shí)驗(yàn)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(jìng)賽。實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了一些現(xiàn)代高新技術(shù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)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)龋{入學(xué)?！懂厴I(yè)綜合實(shí)踐》大項(xiàng)目面向四年級(jí)學(xué)生開設(shè)，由學(xué)生報(bào)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(jì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行探索研究。

二 分類設(shè)置實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

在基礎(chǔ)課程的教學(xué)中，要調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性需解決學(xué)生的普遍疑問：“學(xué)這門課有沒有用？”，實(shí)驗(yàn)教學(xué)也不例外。因此，根據(jù)工程教育認(rèn)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(diǎn)選開實(shí)驗(yàn)項(xiàng)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(jī)械類，包含機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化、汽車服務(wù)工程、材料成型及其控制工程等機(jī)電結(jié)合的專業(yè)，開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以力學(xué)、電學(xué)、波動(dòng)光學(xué)實(shí)驗(yàn)為主。

2 土木類，包含土木工程、給排水科學(xué)與工程、測(cè)繪工程等專業(yè)，以力學(xué)和光學(xué)實(shí)驗(yàn)為主，由于土木類專業(yè)涉及測(cè)量實(shí)習(xí)較多，光學(xué)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)加強(qiáng)幾何光學(xué)部分的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

3 電氣信息類，包含電氣工程及其自動(dòng)化、電子信息工程、物聯(lián)網(wǎng)工程等專業(yè)，以電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)為主，輔以光纖信號(hào)傳輸、光伏發(fā)電等專業(yè)性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)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(shí)驗(yàn)為主。

按照專業(yè)分類設(shè)置實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，在基礎(chǔ)課程教學(xué)中引入專業(yè)教育意識(shí)，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(qiáng)化了理論依據(jù)、奠定了實(shí)踐基礎(chǔ)。

三 突出工程實(shí)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(dòng)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(dòng)性的主動(dòng)力[11]。因此，根據(jù)物理學(xué)科特點(diǎn)，本著培養(yǎng)應(yīng)用技術(shù)型人才的理念，堅(jiān)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(shí)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(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書時(shí)，通過閱讀材料讓學(xué)生從閱讀教材時(shí)，感受實(shí)驗(yàn)原理、儀器的實(shí)際應(yīng)用，從而能自覺、自愿地參與實(shí)驗(yàn)；二是開發(fā)拓展實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，是每個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)均與前沿應(yīng)用相聯(lián)系；三是提高綜合性實(shí)驗(yàn)和新技術(shù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目比例。

四 實(shí)踐效果

近三年，我校實(shí)施了物理實(shí)驗(yàn)分級(jí)分類教學(xué)體系的改革與實(shí)踐。改革實(shí)驗(yàn)體系以來，學(xué)生主動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的積極性明顯增強(qiáng)，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(jí)以上學(xué)科競(jìng)賽、科技創(chuàng)新活動(dòng)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(jí)分類教學(xué)改革的做法是值得肯定和宣傳推廣的。因此，實(shí)施分級(jí)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?shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新意識(shí)強(qiáng)”的應(yīng)用技術(shù)型人才培養(yǎng)目標(biāo)。

總之，先進(jìn)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(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)了學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的積極性和主動(dòng)性，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)起到了積極作用。分級(jí)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(gè)問題，必可取得教育教學(xué)的成功。