實驗助教制應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式初步探索
——以普通物理演示實驗為例

錢 錚 施盛威 李成金 鄒麗新

(蘇州大學(xué)文正學(xué)院，江蘇 蘇州 215100)

實踐動手能力是應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)工作的核心,應(yīng)用型本科高校應(yīng)緊緊圍繞這個核心開展課程教學(xué)改革工作．《普通物理》是工科專業(yè)重要的學(xué)科基礎(chǔ)課程,其課程質(zhì)量直接關(guān)系到專業(yè)能力的培養(yǎng)．本著“提高課程質(zhì)量,強(qiáng)化理論與應(yīng)用相結(jié)合”教改目標(biāo),把課堂演示實驗納入課程教學(xué)大綱．通過選拔優(yōu)秀本科生擔(dān)任演示實驗助教的嘗試,不僅較好地推動了課程教學(xué)改革,而且有效地培養(yǎng)了學(xué)生實踐動手能力．

1 明確辦學(xué)定位與培養(yǎng)目標(biāo),強(qiáng)化理論與應(yīng)用相結(jié)合

應(yīng)用型本科高校的培養(yǎng)目標(biāo)是具有一定科學(xué)素養(yǎng)的應(yīng)用型人才．在工程教育認(rèn)證和新工科概念的背景下,面向應(yīng)用型人才培養(yǎng)的培養(yǎng)計劃、課程設(shè)置以及培養(yǎng)方法與途徑等,均需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整．在調(diào)整中不僅要考慮學(xué)科體系,也要遵守技術(shù)邏輯,更要強(qiáng)調(diào)知識的應(yīng)用性．強(qiáng)化理論教學(xué)與應(yīng)用能力培養(yǎng)相結(jié)合的教學(xué)理念．調(diào)研發(fā)現(xiàn),當(dāng)前國內(nèi)外眾多本科院校,大致可分為3類: (1) 學(xué)術(shù)型(研究型)院校; (2) 應(yīng)用型院校; (3) 職業(yè)型院校．前者,即學(xué)術(shù)型院校,是從傳統(tǒng)院校傳承下來的．主要培養(yǎng)科學(xué)家、思想家等學(xué)術(shù)精英,屬于精英式教育．其課程體系帶有明顯的學(xué)科邏輯體系．強(qiáng)調(diào)知識體系的全面性、縱深性．要求學(xué)生不僅要知其然,也要知其所以然;不僅具有學(xué)科內(nèi)的問題解決能力,也應(yīng)具備解決相關(guān)問題的能力．后者,即職業(yè)型院校,大部分大中?；蚵殬I(yè)技校,帶有明顯的職業(yè)技能培養(yǎng)風(fēng)格．其培養(yǎng)目標(biāo)是具有基本的科學(xué)素養(yǎng),掌握某門技術(shù)或技能的一線技術(shù)員或操作工．其課程設(shè)置既有一點學(xué)科體系,更強(qiáng)調(diào)職業(yè)技術(shù),應(yīng)主要遵循技術(shù)邏輯體系．學(xué)生在學(xué)習(xí)中只需知其然,不必關(guān)注所以然．而介于他們之間的應(yīng)用型院校的培養(yǎng)目標(biāo)是:具有一定科學(xué)素養(yǎng),掌握相關(guān)技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用,并具有一定解決實際問題能力的企業(yè)高級技術(shù)員．其課程設(shè)置應(yīng)保持學(xué)科的基本框架或體系,還要把應(yīng)用技術(shù)放在重要的位置．即把學(xué)科邏輯體系與技術(shù)邏輯體系相融合．在既懂技術(shù)又具有一定的學(xué)科素養(yǎng)的情況下,才能解決相應(yīng)的技術(shù)問題,并進(jìn)行一定程度的技術(shù)改進(jìn)與創(chuàng)新．在課程設(shè)置與培養(yǎng)模式方面應(yīng)強(qiáng)化理論與應(yīng)用相結(jié)合．因此,應(yīng)用技術(shù)型院校在制定培養(yǎng)方案和課程體系時,應(yīng)在保留學(xué)科基本框架的基礎(chǔ)上,強(qiáng)調(diào)相關(guān)的應(yīng)用技術(shù)的學(xué)習(xí)與訓(xùn)練．在培養(yǎng)方案中劃出一定學(xué)分,開設(shè)必要的實踐課程．并在時間、空間以及設(shè)備方面予以保證．

為確保在課程教學(xué)中強(qiáng)化理論與應(yīng)用的結(jié)合,尤其是與實踐相結(jié)合,需在教學(xué)大綱中明確規(guī)定相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、課時數(shù)以及實施途徑．例如,我院在普通物理課程教學(xué)中明確地要求,教師必須在課堂上做演示實驗,并適當(dāng)介紹物理學(xué)在應(yīng)用技術(shù)中的應(yīng)用,同時輔助以必要的管理手段．

2 實施課堂演示實驗與實踐模擬,以情景創(chuàng)設(shè)激發(fā)師生的教學(xué)積極性

演示實驗與情景模擬是課堂教學(xué)的重要手段,尤其是物理學(xué)科有大量的現(xiàn)象和規(guī)律均可以進(jìn)行演示．有些實驗是專門設(shè)計開發(fā)的,有些實驗是日常生活中常見的有趣現(xiàn)象,還有些實驗是生產(chǎn)中、科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用實例．為了創(chuàng)設(shè)一些真實的物理情景,我院的普通物理演示創(chuàng)新實驗恢復(fù)重建已經(jīng)4年了．該實驗室有數(shù)百件儀器設(shè)備,基本能夠滿足全院理工科演示實驗教學(xué)任務(wù)．此外,該實驗室還是演示實驗設(shè)備的維修、演示實驗的創(chuàng)新開發(fā)實驗室．4年來,師生們一起合作不僅保證了設(shè)備的教學(xué)需求,還開發(fā)了創(chuàng)新演示實驗設(shè)備10多套．這些實驗設(shè)備,一方面使抽象難懂的問題形象化、直觀化,并驗證規(guī)律,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,從而提高了課堂教學(xué)質(zhì)量．另一方面,在日常生活、科研生產(chǎn)中的一些例子也展示了物理學(xué)的理論知識在實踐中的作用,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性與信心．由于重要的規(guī)律和現(xiàn)象有實驗演示的支撐,學(xué)生有興趣,反過來也激發(fā)了任課教師的教學(xué)積極性．學(xué)生的樂學(xué),教師的樂教,師生之間的互動、相互激發(fā),形成了積極課堂氛圍的良性循環(huán)．廣大師生均享受了良好的教學(xué)過程．

課堂教學(xué)是人才培養(yǎng)的主要場所,無論是理論課教學(xué)還是實踐能力培養(yǎng)都是如此．現(xiàn)代的學(xué)校教育與傳統(tǒng)的師徒、私塾以及學(xué)堂存在著一定的差別．首先是教育的方式和受教育面．傳統(tǒng)的教育方式有口口相傳,衣缽傳承,以及廳堂念誦．而現(xiàn)代的學(xué)校教育則是班、年級制．班級制中,小班人數(shù)在30人左右,大班人數(shù)可達(dá)100～200,甚至更多．顯然班、年級制,受教育面方面較傳統(tǒng)方式更廣．為了培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力,學(xué)校建設(shè)了若干實訓(xùn)基地,教師通過現(xiàn)場的模擬,創(chuàng)設(shè)一些情景進(jìn)行實踐教學(xué)．在教師的示范和直接指導(dǎo)下,學(xué)生通過實踐、模擬,體驗了真實情景．顯然,在第一課堂中進(jìn)行的實踐實訓(xùn)課程,其特點是:課程內(nèi)容比較系統(tǒng)、完整,并且教學(xué)效率高．師生在這種實踐、模擬中,輕松愉快地完成教學(xué)任務(wù)．提高了教與學(xué)的積極性,也有利于實踐能力的培養(yǎng)．

3 推廣本科生助教制,培養(yǎng)應(yīng)用型本科人才

實驗輔助人員是教師的重要助手,也是實驗儀器設(shè)備能夠正常運(yùn)行的保證．一方面,任課教師往往對實驗設(shè)備不熟悉,實驗操作也不夠嫻熟．另一方面,有些實驗設(shè)備較多、較重,單靠教師搬運(yùn)有一些困難,而沒有經(jīng)過培訓(xùn)的學(xué)生搬運(yùn)儀器,容易造成損壞,不僅影響演示效果,同時又造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失．

由于演示實驗室沒有專職實驗員,在學(xué)院政策的指導(dǎo)下,實驗室實施了學(xué)生兼職實驗助教制度．任課教師或課程建設(shè)負(fù)責(zé)人,在日常教學(xué)過程中從大一、大二學(xué)生中,物色品學(xué)兼優(yōu)、具有較強(qiáng)實踐動手能力,且喜歡動手實踐的學(xué)生,在自愿的情況下選拔為實驗助教．他們的主要職責(zé)是: (1) 維護(hù)演示實驗設(shè)備,使之保持正常工作狀態(tài); (2) 幫助教師搬運(yùn)實驗設(shè)備,并進(jìn)行調(diào)試．對于有興趣、有能力的學(xué)生,參加如下的日常活動: 在現(xiàn)有基礎(chǔ)上,改進(jìn)實驗設(shè)備; 適當(dāng)進(jìn)行演示實驗創(chuàng)新活動并參加各類創(chuàng)新實驗比賽; 從事網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的開發(fā)與日常維護(hù)．

實驗助教不僅是一個勤工儉學(xué)的崗位,也具有一定的專業(yè)性．在管理方面、選拔方面,不僅要考查學(xué)生的學(xué)習(xí)成績,更要考察其實踐動手能力．實驗室需要的不是一個簡單實驗儀器搬運(yùn)工,而是有志于通過這項工作,鍛煉并提高實踐動手能力的人．在教師的指導(dǎo)下,學(xué)生通過業(yè)余時間在實驗室值班,調(diào)試儀器設(shè)備,改進(jìn)、創(chuàng)新實驗．同時學(xué)習(xí)、應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù),特別是利用移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開發(fā)網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)資源．這些實踐活動不僅增加了實踐動手機(jī)會,拓寬了實踐實訓(xùn)的時間和空間,還將掌握的實踐技能、信息技術(shù)應(yīng)用到了實踐中．此外,在這項日常工作中,學(xué)生不僅要跟儀器設(shè)備打交道,也要跟相關(guān)師生打交道,從而在動手實踐能力得到提高的同時,也提高了為人處世能力．且在頂崗工作中又增加了崗位責(zé)任感．因此,實驗助教制踐行了學(xué)校的立德樹人工作．

目前的在校本科生大部分是獨生子女,是家庭的中心．入學(xué)前他們幾乎很少進(jìn)行家務(wù)勞動,參加的社會實踐工作也較少．此外,由于中學(xué)應(yīng)試教育的影響,實驗動手能力的培養(yǎng)容易被忽視,他們當(dāng)中具有動手能力的學(xué)生不多．盡管被選為實驗助教的學(xué)生有一定的實踐能力和興趣,但是難以勝任加工、調(diào)試工作．為此,有動手能力的教師們主動承擔(dān)起培養(yǎng)學(xué)生的工作．像師徒一樣,手把手傳授技能,發(fā)揚(yáng)衣缽傳承的傳統(tǒng)．

普通物理演示創(chuàng)新實驗室擁有一些必要的加工設(shè)備．如,低頻信號發(fā)生器,各類電源,電鉆,角磨機(jī)等機(jī)電設(shè)備．對于學(xué)生來說,這些設(shè)備都比較陌生．使用起來具有一定的危險,因此,學(xué)生一定要在教師的指導(dǎo)、監(jiān)護(hù)下,嘗試、熟悉這些動力機(jī)械．經(jīng)過了近3年的培養(yǎng)、實踐,目前已經(jīng)有多名助教掌握了基本儀器與機(jī)電設(shè)備的使用,有幾名學(xué)生已成為技術(shù)能手．他們正在通過學(xué)弟、學(xué)妹將自己的技能向下傳承．

興趣是最好的老師,熱愛是最強(qiáng)的動力．人才的培養(yǎng)不是一蹴而就的,是一個持續(xù)的系統(tǒng)工程．物理學(xué)是理工科的基礎(chǔ)課,實驗助教大都來自電子、測控、光電、能源與動力以及新能源材料等工科專業(yè),盡管物理實驗儀器與某些專業(yè)有點關(guān)系,但關(guān)系不大．能夠承擔(dān)物理演示實驗的助教工作的學(xué)生,一定是既喜歡物理,又喜歡動手的學(xué)生．自物理演示創(chuàng)新實驗室恢復(fù)重建以來,先后有10多名學(xué)生擔(dān)當(dāng)助教．他們非常喜歡物理和實驗,對助教工作非常熱愛,只要教師或?qū)W生有需求,在沒課的情況下,他們隨叫隨到．盡管他們在實驗室里花費了大量時間,但反而促進(jìn)他們提高了學(xué)習(xí)效率．常常是學(xué)生們甜美入睡的時候,他們還在學(xué)習(xí)和工作．

這些助教把實驗室安排得井井有條,幾乎所有的儀器都非常熟悉．不僅圓滿完成了助教任務(wù),還努力專研實驗創(chuàng)新．尤其可貴的是:為了彌補(bǔ)實驗設(shè)備、加工設(shè)備以及材料的不足,他們開動腦筋想辦法．沒有專門的加工設(shè)備,用其它設(shè)備代替,甚至土法上馬;沒有配件和材料去報廢的儀器設(shè)備中去找、去拆,甚至他們滿校園里邊找可以利用的廢舊物品．由于沒有專用的加工設(shè)備而用其它工具代替時,經(jīng)常需要幾個學(xué)生的一起協(xié)助．有時缺乏材料或零配件,他甚至?xí)约撼鲑Y去購買．通過這些工作,不僅提高了學(xué)生們分析問題、解決問題的能力和方法,更培養(yǎng)了他們堅忍不拔、勤儉節(jié)約以及團(tuán)結(jié)協(xié)作的優(yōu)秀品質(zhì)．從這個環(huán)節(jié)上貫徹了應(yīng)用型人才培養(yǎng)的辦學(xué)目標(biāo)．

4 將助教工作與專業(yè)技能培養(yǎng)相融合,人才培養(yǎng)初見成效

應(yīng)用型人才培養(yǎng)是一項系統(tǒng)工程,既要考慮通用技能培養(yǎng),更要重視專業(yè)技能的培養(yǎng)．盡管課程助教在物理實驗中動手能力可以得到一定的鍛煉和提高,也為教師分擔(dān)了一些工作,但是其專業(yè)技能培養(yǎng)更要引起重視,以防誤人子弟．因此教師應(yīng)該為學(xué)生選擇合適的項目,以項目為牽引,促進(jìn)學(xué)生的專業(yè)技能培養(yǎng)與提高．所謂合適的項目是指把物理實驗與專業(yè)相融合的項目,在從事物理創(chuàng)新實驗研究的同時發(fā)展專業(yè)技能．比如,共振演示儀的數(shù)字化研究,是在共振演示儀的基礎(chǔ)上,加裝光電控制．既實現(xiàn)了共振現(xiàn)象的定量演示,又使光電專業(yè)學(xué)生的專業(yè)技能得到的提高;在傅科擺實驗項目中,通過模仿人類蕩秋千,利用光電門、嵌入式系統(tǒng)等專業(yè)技術(shù),達(dá)到阻尼振動系統(tǒng)能量補(bǔ)充的目的;在音樂風(fēng)鈴實驗的測量與仿真研究,是在聲學(xué)演示儀器的基礎(chǔ)上,通過加裝應(yīng)變傳感器來實現(xiàn)在鋼管中形成駐波時的應(yīng)力分布測量,同時使用MATLAB對駐波進(jìn)行仿真．這些項目由測控、電子以及光電專業(yè)的學(xué)生合作完成,使他們的光電控制、測量以及仿真技能得到鍛煉．而一套波動光學(xué)集成演示儀的開發(fā),不僅鍛煉了學(xué)生的機(jī)械加工與調(diào)試能力,同時也培養(yǎng)了他們結(jié)構(gòu)設(shè)計能力．上述項目均是在考慮物理實驗與專業(yè)技能培養(yǎng)相融合情況下確定的．

經(jīng)過近3年的實踐與反思我們?nèi)〉昧巳缦率斋@和體會: (1) 通過實驗助教制,培養(yǎng)了一批實踐動手能力強(qiáng)的核心和骨干,他們中有的學(xué)生已經(jīng)在幫助企業(yè)開發(fā)項目,解決了他們的技術(shù)難題．不僅專業(yè)能力得到了提升,也為學(xué)校和自己帶來了一定的社會效應(yīng)與經(jīng)濟(jì)效益; (2) 由于實驗項目的需要,促使學(xué)生自學(xué)一些課程或技術(shù),如單片機(jī)控制、嵌入式系統(tǒng)、MATLAB、自動控制,模電、數(shù)電,物理光學(xué),波動學(xué)等．由于他們自己先學(xué)先修了這些課程,他們也會成為這些課程的助教和學(xué)習(xí)骨干; (3) 近3年來通過師生共同努力,在省大學(xué)生物理及實驗科技作品創(chuàng)新大賽中獲得8個二等獎,7個三等獎; (4) 助教們不僅保障了常規(guī)實驗儀器的正常使用,而且還開發(fā)了效果非常好的波動光學(xué)、振動和波演示儀,受到了廣大任課教師的好評．同時他們還獲得了四項實用新型國家專利的授權(quán); (5) 俗話說:沒有實驗的理論是空洞的,沒有理論的實驗是盲目的．在從事實驗研究的同時,也加深了理論研究．3年來,以學(xué)生為第一作者,在理科核心期刊發(fā)表了3篇論文; (6) 物理實驗助教、創(chuàng)新實驗協(xié)會、電子技術(shù)協(xié)會等核心成員的工作業(yè)績,在學(xué)生中產(chǎn)生了積極的影響,如今一批批學(xué)生主動走進(jìn)了實驗室、實訓(xùn)基地,鍛煉動手能力,踐行著工匠精神．只要適當(dāng)引導(dǎo),應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)一定會達(dá)成．