以“四維”能力導(dǎo)向的應(yīng)用型本科院校大學(xué)物理及實(shí)驗(yàn)課教學(xué)模式的創(chuàng)新與實(shí)踐

摘 要 本文針對培養(yǎng)“應(yīng)用型人才”的教學(xué)目標(biāo)，本文提出了以“四維”能力為導(dǎo)向的大學(xué)物理及實(shí)驗(yàn)課程改革的思路，構(gòu)建了“四位一體”循序漸進(jìn)的課程體系，實(shí)行分層次、分級的教學(xué)模式，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行模塊化、分層次重構(gòu)，采用“問題+研究性”教學(xué)方式，為探索出有一定特色的應(yīng)用型本科院校大學(xué)物理及實(shí)驗(yàn)課程的建設(shè)之路作出有益的嘗試。近年來，我們進(jìn)行了基于“四維”能力為導(dǎo)向的教學(xué)實(shí)踐，在具有不同專業(yè)背景的本科生參與的學(xué)科競賽方面取得了顯著成效，在教學(xué)成果獎、教改項(xiàng)目、教學(xué)論文等方面也取得了系列成果。

關(guān)鍵詞 應(yīng)用型;“四維”能力;大學(xué)物理;物理實(shí)驗(yàn)

隨著科學(xué)技術(shù)、文化的快速發(fā)展，社會需要高等教育能夠培養(yǎng)出更多高素質(zhì)應(yīng)用型人才，也對培養(yǎng)的數(shù)量和質(zhì)量、結(jié)構(gòu)和效益方面都提出了新的要求[1]。習(xí)近平總書記在全國教育大會上特別強(qiáng)調(diào)，高校要在增強(qiáng)綜合素質(zhì)上下功夫，教育引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)綜合能力和創(chuàng)新思維[2]。在高素質(zhì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的過程中，包含物理在內(nèi)的基礎(chǔ)課程的教學(xué)模式是否滿足新時代國家經(jīng)濟(jì)、科技和社會發(fā)展的要求，將直接決定本科人才培養(yǎng)的數(shù)量和質(zhì)量[3]。應(yīng)用型本科院校經(jīng)過十幾年教學(xué)實(shí)踐和探索，在培養(yǎng)應(yīng)用型人才方面獲得了許多寶貴的經(jīng)驗(yàn)，但是還需要與時俱進(jìn)、緊跟時代步伐不斷進(jìn)行教學(xué)改革。

大學(xué)物理及實(shí)驗(yàn)作為高校本科生必修的重要基礎(chǔ)課程，在培養(yǎng)應(yīng)用型人才中具有舉足輕重的作用，目前大學(xué)物理及實(shí)驗(yàn)還在較多地沿用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，側(cè)重理論知識的傳授，聯(lián)系生活和工程實(shí)際應(yīng)用欠缺。在應(yīng)用能力和綜合能力的培養(yǎng)方面，沒有發(fā)揮大學(xué)物理及實(shí)驗(yàn)應(yīng)用的優(yōu)勢，因此大學(xué)物理及實(shí)驗(yàn)課程應(yīng)該遵循以學(xué)生為本、因材施教的教學(xué)理念進(jìn)行改革，持續(xù)開展教學(xué)改革工作，制訂更適應(yīng)學(xué)生發(fā)展的培養(yǎng)方案，并依據(jù)教學(xué)的實(shí)際需要對其進(jìn)行完善[4]。我校在多年的教學(xué)實(shí)踐基礎(chǔ)上，確立了應(yīng)用型本科院校大學(xué)物理及實(shí)驗(yàn)課程改革的思路和特色，對其教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)體系進(jìn)行改革，為探索出有一定特色的應(yīng)用型本科院校大學(xué)物理及實(shí)驗(yàn)課程的建設(shè)之路進(jìn)行了有益的嘗試[5]。

本文圍繞一流課程建設(shè)和應(yīng)用型人才自主培養(yǎng)質(zhì)量提升，首創(chuàng)以“自主學(xué)習(xí)能力、知識應(yīng)用能力、解決問題能力、實(shí)踐創(chuàng)新能力”之“四維”能力導(dǎo)向的教學(xué)理念，構(gòu)建了“以能力為導(dǎo)向，層次化培養(yǎng)，多維度融合，追求卓越”為核心的人才培養(yǎng)模式，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段等方面進(jìn)行了歷經(jīng)數(shù)年的改革與實(shí)踐，取得了一定的成效。

1 大學(xué)物理及實(shí)驗(yàn)課程的作用與地位

大學(xué)物理及實(shí)驗(yàn)是高校本科生必修的重要基礎(chǔ)課程。是基礎(chǔ)科學(xué)知識與科學(xué)實(shí)踐結(jié)合得最普遍、最典型的一門課，它對學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)、工程思維、創(chuàng)新實(shí)踐、行為養(yǎng)成等具有不可替代的作用[6]。我校每年要面向電信、機(jī)械、計算機(jī)、管理、應(yīng)用經(jīng)濟(jì)、護(hù)理等6個系，近2300名學(xué)生授課;同時開出大學(xué)物理及實(shí)驗(yàn)3萬多人次。課程影響面大，學(xué)生受益面廣。

物理課程不同于高數(shù)和英語等基礎(chǔ)課，是實(shí)踐性較強(qiáng)的課程。通過開設(shè)大學(xué)物理，一方面為學(xué)生四年的系統(tǒng)學(xué)習(xí)打好物理知識和技能基礎(chǔ);另一方面使學(xué)生學(xué)會初步的科學(xué)思維和研究問題的方法;同時通過開設(shè)物理實(shí)驗(yàn)課程，提高其動手以及分析問題解決問題的能力，培養(yǎng)探索精神和創(chuàng)新意識以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

學(xué)生通過一、二年級物理課程的學(xué)習(xí)，進(jìn)一步端正學(xué)習(xí)態(tài)度、掌握科學(xué)的學(xué)習(xí)方法、養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，以盡快適應(yīng)大學(xué)學(xué)習(xí)的規(guī)律。因此，物理課程的教學(xué)過程在對低年級學(xué)生進(jìn)行“知識”“能力”和“素質(zhì)”培養(yǎng)和教育方面具有其他課程不能替代的重要作用。

2 大學(xué)物理及實(shí)驗(yàn)改革的思路與創(chuàng)新

大眾型高等教育是以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為主題的教育，高等教育大眾化是應(yīng)用型本科教育的一個重要發(fā)展條件。在此教育形勢下，普通高校生源的知識結(jié)構(gòu)及基本素質(zhì)有了很大的變化，特別是應(yīng)用型本科院校與研究型本科院校的學(xué)生相比較，有以下三點(diǎn)不足：學(xué)習(xí)基礎(chǔ)較差;接受能力和自學(xué)能力較弱;學(xué)習(xí)方法欠妥當(dāng)。而學(xué)生在物理課程教學(xué)中突出表現(xiàn)的是：學(xué)習(xí)之初，普遍認(rèn)為在中學(xué)已學(xué)過，大學(xué)為何還要學(xué)？ 表現(xiàn)出學(xué)習(xí)積極性不高，目的性不明確的傾向。

為了探索出有一定特色的應(yīng)用型本科院校物理課程的建設(shè)之路，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，加強(qiáng)學(xué)生應(yīng)用能力的提高，切實(shí)提高課程的教學(xué)質(zhì)量，本課程改革將“從頂層設(shè)計”的思路融到物理課教學(xué)過程中。

所謂頂層設(shè)計思路，有兩層含義：一層是根據(jù)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，按照應(yīng)用型本科生應(yīng)具備的“知識”“能力”和“素質(zhì)”的要求，把知識內(nèi)涵成能力，提高素質(zhì)培養(yǎng)，三者互相促進(jìn)，形成閉環(huán)，發(fā)揮合力。改革大學(xué)物理和實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建新型教學(xué)模式和教學(xué)體系;另一層是建立和加強(qiáng)物理學(xué)與工程技術(shù)應(yīng)用的關(guān)系，進(jìn)一步加深學(xué)生對物理在工程技術(shù)領(lǐng)域前沿作用的認(rèn)識與理解，強(qiáng)化應(yīng)用能力的培養(yǎng)[7]。

物理的基本知識、基本概念通過中學(xué)階段及其高考的大量題海練習(xí)已初步建立，到了大學(xué)階段需要借助于高等數(shù)學(xué)所解決的物理問題，從某種角度上來說是服務(wù)于后續(xù)專業(yè)課中的工程問題。因?yàn)槲锢韺W(xué)中的每一個重大發(fā)現(xiàn)幾乎都會導(dǎo)致生產(chǎn)技術(shù)上的許多重大突破，而生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步又反過來促進(jìn)物理學(xué)的發(fā)展，也就是說，物理學(xué)的發(fā)展與工程技術(shù)是息息相關(guān)的。因此，與其到了技術(shù)基礎(chǔ)和專業(yè)課學(xué)習(xí)中，學(xué)生才能體會到學(xué)習(xí)物理的重要性，倒不如在學(xué)習(xí)物理課之初，使學(xué)生就對物理基礎(chǔ)和技能在工程應(yīng)用項(xiàng)目中的作用有初步的感性的認(rèn)識，或者親歷其境的體驗(yàn)，那將激起學(xué)生極大的興趣和求知欲。

對應(yīng)用型本科生的物理教學(xué)在理論深度方面，無須像“一本”院校那樣注重理論厚重，但在應(yīng)用能力培養(yǎng)方面并不低于“一本”院校，甚至在某些方面還要超過他們，因?yàn)槲覀兣囵B(yǎng)的學(xué)生通常為從事一線的生產(chǎn)、建設(shè)、管理、服務(wù)的高級應(yīng)用人才。因此，確立物理課程教學(xué)建設(shè)與改革的指導(dǎo)思想———“加強(qiáng)實(shí)踐，重在應(yīng)用”，將“以應(yīng)用能力培養(yǎng)為核心”的理念貫穿于物理課程的整個教學(xué)過程中。突出物理學(xué)的應(yīng)用性和實(shí)踐性，注重學(xué)生動手實(shí)踐能力的培養(yǎng)，為學(xué)生將來從事實(shí)際應(yīng)用和操作等方面的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

物理實(shí)驗(yàn)從教學(xué)內(nèi)容到組織形式樹立“強(qiáng)化應(yīng)用、壓縮經(jīng)典、重視現(xiàn)代”的指導(dǎo)思想，在實(shí)施方式方面，貫徹因材施教，按不同專業(yè)，不同要求，分模塊教學(xué)。具體而言：（1）要從一、二年級開始就應(yīng)加強(qiáng)對學(xué)生動手能力、應(yīng)用能力的培養(yǎng)。在開設(shè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，建立以培養(yǎng)應(yīng)用能力為主體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)基地。該基地以教師開發(fā)用于學(xué)生感性認(rèn)識，或者親歷其境體驗(yàn)的側(cè)重生活實(shí)際和工程訓(xùn)練的綜合性實(shí)驗(yàn)，動手制作適合學(xué)生動手能力以及應(yīng)用能力培養(yǎng)的教學(xué)儀器，加大學(xué)生動手能力培養(yǎng)的力度。同時適時組織學(xué)生參與部分儀器的制作、調(diào)試和操作以及物理實(shí)驗(yàn)技能競賽、物理實(shí)驗(yàn)興趣小組（開放實(shí)驗(yàn)）等。使該實(shí)驗(yàn)基地成為學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后（第一學(xué)年和第二學(xué)年上半學(xué)期），進(jìn)行動手能力、分析問題解決問題能力培養(yǎng)的第一教學(xué)基地和實(shí)驗(yàn)場所。（2）按照工科類和經(jīng)管類分為兩大類，而工科類又分為電類和機(jī)類。按上述模塊組織教學(xué)。不同的模塊中理論和實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、組織形式和教學(xué)模式以及教材均有所不同。（3）構(gòu)建以虛擬實(shí)驗(yàn)室、演示實(shí)驗(yàn)和仿真實(shí)驗(yàn)為主，且包含虛擬課堂、線上輔導(dǎo)、線上測試、線上答疑、物理論壇等欄目的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，補(bǔ)充和延伸應(yīng)用教學(xué)和實(shí)踐系統(tǒng)。

3 大學(xué)物理及實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的主要內(nèi)容與措施

著力構(gòu)建“教學(xué)+研討+實(shí)踐+競賽”“四位一體”循序漸進(jìn)的四層次課程體系（見圖1），加快推進(jìn)教學(xué)模式從傳統(tǒng)的知識傳授型教學(xué)向應(yīng)用型教學(xué)的轉(zhuǎn)變，努力建立以學(xué)生為中心、以教師為主導(dǎo)的人才培養(yǎng)模式，基礎(chǔ)教學(xué)突出一般性原理、方法的訓(xùn)練，以講清物理規(guī)律和知識應(yīng)用為主;課后小班研討課形成以應(yīng)用實(shí)例、工程案例為中心的“探索、驗(yàn)證、求實(shí)”的教學(xué)模式。實(shí)踐教學(xué)由基礎(chǔ)、綜合及開放實(shí)驗(yàn)構(gòu)成，突出實(shí)驗(yàn)方法、動手技能、創(chuàng)新意識以及與現(xiàn)代科技的結(jié)合。

3.1 改革大學(xué)物理教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生知識應(yīng)用能力

對大學(xué)物理課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)體系進(jìn)行改革，探索構(gòu)建新教學(xué)模式，即以生活或工程實(shí)際應(yīng)用項(xiàng)目引導(dǎo)教學(xué)實(shí)踐，整合全部理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，使整個教學(xué)活動以若干個生活或工程實(shí)際應(yīng)用項(xiàng)目為引例，建立各部分的理論知識與工程項(xiàng)目相對應(yīng)的關(guān)系，加強(qiáng)理論與實(shí)踐、與技術(shù)基礎(chǔ)課以及專業(yè)課的有機(jī)結(jié)合，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，加強(qiáng)應(yīng)用能力的培養(yǎng)力度，有效提高大學(xué)物理課程的教學(xué)質(zhì)量。具體措施如下。

3.1.1 優(yōu)化教學(xué)模式

采用“教、學(xué)、做”為一體的搭積木式教學(xué)方法，教學(xué)突出實(shí)際項(xiàng)目的引導(dǎo)地位，學(xué)習(xí)突出重點(diǎn)、難點(diǎn)，并將演示及實(shí)驗(yàn)融入其中。第一階段，即課程教學(xué)初期，通過組織參觀實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際項(xiàng)目以及動手做相關(guān)工程項(xiàng)目簡單的操作或組裝實(shí)驗(yàn)，或者觀看演示實(shí)驗(yàn)及相關(guān)的實(shí)景錄像，使學(xué)生建立起物理與生活實(shí)際或工程項(xiàng)目之間的感性認(rèn)識，初步了解物理在工程技術(shù)中的作用和地位。從而使學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和目的性增強(qiáng)。第二階段采用理論與實(shí)踐相結(jié)合的方式，將積木模型（即實(shí)際項(xiàng)目）拆散，重新歸類，按歸類形式引入到課堂和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。從而使其對大學(xué)物理的學(xué)習(xí)有更加系統(tǒng)、深刻、完整的理解與認(rèn)識。

3.1.2 重構(gòu)課程內(nèi)容

加強(qiáng)理論與實(shí)際應(yīng)用的有機(jī)結(jié)合。將壓縮經(jīng)典、強(qiáng)化應(yīng)用、重視現(xiàn)代這一理念貫穿于理論與實(shí)際應(yīng)用中去。在內(nèi)容上突出以生活或工程實(shí)際項(xiàng)目組織物理課程的教學(xué)，并對知識的結(jié)構(gòu)按照搭積木的形式重新構(gòu)建。例如以力學(xué)、電磁學(xué)、熱、光分別組織或者貫通幾部分理論的學(xué)習(xí)。引導(dǎo)與組織物理教學(xué)，重新組織理論教學(xué)模式。例如：以電動機(jī)和電磁儀表引導(dǎo)電磁理論部分的學(xué)習(xí);以醫(yī)學(xué)用B超引出振動與波動知識的學(xué)習(xí)等。

課堂講授內(nèi)容貫徹“以應(yīng)用為目的，以必須夠用為度”的原則，始終以掌握物理概念，強(qiáng)化應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)應(yīng)用能力為主線來構(gòu)筑物理教學(xué)內(nèi)容體系。在每一部分的講述中盡可能地將工程應(yīng)用背景與物理學(xué)原理相配套，使學(xué)生拓寬視野，加深其對物理原理在工程技術(shù)應(yīng)用作用的理解。授課時應(yīng)減少理論推導(dǎo)，以講清物理規(guī)律的意義和應(yīng)用為主。加強(qiáng)物理應(yīng)用例題的講解，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力。同時要在教學(xué)內(nèi)容中反映現(xiàn)代工程技術(shù)和現(xiàn)代物理的新進(jìn)展和重大科技成果，擴(kuò)大學(xué)生的知識面。根據(jù)我校電信、機(jī)械、計算機(jī)和經(jīng)管類等專業(yè)的特點(diǎn)以及培養(yǎng)能力和素質(zhì)的要求，精選經(jīng)典物理教學(xué)內(nèi)容，注重物理知識在科學(xué)技術(shù)及生活實(shí)際中的應(yīng)用，特別是在電信工程、機(jī)械工程中的應(yīng)用。

3.1.3 采用分級教學(xué)方式

確立以加強(qiáng)學(xué)困生的基礎(chǔ)學(xué)習(xí)和提高學(xué)優(yōu)生的能力為側(cè)重的“抓兩頭帶中間”的教學(xué)思路。在充分調(diào)研同類學(xué)校，征求本校內(nèi)各個系的意見的基礎(chǔ)上，根據(jù)人才培養(yǎng)和數(shù)理基礎(chǔ)的差異，在工科類的物理教學(xué)中實(shí)施“分級教學(xué)”，設(shè)立試驗(yàn)班和普通班。將數(shù)理基礎(chǔ)較好、發(fā)展目標(biāo)較高的學(xué)生分為Ⅰ級，其他的分為Ⅱ級，同時，設(shè)立可進(jìn)可出的動態(tài)流動機(jī)制。按照不同學(xué)生群體的實(shí)際情況，更好地進(jìn)行因材施教，培養(yǎng)一部分學(xué)生的知識應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，具體做法如表1所示。

3.2 進(jìn)行小班研討，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力

根據(jù)學(xué)生個性化發(fā)展要求，利用晚自習(xí)開設(shè)“物理專題”小班研討課，小班研討采用“SPOC+翻轉(zhuǎn)課堂”形式進(jìn)行，在整個教學(xué)環(huán)節(jié)中采用了以“問題+研究性”學(xué)習(xí)為主的教學(xué)方法。其中，研究性學(xué)習(xí)是學(xué)生自主地獲取知識和技能、體現(xiàn)和了解科學(xué)探討的過程和方法、形成樹立科學(xué)價值觀的活動過程。教師課前在SPOC平臺下發(fā)工程案例、前沿科學(xué)、時政素材、科學(xué)史等應(yīng)用案例的教學(xué)資源進(jìn)行自主預(yù)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生積極思考去發(fā)現(xiàn)問題。課中老師組織學(xué)生對案例進(jìn)行思考、分析、討論和交流，學(xué)生以小組為單位完成協(xié)作學(xué)習(xí)，并展示討論成果。在指導(dǎo)學(xué)生實(shí)踐過程中，特別強(qiáng)調(diào)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度和一絲不茍的科學(xué)精神，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力和評判性思維，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和主動性。

3.3 優(yōu)化物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生解決問題能力

物理實(shí)驗(yàn)是每個新生進(jìn)入大學(xué)之后接受系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法和技能訓(xùn)練的一個開端。也就是說，是他們的第一實(shí)踐教學(xué)基地或?qū)嶒?yàn)場所。我們采用分層次、遞進(jìn)式教學(xué)模式構(gòu)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。

3.3.1 遞進(jìn)式、分層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

1） 遞進(jìn)式實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

遞進(jìn)式實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系為：體驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)→經(jīng)典基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)→ 綜合性選作實(shí)驗(yàn)→ 小型設(shè)計性實(shí)驗(yàn)。

體驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)：（1） 以感受物理基礎(chǔ)和技能在生活實(shí)際和工程項(xiàng)目中應(yīng)用作用的“體驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)”;（2）親自動手制作或操作，加強(qiáng)動手能力培養(yǎng)的“感受性實(shí)驗(yàn)”。增加學(xué)生自己搭建、拆裝和調(diào)試內(nèi)容，使學(xué)生有充分的動手機(jī)會。以加強(qiáng)動手能力的訓(xùn)練以及基本儀器、儀表的使用。例如組裝萬用表、搭建溫控電路等等。

基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)：以基本實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練為主的“基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)”。

綜合性實(shí)驗(yàn)：（1）以綜合運(yùn)用各部分基礎(chǔ)知識為主的“綜合性實(shí)驗(yàn)”，這一部分實(shí)驗(yàn)打破力、熱、電磁和光的嚴(yán)格界限;（2） 綜合運(yùn)用多種儀器和實(shí)驗(yàn)方法的“綜合性實(shí)驗(yàn)”。這一階段主要訓(xùn)練學(xué)生運(yùn)用基礎(chǔ)知識和儀器設(shè)備進(jìn)行部分調(diào)試、排除故障、數(shù)據(jù)測試與處理的綜合分析應(yīng)用能力。

設(shè)計性實(shí)驗(yàn)：（1）按照設(shè)計要求在仿真平臺上完成實(shí)際仿真實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練;（2）在教師指導(dǎo)下，由學(xué)生自行設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案并獨(dú)立完成全過程的“設(shè)計性實(shí)驗(yàn)”;（3）組織若干個圍繞基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)研究課題，由學(xué)生參與討論提出方案實(shí)施的實(shí)驗(yàn)。這一階段的實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念是：允許失敗，允許重做，鼓勵勇于探索與實(shí)踐。

2） 分層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

分層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系是指按照不同專業(yè)、不同要求將上述遞進(jìn)式實(shí)驗(yàn)體系分不同的層次開設(shè)[8]。

第一層次面向經(jīng)管類學(xué)生。實(shí)驗(yàn)體系為：體驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)（1）→基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)→綜合性實(shí)驗(yàn)（1）或者設(shè)計性實(shí)驗(yàn)（1）;

第二層次面向工科類學(xué)生。實(shí)驗(yàn)體系為：體驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)→基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)→綜合性實(shí)驗(yàn)（1）或者（2）→設(shè)計性實(shí)驗(yàn)（1）;

第三層次面向工科類試驗(yàn)班學(xué)生。實(shí)驗(yàn)體系為：體驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)→基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)→綜合性實(shí)驗(yàn)（1）或者（2）→設(shè)計性實(shí)驗(yàn)（2）;

第四層次面向工科類有興趣且物理基礎(chǔ)比較好的學(xué)生，以選修課或者興趣小組的形式完成。實(shí)驗(yàn)體系為：綜合性實(shí)驗(yàn)（1）（2）（3）→設(shè)計性實(shí)驗(yàn)（1）（2）。

3） 建立實(shí)驗(yàn)教學(xué)基地，舉辦全院性“物理實(shí)驗(yàn)技能大賽”

上述前四個層次實(shí)驗(yàn)滿足了不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)了不同層次學(xué)生全面發(fā)展。在此基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步提高學(xué)生動手能力的興趣，促進(jìn)其物理實(shí)驗(yàn)技能的進(jìn)一步提高，同時也為了滿足部分優(yōu)等生學(xué)生的需求或者將來求職的需求，在每一年下半年舉辦一次全院性“物理實(shí)驗(yàn)技能大賽”。

4） 組織物理開放實(shí)驗(yàn)或興趣小組，滿足部分興趣愛好者的需求

從低年級開始注意加強(qiáng)對部分有潛能學(xué)生在動手能力、設(shè)計制作、研究開發(fā)等初步科研能力方面的培養(yǎng)，營造氣氛，帶動多數(shù)。同時為后續(xù)的電子設(shè)計大賽、機(jī)械設(shè)計大賽等打下基礎(chǔ)。興趣小組以自愿為原則面向?qū)ξ锢韺?shí)驗(yàn)動手能力訓(xùn)練感興趣的學(xué)生開設(shè)。每學(xué)年第一學(xué)期吸收若干名新組員，由指導(dǎo)教師和老組員指導(dǎo)開展活動，保持可持續(xù)發(fā)展?；顒訌氖煜っ恳粋€演示實(shí)驗(yàn)或由指導(dǎo)教師制定項(xiàng)目開始，之后可結(jié)合興趣和專業(yè)重點(diǎn)選擇一個或多個項(xiàng)目進(jìn)行深入研究。

3.3.2 合理選擇實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

針對學(xué)生物理基礎(chǔ)參差不齊的現(xiàn)實(shí)以及不同專業(yè)對物理知識的不同要求，開放實(shí)驗(yàn)依據(jù)學(xué)生專業(yè)不同，教學(xué)側(cè)重點(diǎn)不同，根據(jù)學(xué)生的學(xué)科差異、專業(yè)差異和個體差異，按需定制教學(xué)內(nèi)容，對經(jīng)管專業(yè)側(cè)重于視野拓展，課題內(nèi)容多來源于與人類生產(chǎn)、生活密切聯(lián)系，學(xué)生熟悉、感興趣的演示實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，為工科學(xué)生開設(shè)儀器改進(jìn)、實(shí)用小制作和科研小課題，旨在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和塑造科學(xué)精神，如圖2所示。比如對電信專業(yè)側(cè)重于電學(xué)和信號檢測方面的儀器改進(jìn)項(xiàng)目。對計算機(jī)專業(yè)側(cè)重于Unity3d虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的開發(fā)。其次，對于學(xué)有余力的學(xué)生，我們采用大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)競賽課題，將各個專業(yè)的學(xué)生凝聚到一起，組成一個創(chuàng)新團(tuán)隊，這樣各學(xué)科學(xué)生可以在一個團(tuán)隊中深入交流，發(fā)揮各自學(xué)科特點(diǎn)與優(yōu)勢，通過學(xué)科交融的方式提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

3.4 參加學(xué)科競賽，創(chuàng)新能力顯現(xiàn)

圍繞應(yīng)用型本科人才實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)目標(biāo)，加大學(xué)科競賽規(guī)模，探索教學(xué)與競賽相互促進(jìn)的新思路，形成一套分級分層、逐步升級、學(xué)生自主的具有我校特色的大學(xué)物理競賽體系。根據(jù)競賽難易程度及對學(xué)生物理知識的要求分為兩層：低年級從開放物理實(shí)驗(yàn)小組中選拔學(xué)生參加“西北地區(qū)大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)競賽”和“全國物理實(shí)驗(yàn)競賽”，旨在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力;中高年級學(xué)生選定專業(yè)以后，參加“挑戰(zhàn)杯”和“西北地區(qū)大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽”，重在訓(xùn)練學(xué)生針對實(shí)際物理展開研究，提高物理學(xué)術(shù)思維及理論聯(lián)系實(shí)際能力，同時培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊協(xié)作和表達(dá)能力。

4 大學(xué)物理及實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐改革成效

4.1 “四層次”課程體系模式，發(fā)揮“示范點(diǎn)”作用

大學(xué)物理及實(shí)驗(yàn)兩門課程均為省級一流課程，獲校級教學(xué)成果特等獎1項(xiàng)，二等獎2項(xiàng)，三等獎1項(xiàng)，自編教材5部。展開的四層次課程體系，輻射至全校工科學(xué)生，年均各1000 人左右。從2018年開始在學(xué)期初和學(xué)期末分別對學(xué)生進(jìn)行學(xué)情調(diào)查，分析學(xué)生在學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)能力等方面的變化，從調(diào)查結(jié)果看，學(xué)生慢慢從中學(xué)機(jī)械“刷題”遷移到重知識的應(yīng)用，能力導(dǎo)向顯現(xiàn)。

近些年督導(dǎo)和學(xué)生對團(tuán)隊教師評價均為優(yōu)秀，學(xué)生在評價中寫道：“大學(xué)物理課堂讓我對學(xué)習(xí)產(chǎn)生了極大的興趣，提高了我們的動手能力”，“通過學(xué)習(xí)我掌握了科學(xué)的學(xué)習(xí)方法，為后續(xù)專業(yè)課也奠定了基礎(chǔ)”。

自2020年起首先在學(xué)院實(shí)施了過程教學(xué)試點(diǎn)，在成績方面也達(dá)到了“優(yōu)秀學(xué)生提高能力，后進(jìn)學(xué)生提高成績”的成效。

4.2 競賽育人卓有成效，發(fā)揮“引領(lǐng)者”作用

學(xué)生創(chuàng)新能力初見成效。近三年來共有115名學(xué)生參加各級A 類學(xué)科競賽獲獎共23項(xiàng)，其中在全國大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)競賽共獲得一等獎1項(xiàng)、二等獎5項(xiàng)、三等獎5項(xiàng)，優(yōu)秀獎3項(xiàng)， “挑戰(zhàn)杯”陜西省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品一等獎1項(xiàng)，二等獎1項(xiàng)，獲獎數(shù)量在陜西省同類院校中排名第一。

4.3 團(tuán)隊引領(lǐng)，發(fā)揮“人才庫”作用

近三年獲陜西高校青年創(chuàng)新團(tuán)隊1項(xiàng)，1人獲全國高校物理授課比賽三等獎，3人獲西北復(fù)賽一、二等獎，6人獲陜西省賽區(qū)一、二、三等獎，獲獎數(shù)量在陜西同類院校中領(lǐng)先。校級以上教改項(xiàng)目17項(xiàng)，發(fā)表教改論文30余篇，其中有5篇在《物理與工程》上發(fā)表[5，9-11]。

5 結(jié)語

以“四維”能力導(dǎo)向新理念構(gòu)建大學(xué)物理及實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，形成了可持續(xù)發(fā)展的新的教學(xué)格局，在此理念指引下，在教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段以及考核體系方面進(jìn)行了探索與實(shí)踐，針對學(xué)生物理基礎(chǔ)參差不齊的現(xiàn)實(shí)以及不同專業(yè)對物理知識的不同要求，分層次修訂教學(xué)大綱，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，以項(xiàng)目驅(qū)動、問題導(dǎo)向等探究式學(xué)習(xí)模式，注重加深學(xué)生對基礎(chǔ)知識的理解和拓展，將開放實(shí)驗(yàn)、學(xué)科競賽有機(jī)銜接，構(gòu)建完善的實(shí)踐環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)四個維度的融合———線上與線下融合、課上與課下融合、項(xiàng)目與教學(xué)融合、競賽與教學(xué)融合，有效促進(jìn)學(xué)生知識認(rèn)知、創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力的融合。

經(jīng)過多年的實(shí)踐和探索，取得了一定的效果，得到了學(xué)院師生的好評。但是，我們也清楚地認(rèn)識到伴隨著數(shù)字化、智能化時代的到來，高等教育數(shù)字化發(fā)展是高等教育高質(zhì)量發(fā)展的必然要求，也對應(yīng)用型人才自主培養(yǎng)模式提出了新的要求，為此我們將在實(shí)踐教學(xué)當(dāng)中不斷地摸索和完善，以求達(dá)到更好的效果。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 聶琴，楊迪，王衍. 面向應(yīng)用型人才培養(yǎng)的大學(xué)物理一流課

程建設(shè)探索與實(shí)踐[J].大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，2023，36（3）：127-

133.

NIE Q， YANG D， WANG H. Exploration and Practice on

Construction of College Physics First-Class Curriculum for

Applied Talents[J]. Physical experiment of College， 2023，

36（3）：127-133. （in Chinese）

[2] 張毅. 燃?xì)猓褐袊鴮?shí)現(xiàn)“雙碳目標(biāo)的主力軍”[EB/OL].

（2021-10-28）[2024-02-29]. http：//www.Shushizhineng.

cn/news/show.php？ itemid=50082.

[3] 樊代和，魏云，常相輝，等. 基于跨學(xué)科創(chuàng)新型本科人才培養(yǎng)

的“立”型大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)模式研究[J].實(shí)驗(yàn)室研究

與探索，2022，41（8）：236-241.

FAN D H， WEI Y， CHANG X H， et al. Research on Litype

teaching method of college physics experiment course

based on the cultivation of interdisciplinary innovative undergraduate

talents[J].Research and Exploration In Laboratory.

2022，41（8）：236-241. （in Chinese）

[4] 韓強(qiáng).應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式下大學(xué)物理教學(xué)改革策略[J].黑

龍江科學(xué)，2022，13（9）：87-89.

HAN Q. Teaching Reform Strategies of College Physics

Under Applied Talent Training Mode[J]. Heilongjiang Science，

2022，13（9）：87-89. （in Chinese）

[5] 韓星星，竹有章，焦春紅，等. “一體兩課三合作”的應(yīng)用型本

科大學(xué)物理過程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].物理與工程，2022，

32（1）：103-108.

HAN X X， ZHU Y Z， JIAO C H， et al. Teaching reform

and practice of “one system， two courses and three cooperation”

in physical process of applied undergraduate universities[

J]. Physics and Enginering， 2022， 32（1）： 103-108.

（in Chinese）

[6] 王亞偉，樂永康，錢颯颯，等. 大學(xué)物理、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)兩課

課程現(xiàn)狀調(diào)查報告及總結(jié)[J].物理與工程，2016，26（4）：45-

54+57.

WANG Y W， LE Y K， QIAN S S， et al. Investigation report

and summary on present situation of college physics and

college physics experiment courses in China[J]. Physics and

Enginering， 2016， 26（4）： 45-54+57. （in Chinese）

[7] 李宏，谷建生，莫文玲. 結(jié)合專業(yè)特色的大學(xué)物理課程教學(xué)

改革探索[J].物理與工程，2014，24（3）：48-50.

LI H， GU J S， MO W L. Exploration on the teaching reform

of university physics course combined with professional

features[J]. Physics and Enginering， 2014， 24（3）： 48-50.

（in Chinese）

[8] 王桂英，毛強(qiáng)，彭振生. 大學(xué)物理課程按專業(yè)分層次教學(xué)的

研究與實(shí)踐—以宿州學(xué)院為例[J].淮南師范學(xué)院學(xué)報，

2011，13（5）：101-103.

WANG G Y， MAO Q， PENG Z S. Research and practice of

college physics teaching at different professional requirements[

J]. Journal of Huainan Normal University， 2011，

13（5）： 101-103. （in Chinese）

[9] 趙麗華，牛海波，王小克，等.對分課堂在應(yīng)用型院?；A(chǔ)物

理實(shí)驗(yàn)中的探索與實(shí)踐[J].物理與工程，2021，31（3）：59-

66.

ZHAO L H， NIU H B， WANG X K， et al.Exploration and

practice of pad class in basic physical experiment in applied

universities[J]. Physics and Enginering， 2021， 31（3）： 59-

66. （in Chinese）

[10] 竹有章，韓星星，牛海波，等.應(yīng)用型院校大學(xué)物理課程線上

教學(xué)探索與實(shí)踐[J].物理與工程，2020，30（6）：175-180.

ZHU Y Z， HAN X X， NIU H B， et al. Exploration and

practice of college physics online teaching in application oriented

universities[J]. Physics and Enginering， 2020， 30（6）：

175-180. （in Chinese）

[11] 劉會玲，王小克，牛海波，等.Matlab在繪制兩相互垂直斜

鋸齒振動與簡諧振動合成運(yùn)動軌跡圖形的應(yīng)用[J].物理與

工程，2019，19（1）：110-115.

LIU H L， WANG X K， NIU H B， et al. Application of

Matlab in drawing resultant motion trajectory two vertical

of oblique tooth[J]. Physics and Enginering， 2019， 19（1）：

110-115. （in Chinese）