李淑青 黨亞男 李 澤 牛皎月

(太原工業(yè)學(xué)院理學(xué)系 山西 太原 030008)

開放大學(xué)物理實驗適應(yīng)“應(yīng)用型本科院?！鞭D(zhuǎn)型發(fā)展*

李淑青 黨亞男 李 澤 牛皎月

(太原工業(yè)學(xué)院理學(xué)系 山西 太原 030008)

以太原工業(yè)學(xué)院大學(xué)物理開放實驗為例，詳細說明了目前太原工業(yè)學(xué)院開放實驗所采取的開放模式和制度.分析了開放大學(xué)物理實驗所存在的問題,并提出了大規(guī)模開放大學(xué)物理實驗的有效方法，分別為建立大開間開放實驗室，組建開放物理實驗團隊，完善開放實驗制度，組織競賽、參加大學(xué)生創(chuàng)新項目等．最終實現(xiàn)大規(guī)模地開放物理實驗，與學(xué)校應(yīng)用型本科院校的轉(zhuǎn)型發(fā)展相一致.

開放大學(xué)物理實驗 應(yīng)用型本科院校 組織競賽 大學(xué)生創(chuàng)新項目

隨著社會的進步，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)深度調(diào)整，對人才的規(guī)模、類型、質(zhì)量需求均發(fā)生了新的變化，對高校服務(wù)經(jīng)濟社會發(fā)展的能力提出了新的要求，國務(wù)院做出了引導(dǎo)部分地方本科院校向應(yīng)用型院校轉(zhuǎn)變的重大決策.2016年6月山西省教育廳晉教[2016]8號文件確立太原工業(yè)學(xué)院作為應(yīng)用型本科院校轉(zhuǎn)型發(fā)展的試點之一，學(xué)校正處于發(fā)展和改革的關(guān)鍵時期．

大學(xué)物理實驗作為基礎(chǔ)性實驗和入門實驗，是高等教育培養(yǎng)應(yīng)用型人才及科研人員的必修基礎(chǔ)課程，然而教學(xué)大綱所規(guī)定的實驗項目，對學(xué)生能力的培養(yǎng)是有限的．學(xué)生在2 h之內(nèi)完成統(tǒng)一的實驗項目得出相近的實驗結(jié)論，這種“一鍋端”的教學(xué)方法局限了學(xué)生的思維，即使學(xué)生在實驗中有所創(chuàng)新和靈感，也沒有機會體現(xiàn)．傳統(tǒng)的教學(xué)方法只能訓(xùn)練學(xué)生的技能，但是不能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力．開放物理實驗是傳統(tǒng)教學(xué)方式的補充，能夠很好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和思維方式．開放物理實驗已經(jīng)受到了各高校的重視[1～5]，這些高校中有的已經(jīng)開始開放大學(xué)物理實驗，有的開始規(guī)劃開放大學(xué)物理實驗，也有的學(xué)校遇到了重重阻礙，舉步維艱[4]．

筆者在研究了高校實驗教學(xué)改革政策的基礎(chǔ)上，結(jié)合太原工業(yè)學(xué)院的基本實驗情況，并根據(jù)自己多年的教學(xué)經(jīng)驗，對大學(xué)物理開放實驗教學(xué)模式進行了探索．

1 目前大學(xué)物理實驗的開放模式和制度

太原工業(yè)學(xué)院開展大學(xué)物理開放實驗已經(jīng)有幾個年頭，主要的開放模式為教師在每學(xué)期初提供開放實驗題目，然后由學(xué)生選擇，之后學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，利用業(yè)余時間完成實驗，如果實驗成功，學(xué)生將得到創(chuàng)新實驗學(xué)分1～3分，教師每指導(dǎo)學(xué)生完成一項實驗可以得到10個教分，約合300元錢，關(guān)于每個開放實驗所需要的實驗經(jīng)費，都由學(xué)校教務(wù)處支助，每學(xué)期初做預(yù)算，學(xué)期末按照發(fā)票實報實銷．

以太原工業(yè)學(xué)院2016年為例，大學(xué)物理實驗中心提供了35個開放實驗題目，部分題目如表1所示.

表1 開放實驗題目

續(xù)表

縱觀這些題目都屬于設(shè)計性題目，教師只提供題目，學(xué)生自選題目，自建小組(5人/組)，學(xué)生自己查閱參考資料，親自購買所需材料和用具，完全獨立地做出實驗結(jié)果．總之開放實驗使學(xué)生成為教學(xué)的中心和主體，教學(xué)從傳授知識變成了學(xué)生獨立思考、獨立操作，這就極大程度上培養(yǎng)了學(xué)生的實踐能力和動手能力[6]．

2 開放大學(xué)物理實驗存在的問題與不足

大學(xué)物理實驗中心自開放以來，取得了一定的成績，但是它仍作為原有實驗教學(xué)的補充，開放實驗的范圍和數(shù)量遠遠達不到應(yīng)用型本科院校的培養(yǎng)要求．開放大學(xué)物理實驗的目的就是讓學(xué)生將理論和實踐緊密地聯(lián)系起來，充分利用開放實驗室驗證生產(chǎn)實踐和日常生活中遇到的物理問題，讓學(xué)生從身邊取材，自己動手設(shè)計實驗，增強學(xué)生對物理實驗學(xué)習的興趣、培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和動手能力．但是目前開放大學(xué)物理實驗仍然存在許多問題與不足，具體分析如下.

2.1 缺乏開放大學(xué)物理實驗的專用場地

目前太原工業(yè)學(xué)院的機器人隊有專用的場地，學(xué)生夜以繼日地投入工作，教師每天去巡視，太原工業(yè)學(xué)院的機器人隊多次參加“全國大學(xué)生機器人大賽”并多次獲得國家級一等獎，為學(xué)校爭得了諸多榮譽，成為了學(xué)校的驕傲．同理，要想讓更多學(xué)生都參與大學(xué)物理開放實驗就必須有專用的場所．目前我校實驗中心并沒有設(shè)立專門的開放實驗場地，只能在每學(xué)期實驗必修課程結(jié)束后占用實驗教室來完成開放實驗，這不僅限制了大學(xué)物理實驗的開放時間，也限制了大學(xué)物理實驗開放項目的持續(xù)發(fā)展，教師每年輔導(dǎo)不同的學(xué)生做不同的開放實驗，這就造成每一個實驗項目都不能深入研究，例如實驗“太陽能電池利用模型的制作”今年由2015級的學(xué)生成功地設(shè)計了一輛太陽能小車，由于太陽能小車還不完美，有很多地方需要繼續(xù)改進，但是由于沒有場地，實驗需要相隔半年的時間才能再開始，半年之后學(xué)生對此實驗的興趣消失，常常使實驗不能深入進展，很難再持續(xù)地研究下去．如果有開放實驗場地，這個實驗項目就會持續(xù)研究，學(xué)生能夠?qū)μ柲苄≤囘M行多次調(diào)試，可能會真正地創(chuàng)新出新產(chǎn)品，可以申請國家專利等等．要讓一個好的實驗項目能夠繼續(xù)下去就必須有一個持續(xù)做實驗的場所．

另外由于沒有開放實驗的場地，有些已經(jīng)完成的實驗產(chǎn)品無處存放，時間久了實驗產(chǎn)品就當作垃圾處理掉了．長此以往，做過的實驗項目無人管理，有的實驗重復(fù)進行，造成管理混亂．

2.2 教師和學(xué)生參與人數(shù)少開放物理實驗規(guī)模小

到目前為止每年參加開放實驗的學(xué)生不到10組，學(xué)生參與人數(shù)少．一方面由于實驗教師所提供的開放實驗項目有限，學(xué)生選擇空間小，造成學(xué)生參與人數(shù)少．另一方面教師所提供的題目都和物理專業(yè)相關(guān)，題目對于非物理專業(yè)的大學(xué)生偏難，造成參與人數(shù)少．比如RLC串聯(lián)電路暫態(tài)過程開關(guān)制作實驗，學(xué)生必須對物理知識RLC串聯(lián)電路有深入的了解，才可能選擇此實驗，深入了解物理知識的學(xué)生少，因此選擇教師提供的實驗項目的學(xué)生就很少，這樣造成物理實驗開放范圍?。?/p>

物理教師提供的實驗項目長期無人選擇，教師的積極性也下降了．時間一長形成了惡性循環(huán)，教師參與的積極性也下降了．長此以往，學(xué)生參與開放實驗的人數(shù)越來越少．以2016年為例，實驗中心提供了35個實驗題目但是只有10個實驗題目被選中，非常遺憾，有很多教師的題目沒有被選中，也造成部分教師心灰意冷，不重視這項工作．

2.3 開放實驗制度不完善是開放實驗不能大規(guī)模展開的主要原因

政策決定導(dǎo)向，沒有完善科學(xué)的政策就不可能有大規(guī)模的實踐活動．例如學(xué)校的政策規(guī)定：開放實驗是屬于選修實驗，大學(xué)生沒有壓力很難自覺地去選修實驗．這也是造成學(xué)生參與人數(shù)少的主要原因．而作為一個應(yīng)用型本科院校，學(xué)生的技能，創(chuàng)新意思，必須通過獨立動手，開放實踐才能完成培養(yǎng)目標．另外開放實驗的經(jīng)費使用繁瑣也是造成參與人數(shù)少的一個原因，實驗經(jīng)費必須先做預(yù)算最后報銷，賬目報銷是一個復(fù)雜的過程，流程多，多數(shù)教師因為報銷耗時耗力太麻煩不愿意指導(dǎo)開放實驗．另外監(jiān)督不到位也是造成開放實驗不能大規(guī)模開展的一個原因．由于沒有監(jiān)督，許多實驗半途而廢，只有開始沒有結(jié)果，學(xué)生最終沒有完成實驗項目．因此完善制度是大規(guī)模開放物理實驗的基本保障．

3 大規(guī)模開放大學(xué)物理實驗探索

根據(jù)國務(wù)院的要求，應(yīng)用型本科教育就是培養(yǎng)面向管理、生產(chǎn)、建設(shè)、服務(wù)一線的人才，能夠直接從事一線工作，解決實際問題，使生產(chǎn)正常運行的高級應(yīng)用型專門人才．我校正處于應(yīng)用型本科院校轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵時期，迫切需要結(jié)合應(yīng)用型本科教育的特點對大學(xué)物理實驗課程進行改革．學(xué)校多次召開轉(zhuǎn)型發(fā)展的大會，如何成功轉(zhuǎn)型發(fā)展是一項艱巨的任務(wù)，大學(xué)物理實驗作為基礎(chǔ)實踐課程在本科教學(xué)中起到重要的作用，隨著學(xué)校資金投入的不斷深入，制度的不斷完善，大規(guī)模開放大學(xué)物理實驗定能實現(xiàn)，具體可以概括為以下4個內(nèi)容．

3.1 建設(shè)大學(xué)物理大開間開放實驗室

關(guān)于建設(shè)什么樣的開放實驗室可以參考廣西大學(xué)[7]，應(yīng)該按照“大開間，通透，開放模式”建設(shè)，大開間實驗室有利于學(xué)生交流，有利于場所充分利用，大開間實驗室內(nèi)便于設(shè)置多個區(qū)域．多個區(qū)域應(yīng)該包括“電腦區(qū)”：包括10幾臺開放的電腦并配置網(wǎng)線便于學(xué)生隨時查看信息；“工具區(qū)”：放置常用的工具如電線、開關(guān)、焊接工具、電鉆、電阻、切割工具、激光等等，往年學(xué)生購買的工具也可以回收再利用；“開放實驗區(qū)”安置10多個實驗臺，便于學(xué)生隨時進行實驗，供各個年級的學(xué)生參加實驗研究和創(chuàng)新；“產(chǎn)品存放區(qū)和展示區(qū)”，把往年學(xué)生的產(chǎn)品、報告、成果等放在統(tǒng)一的地方管理，把優(yōu)秀的成果放在顯要的位置展示，以激勵其他學(xué)生更有信心完成更好的實驗項目．擁有這樣一間開放實驗室是開展開放實驗的必要條件．

3.2 專人負責與團隊建設(shè)是重中之重

要想把開放實驗搞好，并作出成績，必須有專門的負責人，負責建設(shè)開放實驗室，負責開展開放實驗，負責組建實驗團隊，負責招納更多更優(yōu)秀的學(xué)生，負責組織教師到知名院校進行調(diào)研，負責參加大學(xué)物理開放實驗的經(jīng)驗交流會議，開闊眼界，提出更好的實驗項目．由于沒有專人負責開放實驗，主要靠兼職教師和實驗員提供開放實驗題目，學(xué)生選擇題目進行實驗，這種現(xiàn)狀將會造成教師為了完成工作任務(wù)而提出一些題目，關(guān)于題目是否具有創(chuàng)新型和可行性，并沒有認真分析，因為沒有專人考核教師提出的題目，也沒有專門的人評估這些題目，所以造成實驗室經(jīng)常有資源浪費、人才浪費、時間浪費的現(xiàn)象，比如今年有一位教師提出的題目為“跳環(huán)式楞次定律演示儀制作”，但是最終實驗結(jié)束后，跳環(huán)并沒有跳起來，實驗失敗，也并沒有負責人督促實驗繼續(xù)改進，或者追究教師的教學(xué)責任．總之，要想讓大學(xué)物理開放實驗高效進行，必須有專門的開放實驗室負責人．

只有開放實驗室的負責人不可能建設(shè)好開放實驗室，建設(shè)一支年齡結(jié)構(gòu)和職稱結(jié)構(gòu)合理、學(xué)科交叉、具有創(chuàng)新精神和奉獻精神的教師團隊也是成功開展開放實驗的重要一環(huán)．要求年齡結(jié)構(gòu)合理是為了更好地傳承下去，要求職稱結(jié)構(gòu)合理是為了做好“傳、幫、帶”；要求學(xué)術(shù)交叉是因為很多發(fā)明創(chuàng)造都是各個學(xué)科的綜合體現(xiàn)，學(xué)術(shù)交叉更有利于發(fā)明創(chuàng)造，例如哈爾濱工業(yè)大學(xué)的學(xué)生發(fā)明創(chuàng)造了由光電效應(yīng)原理和生物學(xué)原理結(jié)合的生物指示儀器，并參加國際大賽獲獎，這與該校的大學(xué)物理實驗對全校師生開放密不可分，學(xué)生來自于不同的專業(yè)，學(xué)術(shù)交叉是必然的，未來的科學(xué)也一定是交叉發(fā)展的科學(xué)，只有一個專業(yè)閉門造車是萬萬不可能的．創(chuàng)新精神是整個開放實驗的宗旨，要求有奉獻精神是由于開放實驗沒有課時限制，可能需要加班加點，也可能需要熬夜通宵，大學(xué)物理開放實驗還處于初級階段需要大批的優(yōu)秀教師奉獻．

3.3 完善開放實驗制度促進開放實驗發(fā)展

參考其他學(xué)校的辦學(xué)經(jīng)驗[8～10]并結(jié)合我校的實際情況進行如下制度探索改革.

(1)對大學(xué)物理課程分層次設(shè)置

南昌工程學(xué)院把物理實驗分成了3個層次，結(jié)合我院大學(xué)物理實驗的特點也可以把物理實驗分為3個層次：第一層次為基礎(chǔ)實驗和演示實驗，第二層次為近代物理實驗和綜合性實驗，第三層次為開放實驗．結(jié)合北京聯(lián)合大學(xué)的大學(xué)物理實施方案和我校的特點，把大學(xué)物理實驗的3個層次都規(guī)定為必修實驗課．第一層次基礎(chǔ)物理和演示物理實驗為24個學(xué)時，第二層次近代物理實驗和綜合物理實驗為20個學(xué)時，第三層次開放實驗項目為12個學(xué)時．這樣改變了單一的教學(xué)模式，使教學(xué)逐層深入，學(xué)生的學(xué)習過程循序漸進逐步深入，學(xué)生的能力由簡單實驗?zāi)芰Φ骄C合實驗?zāi)芰υ俚絼?chuàng)新能力培養(yǎng)不斷提高．

(2)對開放實驗應(yīng)該開放選題

教師所提供的實驗題目是有限的，這就局限了開放實驗的數(shù)量，如果對開放實驗開放選題，允許學(xué)生自由選題，學(xué)生可以做一個自己從小就想弄清楚的驗證性實驗，也可以設(shè)計一個小創(chuàng)造，也可以從網(wǎng)上選擇一些有趣的題目，也可以選擇老師設(shè)定的題目．這樣題目廣泛，學(xué)生的參與性就高．

(3)設(shè)立專項資金

12個課時按照現(xiàn)在的課程安排可以做6個實驗項目，學(xué)校維持這6個實驗項目本身就需要一筆錢，如果這些錢能設(shè)立開放實驗專項基金，每年都有專人負責管理，購買學(xué)生所需要的儀器設(shè)備，免去每位教師親自報賬的復(fù)雜環(huán)節(jié)，這樣定能提高教師的參與性．

(4)完善考核監(jiān)督制度．

教師對學(xué)生考核，開放實驗負責人對參與教師的工作量進行考核，學(xué)校教育研究與教學(xué)評建處對開放實驗的組織進行考核，環(huán)環(huán)相扣使開放實驗像理論教學(xué)和基礎(chǔ)實驗教學(xué)一樣有序進行．

3.4 組織競賽參加項目吸引學(xué)生參加開放實驗

不論是大學(xué)物理實驗室的場地還是專兼職教師團隊，他們服務(wù)的主體都是學(xué)生，學(xué)生是整個開放實驗的必要條件，如果沒有學(xué)生參加開放實驗，所建立的平臺和團隊形同虛設(shè)，毫無用處，如何吸納更多的學(xué)生參加開放實驗?zāi)兀吭趯Ｈ素撠煹幕A(chǔ)上開展各項競賽，比如參加“大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽”，大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽要求學(xué)生對17個與物理有關(guān)的實驗題目，進行實驗，這些題目既能夠鍛煉學(xué)生的實踐能力，又是國際上認可的有趣題目，與生活實踐息息相關(guān)，同時學(xué)校也可以通過學(xué)生所做開放實驗成果，挑選優(yōu)秀學(xué)生參加“省級大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽”，甚至參加“國家級大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽”．同時也可以組織學(xué)生參加“大學(xué)物理實驗技能大賽”針對基礎(chǔ)性實驗的基礎(chǔ)操作——如看懂電路圖、迅速連線、精準測量、儀器使用和測試等進行競賽，或者組織學(xué)生參加“大學(xué)物理創(chuàng)新競賽”等等．總之，通過實驗競賽來促進學(xué)生參加開放實驗，使開放實驗成為更上一層樓的起點，而不是物理實驗的終點．

另外大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目和開放實驗有機結(jié)合可以相互促進，共同發(fā)展．大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目是為了促進高校轉(zhuǎn)變教育思想觀念，改革人才培養(yǎng)模式，強化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力訓(xùn)練，增強高校學(xué)生的創(chuàng)新能力和在創(chuàng)新基礎(chǔ)上的創(chuàng)業(yè)能力，培養(yǎng)適應(yīng)創(chuàng)新型國家建設(shè)需要的高水平創(chuàng)新人才而設(shè)立的項目，自從2011年國家推廣實施以來已經(jīng)取得了很好的成績，它的思想和開放實驗室的思想是一致的，開放實驗是大學(xué)生創(chuàng)新項目的基礎(chǔ)，教師可以通過指導(dǎo)開放實驗，選撥出優(yōu)秀的開放實驗項目參加大學(xué)生創(chuàng)新項目．到目前為止，物理實驗已經(jīng)取得了不錯的成績，僅在2016年有3個開放實驗項目被選入大學(xué)生創(chuàng)新項目，由第一作者指導(dǎo)的1個實驗項目被選入省級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目．2017年又有第一作者指導(dǎo)的1個實驗項目被選入省級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目．

4 結(jié)束語

開放實驗是應(yīng)用型本科院校實現(xiàn)應(yīng)用型培養(yǎng)目標的一個重要過程，但是能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模的開放物理實驗室，需要大量資金投入，需要一批甘于奉獻的團隊，需要學(xué)校政策的鼎力支持．目前來講存在的問題主要是沒有獨立的空間場地，沒有專門的開放實驗負責人組織，沒有更好的制度去吸引學(xué)生參加開放實驗，因此建立合適的開放實驗室，組建高效和諧的教師團隊，通過組織競賽提高學(xué)生參與開放實驗的積極性，是以后大學(xué)物理開放實驗更好發(fā)展的必要條件．希望這篇文章能夠起到拋磚引玉的作用，最終大規(guī)模的開放大學(xué)物理實驗，適應(yīng)應(yīng)用型本科院校轉(zhuǎn)型發(fā)展．

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Highlights:The paper takes the open situation of Taiyuan Institute of Technology physics experiment center as an example, and details the school open physics laboratory mode and system and the results. Then it analyses the problems and the insufficiency, and put forward the effective method to solve the current problems, which is establishing the experiment center of big width room, building physical experiment team, improving the system of open experiment, and organizing competition so as to absorb more students to participate in the opening experiment. At last, the open university physics experiment can adapt undergraduate colleges transformation development．

TheOpenUniversityPhysicsExperimentAdaptingTransformationDevelopmentofApplication-orientedUniversities

LiShuqingDangYananLiZeNiuJiaoyue

(DepartmentofScience,TaiyuanInstituteofTechnology,Taiyuan，Shanxi030008)

open the university physics experiment;applied newly-established college;competition;UIRP

*山西省教學(xué)改革創(chuàng)新項目,項目編號：J2017120；大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目，項目編號：2017443；太原工業(yè)學(xué)院青年(后備)學(xué)科帶頭人支持計劃資助.

李淑青(1978- )女，副教授，主要研究方向為非線性光學(xué).

2017-02-20)