新疆工程學(xué)院物理實(shí)驗(yàn)中心 劉麗 余利瑞

自2016年初提出新工科概念，于2017年正式提出加快建設(shè)和發(fā)展新工科，新工科的核心背景是“新經(jīng)濟(jì)”，高等工程教育為應(yīng)對(duì)全球教育形勢(shì)和服務(wù)國(guó)家戰(zhàn)略而提出的高等工程教育的改革方案。

新疆工程學(xué)院是一所集煤礦、能源、控制、化工、機(jī)械、信息、土木等院系的綜合性質(zhì)高校，以產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向，培養(yǎng)應(yīng)用型、復(fù)合型、技能型、創(chuàng)新型人才，能夠適應(yīng)不斷發(fā)展的新人才目標(biāo)。

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是一門基礎(chǔ)性必修實(shí)驗(yàn)課程，針對(duì)我校應(yīng)用型大學(xué)的要求，探索適合我校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新教學(xué)的基本理念和我校階段性教學(xué)的思路。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是我校理工科各專業(yè)學(xué)生的必修實(shí)驗(yàn)課程，針對(duì)我?，F(xiàn)階段的教學(xué)現(xiàn)狀和建立應(yīng)用型大學(xué)的要求，提出了針對(duì)我校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的改革措施和實(shí)施方案。

1 大學(xué)物理課程現(xiàn)狀

1.1 語(yǔ)言限制

現(xiàn)階段我校學(xué)生主要由漢語(yǔ)班、雙語(yǔ)班、民語(yǔ)班構(gòu)成，如圖一所示，雙語(yǔ)和民語(yǔ)班占總班級(jí)的40%左右，雙語(yǔ)及民語(yǔ)班級(jí)人數(shù)占總?cè)藬?shù)的40%。受語(yǔ)言因素和基礎(chǔ)知識(shí)的影響，漢語(yǔ)班級(jí)的基礎(chǔ)較好，雙語(yǔ)班級(jí)的基礎(chǔ)和語(yǔ)言能力與漢語(yǔ)班級(jí)相比，稍遜一籌。而民語(yǔ)班級(jí)中基礎(chǔ)知識(shí)和語(yǔ)言能力都較弱，接受知識(shí)的能力更為欠缺。若采用相同的教學(xué)目標(biāo)必然影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效果,如引文[1]中介紹。

圖1 班級(jí)情況介紹

1.2 學(xué)時(shí)與教學(xué)目標(biāo)沖突

現(xiàn)階段，我校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課及普通物理實(shí)驗(yàn)課程按照每個(gè)實(shí)驗(yàn)2個(gè)課時(shí)分布，而兩個(gè)課時(shí)給動(dòng)手實(shí)踐教學(xué)帶來(lái)了較大的困難，物理實(shí)驗(yàn)以學(xué)生能夠理解理論知識(shí)為前提，因此在教學(xué)過(guò)程中側(cè)重于理論教學(xué)，占據(jù)了較多的課堂時(shí)間。但是大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)是將物理定律運(yùn)用到鍛煉動(dòng)手能力、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力以及創(chuàng)新能力。在理論部分花去較多時(shí)間后，實(shí)踐操作的時(shí)間隨之減少。這導(dǎo)致學(xué)生的動(dòng)手操作及數(shù)據(jù)處理時(shí)間嚴(yán)重缺乏，沒(méi)時(shí)間來(lái)培養(yǎng)能力。

1.3 考核模式的不合理

現(xiàn)階段我校采用1+X考核模式，主要考查實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、PPT制作及答辯、數(shù)據(jù)處理幾個(gè)方面?？己酥皇潜O(jiān)督學(xué)生學(xué)習(xí)的一種方式，而實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教師不僅需要完成課程內(nèi)容還需要額外利用休息時(shí)間輔導(dǎo)學(xué)生備考。自認(rèn)為考核方式實(shí)驗(yàn)操作部分時(shí)鍛煉學(xué)生的上課效果、熟悉儀器的程度實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是教師輔導(dǎo)時(shí)引導(dǎo)學(xué)生操作和構(gòu)思，在考核時(shí)將前期工作呈現(xiàn)給監(jiān)考老師。此考核模式的弊端在于“便宜”了勤快動(dòng)手者，較少能激發(fā)學(xué)生思考的效果。

1.4“大班”教學(xué)不合理

在學(xué)校的飛速發(fā)展中，部分教師提出將小班改成大班教學(xué)，目的是節(jié)省教學(xué)資源（原是30人以下為一個(gè)班教學(xué)，30人以上班級(jí)分成兩大組上課）。教學(xué)班人數(shù)多給課堂教學(xué)帶來(lái)了壓力，例如50人的班級(jí)，教學(xué)效果難以保證，原因有三，第一，課堂教學(xué)中激發(fā)每名學(xué)生思考的機(jī)會(huì)較少；第二，建議每臺(tái)設(shè)備使用人數(shù)在2人，多套儀器存在管理困難，安全使用儀器難以保障；第三，部分不自覺(jué)的同學(xué)存在濫竽充數(shù)的現(xiàn)象，抄襲數(shù)據(jù)。

2 新工科背景下大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)改革措施：

為提高人才質(zhì)量，對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革，以適應(yīng)新工科建設(shè)的要求。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程是為理工科培養(yǎng)創(chuàng)新型人才服務(wù)的一門基礎(chǔ)課程。

2.1 教學(xué)內(nèi)容和形式改革

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程較“老”，包括力、熱、電、光、磁等。實(shí)驗(yàn)設(shè)備以及教學(xué)內(nèi)容與前沿科技結(jié)合度較低。造成“學(xué)與用”脫節(jié)，以致于很多學(xué)生提出問(wèn)題：“老師，我們學(xué)這個(gè)有什么用？”“老師，我們學(xué)了這個(gè)，工作時(shí)又用不到，還不如不學(xué)！”面對(duì)人才培養(yǎng)的緊迫性，必須對(duì)現(xiàn)有教學(xué)方式進(jìn)行改革。

（1）教學(xué)內(nèi)容與學(xué)科專業(yè)有機(jī)融合。優(yōu)化課程設(shè)置，側(cè)重培養(yǎng)科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。根?jù)不同的專業(yè)系部需要，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)課程可設(shè)定不同的教學(xué)模塊，比如機(jī)械系學(xué)生可設(shè)定為力學(xué)模塊，整合教學(xué)資源，選取力學(xué)相關(guān)實(shí)驗(yàn)。例如：三線擺測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可細(xì)化到方法：三線擺法、扭擺法、復(fù)擺法，內(nèi)容上測(cè)圓盤、圓環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，驗(yàn)證平行軸定理，以及測(cè)量剛體的角加速度等。該模塊實(shí)驗(yàn)可分為2~3個(gè)實(shí)驗(yàn)。并涉及工程技術(shù)、航天、電力、機(jī)械、儀表等工作領(lǐng)域。將理論與實(shí)際高效結(jié)合，激發(fā)學(xué)生對(duì)專業(yè)的興趣。

（2）分級(jí)教學(xué)。根據(jù)學(xué)生群體不同，實(shí)施一個(gè)實(shí)驗(yàn)三套實(shí)驗(yàn)方案，根據(jù)民語(yǔ)班級(jí)、雙語(yǔ)班級(jí)不同，采用不同的教學(xué)目標(biāo)，如：民語(yǔ)班級(jí)中強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)知識(shí)，并運(yùn)用三線擺法測(cè)量圓盤、圓環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。雙語(yǔ)班級(jí)中鞏固基礎(chǔ)，選取三線擺法測(cè)量圓環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，并驗(yàn)證平行軸定理。漢語(yǔ)班級(jí)選用自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證平行軸定理及測(cè)量剛體的角加速度等。

2.2 增加學(xué)時(shí)及改革考核

（1）增加實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)

根據(jù)實(shí)驗(yàn)難度不同的特點(diǎn)，延長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)課時(shí)，將現(xiàn)有每個(gè)實(shí)驗(yàn)2課時(shí)延長(zhǎng)至3或4課時(shí)，根據(jù)難度和實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)確定實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)?，F(xiàn)有多個(gè)學(xué)校如清華大學(xué)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)為4學(xué)時(shí)[2],北京大學(xué)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)為3~4學(xué)時(shí)，國(guó)防科技大學(xué)每個(gè)實(shí)驗(yàn)平均為3學(xué)時(shí)，鄭州輕工業(yè)學(xué)院每個(gè)實(shí)驗(yàn)4學(xué)時(shí)[3]，以確保學(xué)生有足夠的時(shí)間發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題，提出創(chuàng)新想法。

（2）改革考核模式

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)可選用多元化考核方式，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的目的是讓學(xué)生提高動(dòng)手能力，解決問(wèn)題的能力，以及創(chuàng)新能力。例如考試時(shí)間不固定，可選擇月末、期中、期末等時(shí)間，按照小組分配人員，根據(jù)不同興趣和愛(ài)好激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，提出問(wèn)題、大膽假設(shè)，選取方向設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)儀器等形式?？己诵问蕉鄻樱浑S意。可采取實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)和驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)過(guò)程設(shè)計(jì)（CAD制圖），實(shí)物設(shè)備改造等。

2.3 激勵(lì)學(xué)生

（1）開(kāi)展學(xué)科競(jìng)賽

根據(jù)不同學(xué)生層次，設(shè)計(jì)競(jìng)賽方案。如第一層次：技能操作，任選復(fù)雜實(shí)驗(yàn)的調(diào)試和測(cè)量。第二層次：解決實(shí)際問(wèn)題。第三層次：參與學(xué)生挑戰(zhàn)杯等競(jìng)賽。以賽促練，以賽促練，培養(yǎng)學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)。

（2）分類選課。前面提到根據(jù)學(xué)科要求、專業(yè)特點(diǎn)、個(gè)人興趣愛(ài)好等，采取分類線上選課模式，國(guó)內(nèi)高校已普遍實(shí)施，但我校生還未開(kāi)展。此選課模式的優(yōu)點(diǎn)是各專業(yè)各班級(jí)學(xué)生和老師根據(jù)自身的時(shí)間安排和興趣愛(ài)好等靈活選擇實(shí)驗(yàn)課程。

3 實(shí)驗(yàn)報(bào)告中的優(yōu)秀傳統(tǒng)不能改

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、活躍的創(chuàng)新意識(shí)、理論聯(lián)系實(shí)際和適應(yīng)科技發(fā)展的綜合應(yīng)用能力的手段，是其他課程不能代替的。實(shí)驗(yàn)報(bào)告是實(shí)驗(yàn)工作的總結(jié)，用簡(jiǎn)明的形式說(shuō)明實(shí)驗(yàn)的情況、結(jié)果、個(gè)人的心得體會(huì)，實(shí)驗(yàn)報(bào)告是寫給同行看的，所以必須充分反映自己的工作收獲和成果。

3.1 輕視預(yù)習(xí)報(bào)告

出現(xiàn)了很多教師和學(xué)生輕視原理的現(xiàn)象，造成學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前后完全不知道驗(yàn)證了理論課中的哪個(gè)原理。所以建議實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)是推導(dǎo)一遍實(shí)驗(yàn)原理，而不是抄一遍實(shí)驗(yàn)原理，或者抄幾個(gè)實(shí)驗(yàn)用到的公式。最后連自己都不知道公式的來(lái)源，實(shí)驗(yàn)后很快就遺忘，根本達(dá)不到提高實(shí)驗(yàn)技能的目的。

3.2 忽略實(shí)驗(yàn)心得體會(huì)

實(shí)驗(yàn)報(bào)告中數(shù)據(jù)處理可通過(guò)多種手段，如采用Excel、Origin等數(shù)據(jù)處理方法來(lái)分析數(shù)據(jù)，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。教學(xué)中往往忽略了對(duì)誤差進(jìn)行分析說(shuō)明，忽略了儀器和實(shí)驗(yàn)者的優(yōu)缺點(diǎn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)報(bào)告來(lái)反思實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題，提出改進(jìn)措施，這才是物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的精髓。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，新工科背景下大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革需要專業(yè)教師不斷運(yùn)用新的教育教學(xué)理念來(lái)武裝頭腦，提高應(yīng)用型大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量迫在眉睫，要求我們結(jié)合大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課和所學(xué)專業(yè)的特點(diǎn)大膽創(chuàng)新，促進(jìn)研究學(xué)習(xí)的同時(shí)，還應(yīng)堅(jiān)持大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的特點(diǎn)。根據(jù)我校學(xué)生和教學(xué)現(xiàn)狀，采取適合應(yīng)用型本科學(xué)生的教學(xué)方式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有效地設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，不斷地優(yōu)化教學(xué)模式，創(chuàng)新考核方式，增加單個(gè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)課時(shí)，關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，讓學(xué)生能思考，想思考，善思考。為把我校學(xué)子培養(yǎng)成為新工科的創(chuàng)新型和復(fù)合型人才打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。