沈璐，郭亮，張晶瑩

摘? ? 要：文章基于目前工程教育專業(yè)認證背景下公共基礎課程的研究現(xiàn)狀，結合工程教育專業(yè)認證標準和認證方法，分析了目前高?！按髮W物理實驗”課程所面臨的和亟待解決的問題，并結合吉林建筑大學發(fā)展目標，討論了工科院?！按髮W物理實驗”課程教學改革的必要性。同時，根據(jù)吉林建筑大學各專業(yè)的工程教育認證情況，初步提出了“大學物理實驗”課程模塊化改革方案，以期為公共基礎課程的改革和推廣提供參考案例。

關鍵詞：“大學物理實驗”課程；工程教育專業(yè)認證；模塊化；持續(xù)改進

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? 文章編號：1002-4107（2023）04-0073-03

工程技術人才的國際化是當前經(jīng)濟全球化的必然要求，工程教育和工程師資格的國際互認已成為全世界工程教育界共同關注的焦點。2016年6月，我國成為《華盛頓協(xié)議》正式成員，實現(xiàn)了我國與其他成員國本科工程教育所授學位的“實質(zhì)等效”。這不僅實現(xiàn)了我國工程教育認證的國際互認目標，也有力推動了我國工程教育專業(yè)認證工作的進一步發(fā)展，但在給國內(nèi)各高校的專業(yè)發(fā)展帶來機遇的同時也提出了新的挑戰(zhàn)。

“大學物理實驗”課程是教育部確立的高等院校理工科專業(yè)的6門基礎必修課之一，也是學生進入大學階段最先接觸到的實踐課程，它對于學生辯證思考能力和解決問題能力的鍛煉作用毋庸置疑。雖然各高校的“大學物理實驗”課程都在根據(jù)學校的發(fā)展目標等不斷進行改革，但是其效果仍然與工程教育專業(yè)認證所秉承的成果導向存在一定差距[1-3]。因此，高校針對公共基礎實驗課程在工程教育專業(yè)認證背景下的課程改革迫在眉睫。

一、“大學物理實驗”課程面臨的問題

目前，高校的“大學物理實驗”課程在實際教學中存在以下與工程教育專業(yè)認證理念有偏差的問題。

（一）教學內(nèi)容

以吉林建筑大學2019—2020學年為例，物理實驗中心每學年要完成18個專業(yè)，共2 500人的“大學物理實驗”課程的教學任務，雖然設置了不同學分的實驗課程，但學生并不能完全根據(jù)工程教育專業(yè)認證的人才培養(yǎng)特點及專業(yè)達成度要求來選擇不同內(nèi)容的課程。例如，電氣工程專業(yè)較重視電學相關實驗，而土木工程專業(yè)則比較重視力學相關實驗。因此，實驗課程內(nèi)容對于不同專業(yè)培養(yǎng)方案的支持度較低，對各專業(yè)的需求適應度不高。

（二）教學方法

“大學物理實驗”課程目前仍存在“教重于學”的情況，學生在實驗過程中只是“做”了實驗，缺乏思考。“大學物理實驗”課程雖然在一定程度上培養(yǎng)了學生的科學創(chuàng)新意識和解決問題能力，但仍存在學生完全重復教師的操作流程，機械地 “被動”實驗的問題，無法激發(fā)學生的學習熱情，學生難以通過實驗加深對理論知識的理解，也不能達成提高學生自主解決問題能力的培養(yǎng)目標。

（三）教學理念

目前，高校雖然增加了部分創(chuàng)新實驗和開放實驗課程，但由于仍存在重理論輕實踐現(xiàn)象，導致大部分學生的積極性不高，在一定程度上消磨了教師開拓新的實驗內(nèi)容的激情，使得“大學物理實驗”課程的師生互動狀態(tài)仍停留在學生按照教師教授內(nèi)容被動地重復操作，致使實際的教學效果與期望的“學生為主體，教師做引導”的狀態(tài)差距較大。

二、“大學物理實驗”課程改革的必要性分析

自2017年以來，吉林建筑大學陸續(xù)有安全工程專業(yè)、土木工程專業(yè)、測繪工程專業(yè)通過認證，同時給排水科學與工程、工程管理、建筑環(huán)境與能源應用工程、地質(zhì)工程等專業(yè)陸續(xù)迎來中國工程教育專業(yè)認證協(xié)會專家的現(xiàn)場考察。工程教育專業(yè)認證推動了理工科院校的專業(yè)發(fā)展，同時也帶來了很多挑戰(zhàn)。工程教育專業(yè)認證要求都是圍繞“畢業(yè)生實踐能力達成”這一核心任務開展的。通過積極參與學校的工程教育專業(yè)認證工作，物理實驗課教師認識到“大學物理實驗”課程教學體系的優(yōu)化不僅是專業(yè)認證的需求，也是完善學校基礎實驗教學保障體系的關鍵任務，更是提升實驗建設和教學管理的突破口。因此，針對工程教育專業(yè)認證背景下的公共實驗課程改革工作勢在必行，“大學物理實驗”課教師應進行積極的探索和實踐，尋求與時俱進的實驗教學體系改革方式。

三、“大學物理實驗”課程模塊化改革方案及實踐

通過問題分析，教師了解到目前“大學物理實驗”課程現(xiàn)狀與工程教育專業(yè)認證所秉承的以學生為中心、成果導向的目標還是有差距的[3-4]。在“大學物理實驗”課程教學過程中，教師通過經(jīng)典的驗證性物理實驗可以引導學生理解物理學科近三百年來的發(fā)展歷程，但與現(xiàn)代科學技術發(fā)展的銜接性較弱，與學生專業(yè)的匹配度較低，難以激發(fā)學生對此類實驗的興趣。為了更深入地了解學生對“大學物理實驗”課程的認識程度及期望情況，教師向吉林建筑大學2019級和2020級理工科專業(yè)學生發(fā)放了2 000份調(diào)查問卷，結果顯示，約63%的學生能夠認識到“大學物理實驗”課程的重要性。在實驗課程設置方面，67%的學生認為“大學物理實驗”課程應增加選修單元以有效發(fā)揮學生的自主性；79%的學生認為“大學物理實驗”課程應強化專業(yè)相關實驗；23%的學生希望在課余時間完成更具有挑戰(zhàn)性和創(chuàng)新性的實驗內(nèi)容。在課程講授方式方面，45%以上的學生喜歡動手操作環(huán)節(jié)；27%以上的學生愿意與其他同學討論完成實驗；35%以上的學生更傾向于建立學習小組，采用合作形式完成實驗內(nèi)容。物理實驗中心教師通過調(diào)查問卷的分析結果，進一步了解到學生對于“大學物理實驗”課程的預期及需求，進而結合物理實驗中心現(xiàn)有條件，通過研討會的方式深入探討了如何建立工程教育專業(yè)認證背景下的公共基礎課程的支撐平臺，即從教學內(nèi)容、教學方法、教學評價等方面入手，切實提高學生的理論基礎與工程運用能力，使得“大學物理實驗”課程能夠為吉林建筑大學工程教育專業(yè)認證工作和人才培養(yǎng)添磚加瓦，完成以學生需求為導向、培養(yǎng)實踐能力為目標的公共實驗課程改革工作。物理實驗中心教師與相關專業(yè)負責人溝通后，選擇2020級電氣類專業(yè)學生作為課程改革試點，對課程進行了以下改革，取得了較好的改革成果。

（一）教學內(nèi)容

在吉林建筑大學積極推進工程教育專業(yè)認證工作的背景下，適合不同專業(yè)的模塊化“大學物理實驗”課程圍繞以學生為中心，滿足不同層次學生實踐能力培養(yǎng)需求的課程設計，成為今后“大學物理實驗”課程的發(fā)展方向[5-6]。結合吉林建筑大學專業(yè)設置情況和物理實驗中心現(xiàn)有條件，“大學物理實驗”課程采用的模塊化課程設計仍基于大學物理常用的實驗科目分類，即力學、熱學、光學、電學、近代物理實驗5個基礎模塊，完成先修基礎模塊后可選擇相應分類的拓展模塊，進行更加深入的專業(yè)相關實驗內(nèi)容的操作。綜合設計性實驗作為備開實驗模塊，由各專業(yè)根據(jù)自身的專業(yè)特色，再結合培養(yǎng)方案中各專業(yè)的學時要求，選擇與專業(yè)實踐或者理論課程銜接更好的實驗模塊[7]（圖1）。

“大學物理實驗”課程以學生需求為導向，課程設置在兼顧培養(yǎng)學生的基本實驗操作技能的同時，更應滿足學生需求，融入激發(fā)學生學習興趣、專業(yè)延展度較高的綜合性、創(chuàng)造性實驗。以電氣類專業(yè)為例，“大學物理實驗”課程共48學時，其中常開實驗和備開實驗的學時設置分別為40學時和8學時。物理實驗中心教師在與專業(yè)負責人溝通探討專業(yè)核心課程與“大學物理實驗”課程的關聯(lián)之后，確定電學模塊和電學拓展模塊作為其首選實驗模塊。物理實驗中心在電學模塊中設置了“示波器使用”“電橋法測電阻”“示波器法測繪磁化曲線和磁滯回線”實驗，而在電學拓展模塊中設置了“電表的設計和組裝”“電阻電容串聯(lián)電路暫態(tài)過程研究”“線式電位差計測電阻”等實驗?？紤]到與吉林建筑大學特色的結合度，電氣專業(yè)以力學模塊、力學拓展、近代物理實驗模塊及綜合性實驗模塊構成了“大學物理實驗”課程的完整模塊。物理實驗中心根據(jù)電氣專業(yè)在常開模塊中的選擇情況，在綜合設計性實驗模塊中設置了“太陽能電池特性及應用”“微小形變量測量”“相位法測光速”等力學和電學相關實驗。電氣類專業(yè)的“大學物理實驗”課程涵蓋了力學、電學和近代物理實驗三大塊內(nèi)容，同時在綜合設計性實驗和拓展性實驗中，也涵蓋了少量的光學和熱學知識的交叉內(nèi)容，既滿足了專業(yè)相關性特點也兼顧了基礎技能的培養(yǎng)。

（二）教學方法

“大學物理實驗”課程是吉林建筑大學第一批校級混合式課程，目前也處于校級一流課程建設階段，在教學方法上的改革取得了不錯的教學成果，獲得了良好的學生反饋意見[8]。因此，基于上述教學改革成果，電氣專業(yè)的“大學物理實驗”課程也采用線上線下相結合的教學方式，通過線上預習+線下操作+討論答辯相結合的方式進行。課前，學生通過線上資源了解實驗內(nèi)容及涉及的知識點，并完成教師布置的在線預習測試題；課上，學生實際動手操作實驗儀器，解決各類問題；課后，教師線上發(fā)布討論內(nèi)容，學生根據(jù)實驗操作情況參與討論、發(fā)表看法，教師有針對性地回復。線上線下相結合的方式增強了學生與教師之間的互動，能夠及時解決學生在預習環(huán)節(jié)、操作環(huán)節(jié)和討論環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的各類問題，有利于提高學生獨立思考、解決問題的能力。

（三）教學評價

在傳統(tǒng)基礎實驗課程的教學評價中，評價內(nèi)容主要是課前預習和實驗操作兩大部分。目前，試點班級的評價體系主要包括線上成績和線下成績兩大部分。其中，線上成績包括視頻觀看時長、預習測試成績和討論參與度成績；線下成績包括實驗操作成績、實驗思考題、實驗方案制定+結果答辯成績（綜合設計性實驗）。這完全符合工程教育專業(yè)認證中注重過程性評價的標準，不僅可以多環(huán)節(jié)、多視角、多維度地評價學生的綜合能力，而且可以更全面、客觀地對學生的實驗操作能力，理論知識理解能

力，實驗操作過程中的學習能力、解決問題能力、團隊合作能力等進行評價。

在完成了本學期的“大學物理實驗”課程教學任務之后，物理實驗中心針對電氣類專業(yè)學生再次發(fā)放了200份調(diào)查問卷。關于實驗題目設置的問卷部分，78%的學生認為模塊化課程設計提高了專業(yè)相關度，提升了學生的學習興趣。關于教學方法的問卷部分，67%的學生認為線上預習的方式，讓學生在上課前可以有備而來，節(jié)省了課堂時間，調(diào)動了學生實驗操作的積極性。關于教學評價的問卷部分，雖然49%的學生認為新的過程性評價方式可以更全面、更多角度地評價學生的綜合能力，但是也有近30%的學生認為各評價內(nèi)容所占比重有待調(diào)節(jié)。針對問卷調(diào)查結果，物理實驗中心教師與專業(yè)課教師就課程試點情況進行了進一步探討與溝通，教師一致認為模塊化的課程設置不僅保證了學生對基本實驗技能的掌握，而且在相應模塊的基礎上還可以繼續(xù)學習拓展模塊，最終還可在綜合設計性實驗部分加入綜合性、創(chuàng)新性實驗內(nèi)容，對專業(yè)課程相關聯(lián)內(nèi)容進行逐級遞進和提升，課程設置方面取得了較好的效果。通過“示波器的使用”等電學基本模塊的學習，學生能夠掌握電學實驗基本操作方法，提升電路搭建技巧及能力；通過“電表的設計和組裝”等電學拓展實驗為與專業(yè)課程建立聯(lián)系打下基礎；通過“微小形變量測量”等綜合設計性實驗可以實際操作、驗證、體會“傳感器原理及應用”課程中涉及的傳感器知識，為后續(xù)的專業(yè)課程學習打下扎實的基礎。通過線上線下相結合的方式，節(jié)省了部分線下課時，學生有更多的時間用來操作儀器，及時與教師互動解決在實驗中遇到的問題，充分體現(xiàn)了工程教育專業(yè)認證提倡的“學生主體，教師主導”的教學方式。針對學生反饋的教學評價的建議，教師也進行了深入探討，同時借鑒專業(yè)課程及專業(yè)實驗課程的評價體系，在后續(xù)的課程改革中再繼續(xù)將評價體系向更全面、更合理的方向調(diào)整，遵循工程教育專業(yè)認證提倡的“持續(xù)改進”策略。

針對“大學物理實驗”課程的教學改革，通過對電氣類專業(yè)學生的問卷調(diào)查及與電氣專業(yè)課教師的研討交流，提出的“大學物理實驗”課程模塊化教學方式，取得了預期的教學效果，得到了專業(yè)課教師和學生的積極反饋和一致認可。同時，在教學過程中發(fā)現(xiàn)的問題也會在后期的授課和面向其他專業(yè)推廣中保持持續(xù)改進的策略。該模塊化教學方式使得“大學物理實驗”課程作為工程實踐能力提升的第一個基礎環(huán)節(jié)，通過閉環(huán)的“評價—反饋—改進”循環(huán)機制，實現(xiàn)了提升學生的實踐能力和綜合素質(zhì)的目標。

參考文獻：

[1]? 劉振興，王引書，李曉文，等.大學物理實驗課程的分類指導教學改革研究[J].物理實驗，2018，38（增刊1）：72.

[2]? 鄭阿群，張軍杰，孫楊，等.化學實驗教學改革與科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)[J].實驗室科學，2018，21（6）：138.

[3]? 李志義.對我國工程教育專業(yè)認證十年的回顧與反思之一：我們應該堅持和強化什么[J].中國大學教育，2016（11）：10.

[4]? 羅浩，向澤英.工程認證背景下物理實驗培養(yǎng)方案的內(nèi)涵提升[J].高教研究，2019（4）：63.

[5]? 喬輝，郭長立，張濤.基于工程教育認證形勢下的大學物理實驗分類教學研究[J].物理通報，2017（9）：77.

[6]? 張文雪，劉俊霞，彭晶.工程教育專業(yè)認證制度的構建及其對高等工程教育的潛在影響[J].清華大學教育研究，2007（6）：61.

[7]? 李? ? .工程教育認證背景下地方高?；旌鲜綄嶒灲虒W體系構建：以吉林建筑大學為例[J].黑龍江教育（理論與實踐），2021，75（12）：67.

[8]? 沈璐，郭亮，段學智，等.互聯(lián)網(wǎng)教學模式下的大學物理實驗構建的思考[J].教育教學論壇，2018（21）：277.

編輯∕陳晶