應(yīng)用型大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建與實(shí)踐

王玉新　王艷　孫中皋　張濤　李夢軻　陳建興

摘要：本文分析了改革物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的必要性，改革物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，是提升大學(xué)生創(chuàng)業(yè)就業(yè)能力的現(xiàn)實(shí)需要，是提升大學(xué)生創(chuàng)業(yè)就業(yè)能力的緊迫課題，是提升大學(xué)生創(chuàng)業(yè)就業(yè)能力的有效路徑，是提升大學(xué)生創(chuàng)業(yè)就業(yè)能力的重要支撐。從實(shí)驗(yàn)課程體系、實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺、實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式和校企聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室四方面入手構(gòu)建虛實(shí)結(jié)合的應(yīng)用型物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，以期培養(yǎng)具有專業(yè)特色的應(yīng)用型人才。教學(xué)實(shí)踐表明，受益于新實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系下的畢業(yè)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神得到了顯著提高，就業(yè)前景廣闊。

關(guān)鍵詞：物理實(shí)驗(yàn)；教學(xué)體系；實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心；構(gòu)建與實(shí)踐

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）06-0129-03

一、引言

黨的十八大提出，要“促進(jìn)創(chuàng)業(yè)帶動就業(yè)，做好以高校畢業(yè)生為重點(diǎn)的青年就業(yè)工作”。國家“十三五”規(guī)劃中明確提出“推進(jìn)教育現(xiàn)代化與人才強(qiáng)國、人力資源強(qiáng)國建設(shè)研究”，即用現(xiàn)代先進(jìn)教育思想和科學(xué)技術(shù)武裝人們，使教育思想觀念，教育內(nèi)容、方法與手段以及校舍與設(shè)備逐步提高到世界先進(jìn)水平，培養(yǎng)出適應(yīng)參與國際經(jīng)濟(jì)競爭和綜合國力競爭的新型勞動者和高素質(zhì)人才。這對于高校順應(yīng)新的形勢和要求，有效提升大學(xué)生創(chuàng)業(yè)就業(yè)能力提出了新的更高要求[1-5]。“如何立足物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)適應(yīng)國家經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要的勇于自主創(chuàng)業(yè)發(fā)展、能夠勝任就業(yè)崗位的大學(xué)畢業(yè)生？”是擺在我們面前的一項(xiàng)緊迫的現(xiàn)實(shí)課題。為此，我們提出：利用先進(jìn)的信息化技術(shù)，合理運(yùn)用已有的優(yōu)質(zhì)科研教學(xué)資源，構(gòu)建虛實(shí)結(jié)合的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，著力培養(yǎng)社會需要的應(yīng)用型人才，持續(xù)提高大學(xué)生的創(chuàng)業(yè)就業(yè)能力。這對于深入貫徹落實(shí)黨的十八大精神，全面實(shí)施“十三五”規(guī)劃，進(jìn)一步深化物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革，切實(shí)解決大學(xué)生“就業(yè)難”問題具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

二、改革物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的必要性

1.改革物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，是提升大學(xué)生創(chuàng)業(yè)就業(yè)能力的現(xiàn)實(shí)需要。高校畢業(yè)生是寶貴的人才資源和全面建設(shè)小康社會的生力軍。近年來，隨著高校學(xué)生數(shù)量的不斷增加，面對嚴(yán)峻的創(chuàng)業(yè)就業(yè)形勢，有效提升大學(xué)生創(chuàng)業(yè)就業(yè)能力已成為高校教育的重要任務(wù)。改革物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，就要以培養(yǎng)大學(xué)生出色的創(chuàng)業(yè)意識和就業(yè)能力為主線[6]，通過物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)引導(dǎo)他們練就過硬的創(chuàng)業(yè)就業(yè)能力，為今后找到理想生存環(huán)境，提高家庭生活質(zhì)量，進(jìn)而達(dá)到服務(wù)社會和實(shí)現(xiàn)自我價(jià)值的統(tǒng)一，從而促進(jìn)社會的和諧穩(wěn)定。

2.改革物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，是提升大學(xué)生創(chuàng)業(yè)就業(yè)能力的緊迫課題。高校歷來以培養(yǎng)全面的勞動者為己任。因此，提升大學(xué)生的創(chuàng)業(yè)就業(yè)能力應(yīng)成為高校人才培養(yǎng)的重要方向和緊迫課題[7]。在激烈的招生競爭下，畢業(yè)生就業(yè)率的高低將直接影響學(xué)校的規(guī)模、質(zhì)量和發(fā)展前景。大學(xué)生創(chuàng)業(yè)就業(yè)能力的高低不僅決定了個人的生存和發(fā)展，也決定了高校的生存和發(fā)展。通過改革物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，不斷培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，進(jìn)一步提高大學(xué)生的創(chuàng)業(yè)意識和就業(yè)技能，已經(jīng)成為高校亟待解決的重要課題[8-10]。

3.改革物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，是提升大學(xué)生創(chuàng)業(yè)就業(yè)能力的有效路徑。著眼遼寧省經(jīng)濟(jì)建設(shè)與社會發(fā)展對人才的內(nèi)在需求，將物理與電子技術(shù)學(xué)院的29個教學(xué)實(shí)驗(yàn)室整合成物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心（以下簡稱中心），全面聚集分散建設(shè)、分散管理的實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，統(tǒng)籌安排、調(diào)配、使用實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源和相關(guān)教育資源，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)資源共享[11]。通過改革物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，打破陳舊固化壁壘，拓寬實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)涵，發(fā)揮教學(xué)資源效能，使之成為破解制約提高大學(xué)生創(chuàng)業(yè)就業(yè)能力的“瓶頸”的重要途徑。

4.改革物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，是提升大學(xué)生創(chuàng)業(yè)就業(yè)能力的重要支撐。物理實(shí)驗(yàn)課程是為大學(xué)生開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，它涉及的物理知識面較廣，具有較強(qiáng)的綜合性和技術(shù)性。通過加大綜合、設(shè)計(jì)、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的比例，進(jìn)一步優(yōu)化物理實(shí)驗(yàn)課程[12]；通過建立“分層次、模塊化”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)一步拓寬實(shí)驗(yàn)開放內(nèi)涵；通過改革物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，提高學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)素質(zhì)和創(chuàng)新能力，在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，不斷提升大學(xué)生的創(chuàng)業(yè)就業(yè)能力，為他們盡快掌握職業(yè)技能、適應(yīng)未來崗位提供重要保障。

三、虛實(shí)結(jié)合應(yīng)用型物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建

1.構(gòu)建分專業(yè)、虛實(shí)結(jié)合的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程體系。實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系創(chuàng)新實(shí)踐是實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與發(fā)展的核心。中心以提升大學(xué)生創(chuàng)業(yè)精神與就業(yè)能力為目標(biāo)，從培養(yǎng)具有寬厚知識基礎(chǔ)、較高專業(yè)素養(yǎng)、強(qiáng)烈創(chuàng)新精神和較強(qiáng)實(shí)踐能力的高素質(zhì)復(fù)合型人才入手，以培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力為主線，將大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)分成基礎(chǔ)型、綜合型、研究設(shè)計(jì)型三個層次，整合成普通物理、物理教法、電信專業(yè)、電科專業(yè)、近代物理五個模塊，構(gòu)建“一條主線、三個層次、五個模塊”的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系[13]，使教學(xué)內(nèi)容分類清晰，難度逐步提高，以此更好地滿足我院物理學(xué)、電科和電信專業(yè)不同就業(yè)方向能力需求。同時，分模塊逐步增加虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，虛實(shí)結(jié)合建立培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的課程體系。目前，利用虛擬仿真開設(shè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程已有普通物理實(shí)驗(yàn)、近代物理實(shí)驗(yàn)、物理教學(xué)法實(shí)驗(yàn)、電路的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)、可編程控制器應(yīng)用、MATLAB、數(shù)字與邏輯電路課程設(shè)計(jì)、嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)部分、數(shù)字與邏輯電路（數(shù)字部分）、單片計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)部分、Visual Basic編程技術(shù)、EDA、光電子技術(shù)等14門實(shí)驗(yàn)課程，涉及基礎(chǔ)型、綜合型實(shí)驗(yàn)題目數(shù)分別為72個和46個，占全部實(shí)驗(yàn)題目總數(shù)的40%以上。

圍繞應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，為突出教學(xué)內(nèi)容的應(yīng)用性，中心依托學(xué)院物理學(xué)一級學(xué)科建設(shè)，實(shí)行專業(yè)實(shí)驗(yàn)室與教學(xué)實(shí)驗(yàn)室共建，并向?qū)W生開放學(xué)院與企業(yè)建立的校企聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，密切實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科研的關(guān)系，將學(xué)科建設(shè)及校企聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室開發(fā)項(xiàng)目中的部分科研成果移植為研究設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行視頻錄制和編輯工作，由教師和學(xué)生共同制作虛擬仿真演示軟件。目前已完成的有超聲噴霧熱解法制備薄膜、勻膠機(jī)及烤膠機(jī)的使用、化學(xué)沉積裝置的使用、射頻磁控濺射裝置的使用、微納半導(dǎo)體器件電學(xué)特性測試、紫外-可見透射光譜測試、低溫條件半導(dǎo)體光致發(fā)光譜測試、電能質(zhì)量綜合分析儀的使用等8個。用虛擬仿真與實(shí)際測試相結(jié)合的思路，加強(qiáng)學(xué)生的動手能力與實(shí)踐能力培養(yǎng)，以提升大學(xué)生的創(chuàng)業(yè)就業(yè)能力。

2.搭建網(wǎng)絡(luò)化虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺。中心在北京達(dá)盛科技發(fā)展有限公司及安徽省科大奧銳科技有限公司的支持下，建設(shè)了一個內(nèi)含125個CPU的曙光機(jī)群服務(wù)器及中心所有計(jì)算機(jī)、路由器、Zigbee38v交流器、監(jiān)控頭、電源及門禁卡組成的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，服務(wù)器具有固定IP地址，其上安裝了北京達(dá)盛科技發(fā)展有限公司開發(fā)的教學(xué)管理系統(tǒng)平臺、安徽省科大奧銳科技有限公司開發(fā)的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)虛擬仿真教學(xué)軟件及我中心開發(fā)的中心管理網(wǎng)頁，該系統(tǒng)包括教學(xué)管理及選排課系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)室的門禁考勤管理系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)交互系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告自動評閱系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)考試與試卷評判系統(tǒng)、中心門戶網(wǎng)站及各種虛擬仿真教學(xué)資源，可完成物理學(xué)、電信、電科等專業(yè)各種實(shí)驗(yàn)課程的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)及管理工作。同時，對所有實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控及教學(xué)管理硬件設(shè)備的建設(shè)改造，所有實(shí)驗(yàn)室都加裝視頻監(jiān)控探頭，門禁卡、電源遠(yuǎn)程管理和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理體系，學(xué)生和教師可利用服務(wù)器上的管理軟件系統(tǒng)共享網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源和進(jìn)行教學(xué)答疑，可在服務(wù)器上對學(xué)生的學(xué)習(xí)成績、考勤情況、中心實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備管理使用情況進(jìn)行科學(xué)化管理和記錄，從而提升中心的教學(xué)質(zhì)量和管理水平。

3.創(chuàng)建全面開放的高校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。建立以學(xué)生為中心的開放式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，針對不同專業(yè)、不同年級的學(xué)生，將必修課程與選修課程相結(jié)合，課程內(nèi)必做實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與選做實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相結(jié)合，根據(jù)實(shí)驗(yàn)課程體系各模塊的教學(xué)目標(biāo)，建立了電信實(shí)驗(yàn)和電科實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊的“完全開放”、物理教法實(shí)驗(yàn)、普物和近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊的“選擇開放”等開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式。加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)建設(shè)（包括完善網(wǎng)絡(luò)教學(xué)管理和輔助教學(xué)系統(tǒng)）和實(shí)驗(yàn)室管理制度建設(shè)，努力建設(shè)全天候開放實(shí)驗(yàn)室。利用多媒體、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)通訊等教學(xué)技術(shù)優(yōu)勢，構(gòu)建高度仿真的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境和共享資源平臺，使學(xué)生方便快捷地在虛擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中開展各類實(shí)驗(yàn)，推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的開展，促進(jìn)物理學(xué)、電信及電科專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程體系的深度融合，積極培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。鼓勵中心教師積極開展虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)及軟件制作相關(guān)科研創(chuàng)新工作，組成虛擬教學(xué)創(chuàng)新研究團(tuán)隊(duì)，申報(bào)各種虛擬仿真教學(xué)實(shí)踐改革項(xiàng)目，以此為契機(jī)，積極推進(jìn)學(xué)生使用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，進(jìn)而把實(shí)驗(yàn)室變成創(chuàng)業(yè)和就業(yè)的孵化器，為培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)業(yè)就業(yè)能力打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4.共建科技創(chuàng)新與服務(wù)社會雙贏的校企聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室。為培養(yǎng)學(xué)生的科技創(chuàng)新能力和專業(yè)動手能力，中心根據(jù)電信及電科專業(yè)的應(yīng)用特點(diǎn)，先后與多家企業(yè)簽訂校企共建聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室合作協(xié)議，已成功建立節(jié)能產(chǎn)品開發(fā)和有線電視網(wǎng)絡(luò)電子產(chǎn)品開發(fā)校企聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，并且正在建設(shè)變頻器技術(shù)開發(fā)校企聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室。目前已開展多項(xiàng)校企聯(lián)合開發(fā)應(yīng)用項(xiàng)目，主要有：大連輪胎廠節(jié)能降耗改造項(xiàng)目、大連電纜廠節(jié)電改造項(xiàng)目、日資大連金剛造船廠電焊機(jī)空載節(jié)電及防觸電改造項(xiàng)目、盤錦油田抽油機(jī)變頻器優(yōu)化控制節(jié)電項(xiàng)目、城市居民小區(qū)有線電視網(wǎng)絡(luò)高可靠保障電源控制柜開發(fā)應(yīng)用及樓宇有源補(bǔ)償降壓節(jié)電控制器研發(fā)項(xiàng)目、大連長城飯店照明節(jié)電改造項(xiàng)目等。在此平臺下，中心充分利用這些實(shí)踐機(jī)會，分別將一些項(xiàng)目與電信和電科模塊的研究設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合、與本科畢業(yè)論文設(shè)計(jì)相結(jié)合、與電信、電科專業(yè)見習(xí)和實(shí)習(xí)相結(jié)合，讓學(xué)生參與到這些實(shí)用性開發(fā)項(xiàng)目中，并開展送學(xué)生進(jìn)合作企業(yè)進(jìn)行專業(yè)見習(xí)和實(shí)習(xí)、將畢業(yè)設(shè)計(jì)融入最新校企課題、推薦畢業(yè)生進(jìn)合作單位等活動。這些活動極大地調(diào)動了學(xué)生開展科技創(chuàng)新活動的積極性，并促進(jìn)了學(xué)生就業(yè)。

四、培養(yǎng)具有專業(yè)特色的應(yīng)用型人才

中心突出物理學(xué)專業(yè)的教師教育和電信專業(yè)、電科專業(yè)的實(shí)踐性特色，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)與中學(xué)課程改革相適應(yīng)，與教師科研、社會實(shí)踐、社會服務(wù)緊密結(jié)合。針對師范類專業(yè)的特點(diǎn)和需求，著重提升師范生適應(yīng)中學(xué)物理新課程的能力，加強(qiáng)對師范生自制教具的指導(dǎo)，使之具有較強(qiáng)的制作教具的創(chuàng)新能力。針對電信專業(yè)、電科專業(yè)的特點(diǎn)和需求，我們在電信專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中主導(dǎo)學(xué)生積極申請本課題組教師開設(shè)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、單片機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)、電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等與社會企業(yè)聯(lián)系緊密的課程，讓學(xué)生學(xué)到用人單位急需的知識，提高學(xué)生就業(yè)機(jī)會；我們在電科專業(yè)中倡導(dǎo)學(xué)生積極選修激光器原理、小型機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)、集成電路設(shè)計(jì)開發(fā)等與大連市及遼寧省企業(yè)發(fā)展密切相關(guān)的課程，讓學(xué)生將基礎(chǔ)知識與社會用人單位的需求結(jié)合起來，學(xué)到真正的實(shí)用技術(shù)，提升自己的實(shí)踐能力。中心積極組織學(xué)生參加聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目、專業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)和各種科技創(chuàng)新及競賽活動，使學(xué)生在學(xué)校學(xué)習(xí)期間接受科技創(chuàng)新思想的教育和熏陶，接受科技創(chuàng)新能力的訓(xùn)練和實(shí)踐，練就創(chuàng)業(yè)與就業(yè)所需的實(shí)踐能力。

五、結(jié)束語

中心培養(yǎng)的學(xué)生廣泛分布在遼寧省及周邊省市地區(qū)，有很多已經(jīng)成為中學(xué)物理的骨干教師、高新技術(shù)企業(yè)的科研、生產(chǎn)的骨干人員。2012年以來，我院連續(xù)被學(xué)校評為“考研先進(jìn)單位”和“就業(yè)工作先進(jìn)集體”稱號，考研率和就業(yè)率都名列前茅，且在全省大學(xué)生就業(yè)形勢不太樂觀的情形下，就業(yè)率連年提升。由此可見，受益于新實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系下的畢業(yè)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神得到了顯著提高，就業(yè)前景廣闊，用人單位反映良好。

隨著學(xué)科建設(shè)的蓬勃發(fā)展，依靠各項(xiàng)經(jīng)費(fèi)投入力度的加大，將會有更多的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目豐富大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，虛實(shí)結(jié)合的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系將會更加完善，大學(xué)生創(chuàng)業(yè)就業(yè)能力將會持續(xù)提升。

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