基于“新工科”建設(shè)的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革思考

袁賢 何玉平 聶招秀 劉寧

摘要：根據(jù)“新工科”建設(shè)要求，對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)從考核方式、教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、教學(xué)模式等提出改革意見，實(shí)踐表明，適當(dāng)有效的改革能促進(jìn)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的提高，有助于“新工科”建設(shè)需要。

關(guān)鍵詞：新工科;大學(xué)物理;教學(xué)內(nèi)容;考核方式;教學(xué)方法

中圖分類號(hào)：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1674-9324（2019）18-0144-02

隨著科技和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，新型產(chǎn)業(yè)技術(shù)對(duì)當(dāng)今高校工程教育要求越來越高。2017年教育部召開三次“新工科”建設(shè)研討會(huì)，達(dá)成一系列共識(shí)，即2月18日“新工科”建設(shè)復(fù)旦共識(shí)[1]、4月8日“新工科”建設(shè)行動(dòng)指南[2]、6月9日“新工科”建設(shè)指南（北京指南）[3]。于是，在全國(guó)高校掀起一場(chǎng)“新工科”討論熱潮，根據(jù)三次研討會(huì)及光明日?qǐng)?bào)解讀[4]，“新工科”建設(shè)主要“新”在兩方面：第一，高校教育應(yīng)該授人與魚;第二，培養(yǎng)復(fù)合型、綜合型人才。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)為工科學(xué)校一門重要學(xué)科基礎(chǔ)課，該課程讓學(xué)生更容易理解和掌握物理知識(shí)、激發(fā)物理學(xué)習(xí)興趣，為“新工科”建設(shè)鋪路，但由于受傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的影響，物理實(shí)驗(yàn)未能發(fā)揮應(yīng)有的成效。結(jié)合我校實(shí)際，根據(jù)“新工科”建設(shè)要求，對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革方向進(jìn)行探討，與廣大同仁交流。

一、存在的主要問題

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課存在的主要問題有：1）教學(xué)內(nèi)容陳舊且偏少，由于大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課是針對(duì)全校理工類非物理專業(yè)課程開設(shè)的課程，學(xué)校投入有限而且多年實(shí)驗(yàn)設(shè)備不更新。2）教學(xué)方法落伍，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法一般均采用教師講解實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)步驟、示范然后學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。3）考核方法單一，傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)成績(jī)根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告給出。4）與專業(yè)教學(xué)脫鉤，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)開設(shè)主要依據(jù)實(shí)驗(yàn)室條件和教師情況等客觀因素，較少考慮學(xué)生專業(yè)要求等等。根據(jù)2017年“新工科”建設(shè)要求，結(jié)合存在問題，提出大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革方向，以切實(shí)提高大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，服務(wù)于“新工科”建設(shè)。

二、課程改革的思路方向

1.考核方式的改革。2015年起，我們對(duì)考核方式進(jìn)行了改革嘗試，取得了較好的效果。

從過去的“一成績(jī)制”分解為“三成績(jī)制”，也就是講實(shí)驗(yàn)成績(jī)分解為預(yù)習(xí)10分、實(shí)驗(yàn)操作50分、數(shù)據(jù)處理與分析40分。在實(shí)驗(yàn)講解前，先檢查學(xué)生預(yù)習(xí)報(bào)告（實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)原理）的書寫，如果完成基本可認(rèn)為及格，不僅如此，還專門抽出時(shí)間進(jìn)行預(yù)習(xí)提問，根據(jù)學(xué)生回答情況給定預(yù)習(xí)成績(jī)，一傳十，十傳百，慢慢的每屆學(xué)生都知道做大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)前需要預(yù)習(xí)并寫預(yù)習(xí)報(bào)告，形成良好的習(xí)慣和學(xué)習(xí)風(fēng)氣。實(shí)驗(yàn)操作50分改變以往只看實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果的做法，我們要求實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師全程觀察學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程，對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的亮點(diǎn)、問題一一記錄，再結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)給出實(shí)驗(yàn)操作成績(jī)。為能客觀公正，按照每人一組實(shí)儀器設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)安排，基本杜絕了物理實(shí)驗(yàn)課偷懶抄數(shù)據(jù)現(xiàn)象。改變以往僅僅依據(jù)最后結(jié)果給數(shù)據(jù)處理成績(jī)的傳統(tǒng)，改為考查學(xué)生數(shù)據(jù)處理步驟是否完善、單位是否正確、分析問題是否詳細(xì)全面、實(shí)驗(yàn)報(bào)告是否規(guī)范整潔、結(jié)果誤差等等。明顯感覺到大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)質(zhì)量在穩(wěn)步提高，為此，物理實(shí)驗(yàn)室多次在學(xué)?？己酥蝎@得優(yōu)秀。

2.教學(xué)內(nèi)容的改革。由于學(xué)校不可能對(duì)沒有物理專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室投入過多，有必要更加合理的利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室。目前大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)覆蓋力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)等方面，為充分合理利用現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室，我們?cè)诎才耪n程時(shí)盡量選擇與專業(yè)相近方面，水利土木類專業(yè)主要安排力學(xué)實(shí)驗(yàn)，如楊氏模量的測(cè)定、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)定等等;電子類專業(yè)專業(yè)主要安排電磁學(xué)類實(shí)驗(yàn)，如電表的組裝與設(shè)計(jì)、惠斯頓電橋等等。這樣安排一方面為了更有效利用物理實(shí)驗(yàn)室，另一方面也是為了與專業(yè)盡可能接軌。為了讓學(xué)生多有實(shí)踐時(shí)間和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，我們正計(jì)劃申請(qǐng)學(xué)校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)MOOC項(xiàng)目，提前學(xué)習(xí)MOOC，把實(shí)驗(yàn)原理步驟實(shí)驗(yàn)操作等實(shí)驗(yàn)前弄清楚，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后主要精力放在實(shí)踐操作和數(shù)據(jù)處理分析，提高課堂效率。

3.物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的轉(zhuǎn)變。由于大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)針對(duì)非物理專業(yè)學(xué)生，在有限財(cái)力情況下物理實(shí)驗(yàn)設(shè)備購置方向顯得很關(guān)鍵。從2015年以來，我們加大了物理演示實(shí)驗(yàn)設(shè)備的購置，演示實(shí)驗(yàn)每臺(tái)儀器一套，在相同財(cái)力情況下可以采購更多實(shí)驗(yàn)設(shè)備，讓學(xué)生從更多層面更多角度理解物理理論知識(shí)與物理現(xiàn)象。截至目前，物理演示實(shí)驗(yàn)“怒發(fā)沖冠”、雅各布天梯、激光琴、幻影合成、3D裸眼立體電視、激光成像、流體虛擬演示墻、潮汐發(fā)電等100余項(xiàng)物理演示實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，這些項(xiàng)目集聲、光、電、磁、力、熱和視覺震撼于一體，是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)代包裝，是抽象理論的直觀演繹，可以培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣、感受科技力量和拓展視野。物理演示實(shí)驗(yàn)開課方式是全校通識(shí)任選課，不僅僅理工類學(xué)生有興趣選修，文科類學(xué)生選課人數(shù)也很多，選課學(xué)生中女生也占到一定比例，該課程從2016年開設(shè)以來，每學(xué)期物理演示實(shí)驗(yàn)選課率均達(dá)100%，選修學(xué)生均表示，物理演示實(shí)驗(yàn)很有趣，收獲很大，如今，物理演示實(shí)驗(yàn)選修課已成為物理課程的一個(gè)招牌。物理演示實(shí)驗(yàn)選修課的開設(shè)，學(xué)生可以很好的進(jìn)行學(xué)科融合，提高學(xué)生綜合素質(zhì)，為“新工科”建設(shè)架橋鋪路。

4.教學(xué)方法的改變。傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法是教師講解物理原理步驟和操作要領(lǐng)然后示范，學(xué)生根據(jù)要求很快將實(shí)驗(yàn)完成。傳統(tǒng)教學(xué)方法顯然不符合“新工科”建設(shè)授人于漁的要求，為此，有必要進(jìn)行教學(xué)方法的改革。我在物理實(shí)驗(yàn)通識(shí)任選課和學(xué)科基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課中進(jìn)行了嘗試，第一是物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改變，每組實(shí)驗(yàn)30人中，每位學(xué)生認(rèn)真研究一個(gè)實(shí)驗(yàn)，從實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)操縱到實(shí)驗(yàn)應(yīng)用，然后每位學(xué)生向其他學(xué)生講解該實(shí)驗(yàn)，其他同學(xué)可以提問題，教師根據(jù)學(xué)生講解情況進(jìn)行點(diǎn)評(píng)并打出成績(jī)占50%，另外學(xué)生之間相互打分，平均成績(jī)占50%，這樣一來，學(xué)生不僅深刻、全面地掌握了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，還懂得了如何講解，如何回答問題，這種教學(xué)方式已經(jīng)在使用，學(xué)生反響很好，對(duì)學(xué)生也提出了更高要求;第二是學(xué)科基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)方式改變，將實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、操作示范等內(nèi)容作為大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)MOOC項(xiàng)目視頻內(nèi)容，由學(xué)生先進(jìn)行學(xué)習(xí)，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目并能進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析，教師現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)并根據(jù)學(xué)生表現(xiàn)給出操作成績(jī)和數(shù)據(jù)處理成績(jī)，實(shí)驗(yàn)課期間可以完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告工作，杜絕學(xué)生課后進(jìn)行抄襲行為。由于大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)MOOC項(xiàng)目尚在建設(shè)中，這種物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式有待后續(xù)跟進(jìn)。

三、小結(jié)

根據(jù)“新工科”建設(shè)要求，提出了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的思考，從考核方式、教學(xué)內(nèi)容、物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、教學(xué)模式四個(gè)方面提出了改革方向。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是工科院校重要的一門學(xué)科基礎(chǔ)課，是“新工科”建設(shè)改革課程核心，作為物理實(shí)驗(yàn)教師，有必要深入思考并積極探索，由于各方面尚處于摸索階段，實(shí)際改革效果有待時(shí)間檢驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]“新工科”建設(shè)復(fù)旦共識(shí)[EB/OL].[2017-07-02].http：//www.moe.edu.cn/s78/A08/moe_745、201702/t20170223_297122.html.

[2]“新工科”建設(shè)行動(dòng)路線（“天大行動(dòng)”）[EB/OL].http：//www.moe.edu.edu.cn/s78/A08/moe_745/201704/t20170412_302427.html.

[3]新工科建設(shè)指南（“北京指南”）[EB/OL].http：//www.sohu.com/a/148435914_267106.

[4]王慶環(huán).“新工科”新在哪兒[N].光明日?qǐng)?bào)，2017-4-3（005）.

Abstract：According to the requirements of the new engineering disciplines，the reform are put forward from the examination mode，teaching content，experiment project，and teaching mode in college physics experiment teaching.The practice shows that effective reform can promote the quality of college physics experiment teaching and contribute to the new engineering disciplines.

Key words：new engineering;university physics;teaching content;assessment method;teaching method