“工程化”教育背景下大學物理實驗課程建設的思考

許永紅，葛立新，劉曉偉，傅院霞

（蚌埠學院 數理系，安徽 蚌埠 233030）

胡錦濤同志在中國科學院第十四次院士大會和中國工程院第九次院士大會上的講話中指出“要把教育擺在優先發展的地位，更新教育觀念，深化教育改革創新，全面推進素質教育，調整學科和專業結構，創新人才培養模式”.“工程化”教育就是建立在實踐、創新層面上的.怎樣縮小我國與發達國家差距，培養大批高級工程技術人才，成為高等工程教育的重要任務.

高等教育的“工程化”核心問題就是實踐能力和創新能力的培養與訓練.所謂實踐能力可以說是在實際工作中克服困難解決問題的能力，而創新能力就是綜合應用你的各種知識，包括科技的、美學的、經濟的等各種知識，創造出有新意的，高附加值的，深受市場歡迎的產品的能力.實踐能力和創新能力密不可分，創造性地運用各種學科知識解決實際問題的能力是工程師培養的根本所在[1].工程科學的許多知識和技能都必須在動手實踐的過程中才能掌握，才能融會貫通，才能發揮出創新的意識.面對錯綜復雜的工程實踐環境，工程教育只有在各種學習環節中強調實踐學習，在實踐中培養工程人才多方面的綜合素質，才能培養出合格的工程人才[2].因此要把高等教育的各個環節都放到“工程化”教育背景下去思考，去實踐.

著名物理學家、諾貝爾物理學獎獲得者楊振寧教授曾經說過：“物理學是以實驗為本的科學”.物理學本身就是以實驗為基礎,物理學實驗既為了物理學發展創造條件,也為了現代工農業生產技術的研究打下了物質基礎，同時也在許多新興科技領域也起著重要作用.大學物理實驗課的重要性還在于它是理工科學生進校后的第一門基礎實驗課程.它以培養學生分析問題、解決問題、動手和創新能力為目的，強化學生樹立嚴謹的科學觀，為后繼學習專業課奠定必要的實驗基礎.怎樣把“工程化”教育背景下大學物理實驗課程建設成一個工程化教育的平臺，我認為可以從教學對象、教學方法、教學設備、教學管理等多方面入手[3].

1 物理實驗教學層次化

工程人才需要在復雜多樣的實踐環境中解決問題，因此，我們培養的學生，不僅要有實踐操作的能力，而且要有解決問題的創新能力.結合培養目標，因材施教，物理實驗課程的設置應層次化，不僅要有驗證基本理論的基礎實驗，而且需要開設部分開放性、設計性實驗，另外還可以真正開放物理實驗室，供學生研究課題.

針對不同程度的學生,可以作不同的要求,好的學生可以自己完成實驗，在實驗過程中，訓練自己的操作能力.對學習較差的學生，可以補做一些基礎實驗，加深對理論的理解.

錢臨照教授曾說過：“在大學物理實驗中，如果學生能自已設計一個新方法來闡明這個實驗的物理概念，一個新設計的實驗，不管如何粗糙，亦應當受到鼓勵，因為其中有新思想在里面，表現了學生創新的積極性”.由于學生在具備了一定的基本理論和基礎實驗的基礎上，在教學計劃中安排有綜合提高實驗是有必要的,除此以外，還應開設一些開放性、設計性，探討性實驗.設計開放性實驗只提供問題和基本原理，學生需要自己選擇實驗儀器、制定實驗方案，設計實驗步驟，最終對結論進行必要的分析.在開放性實驗的全過程中真正培養學生解決問題的能力，尤其是創新能力的培養.

在實驗設計中要有一定的實驗方法和實驗方案才能實施，一個實驗也往往有多種不同的實驗方法.例如:測定楊氏模量的方法就有金屬絲的伸長法(用光杠桿測量微小長度變化)，梁的彎曲法.增強學生的實驗設計能力，進行設計性實驗的訓練，鼓勵學生求新、求異是培養學生創新能力的有效途徑.

教學的多層次化為培養“工程化”人才提供教育教學平臺.

2 物理實驗教學方法多樣化

在物理實驗教學中必須以學生為本，強調學生的主體地位，注重啟發式教學，切忌注入式教學，切實調動學生的積極性和主動性.

啟發性教學關鍵在合理設問，認清教與學的關系，教為主導，學為主體，教師為學生服務.講解過程中設問要做到：在知識關鍵點設問，在教學難易適當時間設問，在學生需要時設問.

物理實驗中鼓勵學生自己動手調節儀器.在實驗課中盡可能安排一些儀器的性能調試，在儀器發生故障時，鼓勵學生自己維修，甚至讓學生自制儀器完成部分實驗.

充分發揮學生的主動性，營造一個寬松、活躍的教學氛圍.在實驗教學的每一個環節，都給學生流出足夠的空間，尤其是在開放性實驗和科研，讓學生自己提問，自己回答問題，自己探索問題，自己動手解決問題.

同時，還要給學生以講座的形式介紹物理學發展的最新成果和科研動態，開闊學生的眼界，提高學生對物理學的興趣和愛好.

靈活多樣的教學方法培養了學生發現問題、解決問題的能力，又激發了學生積極探索、銳意進取的精神，學生的創新能力得到很好的培養.

教學方法多樣化為培養“工程化”人才提供教育方式平臺.

3 物理實驗設施現代化

陳舊的實驗手段，落后的實驗儀器設備，呆板的實驗方法與現在的快速發展的時代已經極不協調，也抑制了學生對物理實驗的興趣以及對新知識、新技術追求的欲望.物理實驗室在不斷加大實驗儀器的購置的基礎上，可以引進現代技術的仿真技術，設置計算機物理仿真實驗室，這樣既可以使學生對先進的儀器和相關領域的實驗手段產生濃厚的興趣，又能讓學生使用先進的儀器設備進行實驗獲得更多的感性知識，而且現代化儀器設備結合了多種學科知識，操作設備除了需要專業知識外，還需要有一定的計算機知識，這樣大大激發了學生的學習熱情和積極性.在自發學習相關知識的同時，不斷提高了學生的綜合素質，這也適應了現代素質教育的要求.

教學儀器現代化為培養“工程化”人才提供教育設備平臺.

4 物理實驗室管理開放化

要把實驗室封閉式管理改為開放式管理.過去，只有在做學生實驗時學生才可走進實驗實，而且學生實驗基本上是按照教材的設計而進行的驗證性實驗，新課程則要求學生以實驗室的活動為手段，通過探究，自己設計實驗，選擇儀器，收集實驗數據，歸納總結規律.過去的實驗只限于教材規定的幾個實驗，新課程則要求根據探究活動的需要，讓學生盡可能多地在實驗室活動，不再局限于教材.物理實驗室的各種儀器、設備、模型都是寶貴的課程資源，尚未得到充分的開發利用，為此，實驗室應為學生進行科學探究創設條件，向學生開放，讓學生接觸并熟悉各種實驗儀器，選擇儀器進行科學探究.

實驗室的開放要以班或者以興趣小組、探究小組為單位，采取實驗專人負責制，讓學生根據自己的具體情況獨立思考，自己動手.開放時間可選在自修課或課外活動時間.教師要為學生提供開放的實驗室指導，在開放的實驗室中，既要鼓勵學生相互討論、自我發揮，鼓勵學生提出不同的設想，結合實際進行探究，也要為學生提供必要的理論指導和“維護型”實驗指導，避免學生走過太多彎路，也要保證實驗的安全.

要把實驗室改為開放式管理，相應的實驗室管理體制也需要改革.新的管理體制應體現領導、教師、學生的集體參與特點.只有充分調動所有成員的積極性，教學改革才有保障.實驗管理人員的積極性和行之有效的制度，能夠為實驗改革提供強有力的支持，教師和學生的積極參與又是改革成功與否的關鍵.新的體制首先在學習時間上給予保證，其次提供良好的寬松的學習環境，真正使學生的學習由被動變主動.教師的積極參與更有利于良好教學氛圍的形成.

實驗室管理開放化為培養“工程化”人才提供教育創新平臺.

5 物理實驗教學管理信息化

隨著物理實驗教學的層次化，多樣化，開放化等措施的出臺和實施，實驗課程內容的安排，時間的安排，學生的選課，實驗教師的安排，考試的安排等等工作千頭萬緒，都給教學管理增添了極大的困難，隨著計算機軟硬件技術的飛速發展,以及網絡在教學管理中的應用,可以大幅度地提高管理者的工作效率,提供先進的管理方式.利用計算機網絡的排課系統、選課系統非常有效的安排物理實驗課的內容、時間、地點.學生通過互聯網可以隨時隨地進行選課,查詢自己的課表,查詢成績及打印輸出等操作.利用物理實驗精品課程網絡平臺，收集網上的各種大學物理實驗工程化教學資源，提供第二課堂教學信息，建立學生與教師的交流平臺、自我檢測平臺等等.利用好計算機網絡這個平臺，使教學管理井然有序，進一步發揮了學生的學習積極性、自主性和創造性.

大學物理實驗教學管理信息化為培養“工程化”人才提供教育信息管理和交流平臺.

總之,“工程化”教育背景下大學物理實驗課程建設的道路是艱辛和漫長的，一定要堅持教學方法要有層次,要靈活多樣、實驗設備要現代化、實驗觀念要更新、管理要更新，只有這樣才可以創新大學物理實驗教學.才能把物理實驗課程建設成一個工程化的教育平臺.

〔1〕李正，林鳳.從工程的本質看工程教育的發展趨勢[J].高等工程教育研究,2007(2):19-25.

〔2〕楊博,孫海濤,楊柳,余旱雨.工程化教育背景下土木工程專業力學課程體系改革的探討[J].教育與教學研究,2010(5):63-64.

〔3〕崔杰軍,于洛生,符建華.大學物理實驗教學改革嘗試與探索[J].河南教育學院學報(自然科學版),2005,14(4):23-24.

〔4〕唐武生，高洪，姚春景.實驗教學信息化管理系統的研究[J].《長春大學學報》，2004,(6):56-58.