面向“卓越計劃”的物理實驗教學改革探索

李 勇，孫文斌，劉 義，汪文明

（安徽工業大學 數理學院，安徽 馬鞍山243002）

我校為教育部“卓越工程師教育培養計劃”（以下簡稱“卓越計劃”）的第二批試點高校之一，冶金工程、化學工程與工藝、過程裝備與控制工程、測控技術與儀器、材料成型及控制工程、材料科學與工程、能源與動力工程等7個專業陸續入選“卓越計劃”。各專業按照國家“卓越計劃”要求制定了相應的培養標準和實施方案。我校物理實驗教學為適應“卓越計劃”需要，積極推進教學改革。

一、物理實驗在“卓越計劃”中作用

實驗課程在“卓越計劃”中占有很重要的地位。對我校理工科專業的大學生而言，物理實驗是他們進入高校后的第一門自然科學實驗課程。物理實驗教學的目標是讓學生受到嚴格、系統和科學的實驗技能訓練，培養學生的動手能力，分析問題、解決問題的能力，理論聯系實際的能力，以及科學嚴謹的思維方法和創新精神。這些目標也是一名卓越的工程技術人才所應該具有的素質。

我校物理實驗中心擔負著全校理工科類專業物理實驗課程的教學任務，同時也是學生科技創新及實踐教學培訓基地。目前，我校大學物理實驗幾經改革和發展，在培養學生獨立動手能力等實驗技能方面取得顯著成效。如何針對新時期新的教學理念和培養目標，如何通過自身建設，更好地為全校相關專業實現“卓越計劃”服務，是物理實驗中心建設的目標和要求，也是以物理實驗為切入點的實驗課程教學改革的目的。從以往的實驗教學來看，存在部分學生對基礎實驗和專業實驗的認識不夠，對實驗課程不重視，教師教學方式、手段單一等情況。針對這些問題，我們提出以“卓越工程師”培養目標為導向，以物理實驗課程的卓越工程師班教學為切入點，深化實驗教學改革，不斷完善實驗教學大綱和教學模式。繼續加大開放性實驗教學的力度，加強開放項目教學平臺建設。完善實驗課程創新競賽系統，提高學生應用理論知識解決實際問題的能力。使學生得到全方位的鍛煉，激發學生的學習興趣，從而培養學生的科技創新能力。

“卓越計劃”的核心目標就是培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才。針對這一培養目標，物理實驗除了培養學生系統學習基本實驗知識、掌握基本實驗方法，形成基本實驗素質，形成科學的實驗觀，為以后的專業實驗課程的開設打下堅實的基礎外，還要幫助大學生加深對物理概念的理解、提高觀察能力和動手操作能力，增強學生分析問題和解決問題的能力、培養學生的創造力和創新思維。

二、建立以學生為主體的探究式教學模式

實驗教學，其最終目標不僅僅在于傳授知識，而是以培養創新型思維為目的。探究式教學著重于學生的素質培養，除傳授知識外，更強調學生價值觀、學習態度和學習能力方面的培養，其優勢在于始終使學生主動活動，積極思考，激發學生學習興趣，而且這種積極的以調查、探究為基礎的教與學所產生的知識技能和逐漸形成的價值觀，當然也就最容易讓學生記住并運用。基于探究式教學的這些特點和為體現學生的主體地位，我們必須擺脫單一的教學模式，針對不同的實驗項目，采用不同的教學組織形式，凸顯學生的主體地位，使學生得到全方位的鍛煉，培養學生的學習興趣。

例如在超聲聲速測量這個實驗中，以往的教學往往平鋪直敘，先從聲音在空氣中的傳播講起，講清楚超聲波的發射和接受，在利用駐波共振法來測量超聲聲速。這樣的講解過程雖然講清了本實驗的原理部分，但在激發學生興趣，引導學生積極思考提出問題等方面，卻毫無新意。教師在教學過程中要善于設疑引導，而不能和盤托出。只有把學生置于“問題”的情景之中，才能使學生在對“問題”的執著追求中積極思考，激發興趣。教學方法要力爭注重啟發學生，引導學生積極思考，不斷提出問題。比如，在本實驗講解過程中，直觀地提出兩個問題：超聲波怎么產生？如何接受？很自然地就引起學生對此問題的興趣，這個時候再講解壓電效應和逆壓電效應就很自然順暢了，學生也很容易接受。在此之后接著設置另一個問題：如何利用聲波傳播速度與聲波頻率和波長之間的關系來進行聲速測量？如何確定聲波頻率和波長呢？然后在根據實驗裝置講解共振頻率的獲得和駐波共振法的測量原理，這樣的講解過程水到渠成，事半功倍。在學生做完空氣中聲速測量的時候又可進一步設疑，除駐波共振法測量超聲聲速，有沒有其他方法？超聲波在水中的聲速如何去測量？能不能采取同樣的方法？聲波速度怎么變化？在三個不同長度的同種材質的固體中超聲波的聲速如何去測量？這樣，一堂實驗課就被每一個過程一環套一環的問題緊緊相扣，學生進行有的放矢的探究，并根據現有的實驗器材進行分析得出正確的實驗方案。因此，探究式教學有利于讓學生學會發現問題，提出問題，分析問題和解決問題，這樣不僅能激勵學生對學習知識的需要，促進教學任務的實現，而且也有利于全面提高學生的創新精神和創新素質。經過短時間的實踐，這種教學組織方式在“卓越工程師班”的學生中深受歡迎，收到良好的教學效果。

三、實驗教學與創新創業類項目相結合

根據《教育部關于批準實施“十二五”期間“高等學校本科教學質量與教學改革工程”2012年建設項目的通知》要求，各高校在十二五期間大力實施大學生創新創業訓練計劃。該計劃將大學生創新實踐項目分為三種類型：創新訓練項目、創業訓練項目和創業實踐項目。其中創新訓練項目強調項目設計、研究的過程；創業訓練項目強調對項目商業可行性計劃的研究和經營模式的研究；而創業實踐項目強調真正的企業運行和市場化經營管理。這三種項目的共同特點都是學生自主參與、在導師指導下完成。通過實施該計劃，促進高校轉變教育思想觀念，改革人才培養模式，強化大學生創新創業能力的訓練，增強學生的創新能力。

考慮到本校物理實驗課程基本在大一下學期或大二上學期開設，物理實驗與創新創業類項目相結合主要基于以下指導思想：以宣傳和吸引為主，使優秀學生有機會參與到具體科研課題和工程實踐中去。通過整合實驗課教學內容，初步建立物理實驗課堂教學與校SRTP項目、實驗技術開發基金、大學生創新創業類項目和物理實驗相關競賽相結合的教學模式。在保證教學質量的前提下，嘗試將課程內容延伸與拓展，使優異的學生能夠有更多的動手機會，使學生更早接觸和參與到教師的科研課題研究工作中，發揮教師各自的優勢對學生進行學業、課題研究、工程實踐和職業生涯發展規劃方面的指導，使學生能夠參與到科研課題和工程實踐方案的設計、審查、選擇等過程中，做到與相關創新類項目的有機結合，切實提高學生的動手實踐能力，促進創新精神和創新能力的培養。

四、加強師資隊伍建設

長期以來，學校十分重視物理實驗教師隊伍建設，取得了良好的成效。面對形勢發展要求，仍存在師資力量不足，實驗技術人員缺乏等問題。因此，在加強課程建設和改革的同時，必須不斷加強自身的師資隊伍建設，提高師資隊伍的水平。面向“卓越計劃”的物理實驗教師隊伍建設主要從以下兩個方面入手：

一是提高師資的數量和素質。加大引進優秀實驗人才的力度，提高物理實驗授課老師的數量，這是提高物理實驗教學質量和滿足教學需要的客觀要求。吸收青年教師和具有博士學位的教師從事物理實驗課程教學，并從行業、企業等聘請一些具有豐富實踐經驗和相當理論水平的技術人員擔任培訓教師。鼓勵中青年教師去企業鍛煉，積累工程經驗，同時又能夠在生產中發現問題，并轉化為創新創業類項目和科研類項目，應用于教學實踐。提高專業課教師中具備在企業工作經歷的比例，使教師能夠適應卓越工程人才培養的需要。

二是建立結構合理的師資梯隊。物理實驗教學改革要形成特色，師資隊伍必須要有特色。因此，必須下大力氣建立一支有特色的專業教學團隊是當前師資隊伍建設的重中之重。要調整師資隊伍結構，鼓勵具有高學歷、高職稱的教師擔任實踐課程教師或對承擔實踐教學課程的中青年教師提供優先深造的機會，使理論課和實踐課教師的學歷和職稱比例趨于合理。專業教師要加強理論教學和實踐教學的結合。

“卓越計劃”是一個復雜的、系統的工程，是高校面臨的一個重要課題和長期任務。物理實驗課程教學通過以上幾方面的改革和實踐，獲得了一些行之有效的教學方法和教學經驗，學生的學習熱情和學習效果都有了很大的提高。

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