基于地方性應用型人才培養的物理實驗課程體系構建

張秀民

（徐州工程學院物理實驗教學中心，江蘇 徐州 221111）

0 引言

國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020 年）和教育部頒布的《理工科類大學物理實驗教學基本要求》都明確指出：“著力提高學生的學習能力、實踐能力、創新能力”。[1]應用型本科高校多以培養理、工科應用型人才為目標定位，實踐教學自然成為應用型人才培養的核心環節。我校根據地方經濟發展需要，確立了“全過程、多層次、分模塊”的實踐教學體系（全過程即從入學到畢業，多層次指將實踐教學分為基礎實踐、綜合實踐、創業創新實踐等層次，分模塊即將實踐教學分為實驗教學、實習實訓、課程設計、畢業設計、社會實踐和創業創新等模塊[2]）。物理實驗是絕大多數理工科專業的必修課，是涉及全校性的上課人數較多、輻射面較廣的一門基礎實驗課，但一直以來存在著物理實驗課不被學生和專業系科重視、實驗課的作用不被學生和專業系科認可等現象。為實施我校實踐教學體系、發揮物理實驗在培養地方性應用型人才的作用，通過學習、走訪、考察和召開各種座談會等形式，明確了物理實驗在培養地方性應用型人才的課程目標定位：培養學生實踐能力的基礎性和服務于專業培養目標的服務性。根據不同專業的培養目標制訂了相應的實驗課程結構和內容，完成了適合我校應用性人才培養的物理實驗課程體系建設。通過預備性實驗、網絡實驗、開放性實驗等多種方式嚴格實施課程體系，較好地落實了課程目標，實現了物理實驗在服務于地方性應用型人才培養的課程功能。

1 物理實驗課程體系構建的原則

大學物理課程體系要服從和服務于國家人才培養戰略和專業人才培養目標，實現物理實驗在培養理工科學生實踐能力的基礎性和服務于專業培養目標的服務性功能，在構建物理實驗課程體系時堅持了以下原則：

1.1 廣泛性和基礎性原則

廣泛性是指實驗教學內容要具有理論知識和實驗技能等方面廣泛性，要涵蓋物理學的力、熱、電、光、原的各個部分。這樣的安排是考慮到一般工程應用型人才要求的實踐能力往往是復合型的、多方面的；基礎性是指學生的物理實驗內容應包含一定的基礎性和驗證性實驗。這些基礎性和驗證性實驗，一方面是培養基本實驗技能、基本實驗方法的經典實驗，另一方面也有助于實驗基礎相對薄弱（尤其是文轉理）的學生不掉隊，再者扎實的實驗基礎有助于學生完成更高層次的實驗。因此在構建物理實驗課程體系時，所有專業的實驗內容均包含一定數量的基礎性實驗。

1.2 綜合實驗能力培養優先原則

應用型人才要面向生產、建設、管理和服務第一線，成為生產、管理等方面的工程師，其理論知識要達到普通本科的基本要求，但實踐能力要超出以研究型教育為主的本科生水平[3]，他們應具有較強的將理論知識應用于生產實踐的能力、維持正常生產運行、技術革新和改造的本領。這樣的人才培養目標，需要學生要有較強的綜合實踐能力，而綜合實踐能力培養主要通過實驗課程中的綜合層次的實驗內容來展開，因此大多數專業的實驗課程中都包含了如傳感器、計算機等新技術的實驗項目[4]的綜合實驗和學生自行開展的具有工程設計思想的研究性實驗，這些實驗項目是實驗課程體系的重點。

1.3 突出服務于地方產業發展要求的服務性和差異性原則

物理實驗課程體系在兼顧基礎性和技能訓練優先原則的同時，突出課程服務于地方產業發展要求的服務性和差異性的功能。實驗課程準確與專業課程對接，使學生感覺實驗課實用有效；緊緊圍繞地方經濟發展和產業規劃，課程體系中安排的實驗項目要與地方經濟發展和產業規劃高度契合。在構建物理實驗課程體系時，充分考慮地方不同產業發展對專業的差異化要求，制訂不同專業相應的實驗課程內容，學生易對實驗內容有親切和認同感，容易產生濃厚的學習興趣和形成工程設計思想，更好地促進學用接軌和大學生就業。

我校所在地區，工程機械是地方第一支柱產業，機械工程生產企業遍布于市、縣工業園。工程機械設備的生產、檢測和控制都涉及到傳感器技術，為適應這一要求，在構建機電工程、工業設備及其自動化等專業的物理實驗課程內容體系時，盡可能多地安排了包含各種傳感器，如位移傳感器、溫度傳感器和光電傳感器等實驗項目；食品工業作為地方經濟發展的另一支柱產業，在構建食品工程、食品質量與安全等專業的實驗課程內容體系時，盡可能多地安排光譜分析方面的實驗項目。這種圍繞地方經濟發展和產業規劃構建物理實驗課程體系的做法，助推了學生專業思想的形成和專業知識的掌握，在2013 年全國新建本科教育工作會議上交流時受到與會專家的廣泛贊譽。

2 物理實驗課程體系的“模塊化、分層次”結構

2.1 “模塊+層次”的物理實驗課程體系

按專業構建相應的實驗課程模塊，如：機械電子工程專業大學物理實驗模塊，全部模塊組成了課程體系；根據各專業特點和地方性應用人才培養目標，在每一模塊內建立基礎、綜合和研究創新三個層次的實驗教學內容。這種“模塊+層次”的物理實驗課程體系較好地滿足了不同專業培養目標和循序漸進開展實驗教學的需要。表1 為機械電子工程專業大學物理實驗模塊等組成的物理實驗課程體系。

表1 “模塊+層次”的物理實驗課程體系

2.2 基礎層次實驗

大學物理實驗在培養各專業應用型人才方面具有功能上的寬口徑和延伸性特點[5]，讓每一位學生都能學會和掌握從事物理實驗和各類專業實驗所必需的基本理論、方法、技能，如數據處理常用的誤差分析；常用的放大法、比較法、模擬法和光電轉換法等實驗方法[6]。在課程體系各模塊中，實驗項目總數中近半數為基礎層次實驗項目，如示波器和信號發生器的使用、靜電場描繪、金屬線脹系數測定等，這些實驗項目的開設，在于訓練、培養學生基本儀器使用、實驗方法選擇和實驗儀器調整等基本實驗技能，而這些基本實驗技能是學生完成綜合層次和研究、創新層次實驗以及專業課程實驗所必需的，同時也為學生進行實驗設計和創新提供實驗方法等方面的支持和準備。

2.3 綜合層次實驗

這一層次實驗是為滿足不同專業學生的需要和地方性應用型人才培養的差異化要求而開設的。實驗項目緊跟時代科技發展，集中體現傳感器和計算機等信息技術的應用，同時與地方經濟發展和產業規劃密切相關的實驗測量方法、手段相適應，是實驗課程體系的重要組成部分，是構建實驗課程體系的難點。實驗項目的選擇需要全面了解學生所學專業的人才培養方案和用人單位的需求，達到或基本達到專業實驗和生產一線正在使用的測量儀器和控制設備，在學生進行物理實驗時用到過。如機械設計及其自動化專業需要數字PID 控制、溫度控制和二階電路的階躍響應等相關實驗知識，為實現物理實驗與專業課程的有效對接，在該專業的物理實驗課程中安排了RLC 暫態過程研究、PID 控制下的PTC 居里點測試等實驗項目；機電工程專業需要光電檢測方面的實際訓練，通過我校實施的“實踐教學平臺共建工程”的“共建三基地”（學校建成企業的員工培訓基地、技術開發基地和人才供給基地，將企業建成學校的實習實訓基地、、研究基地和就業基地）[2]添置了適用于精密工程機械數控技術的“光柵傳感器和CCD 測量應用實驗”項目。可以預見：隨著與地方經濟發展和產業規劃密切深度融合，更多富含新技術的一系列實驗項目將被引進到大學物理實驗中來。

2.4 研究、創新層次實驗

這一層次的實驗是為培養學生工程設計能力而安排的，學生可在實驗中心開放實驗項目目錄選擇、也可自擬實驗項目，經過查閱資料、選擇實驗方法、與指導老師商討論證研究方案等環節，通過設計、制作和測試等步驟開展研究工作，最后以答辯的形式報告實驗結果。這樣的研究過程是對學生實驗綜合能力的一次大檢閱、也是評定學生實驗成績的重要依據。

3 以豐富的課程資源和科學的課程評價體系保障課程體系實施

3.1 教材是實施課程體系的重要抓手

修編適合學校辦學特色的物理實驗校本教材[7]，修編過程中增設工程應用類實驗項目、突出傳感器和計算機技術的綜合應用[8]。

3.2 豐富實驗課程網絡資源，助推課程體系實施

目前學生的實驗基礎參差不齊，利用實驗中心網絡搭建起學生自主學習的實驗平臺，克服了學生重復和模仿老師操作[9]的現象，實驗技能提高明顯。

3.3 全面開放實驗室，營造學生開展實驗學習和研究的環境

學生可在網上自行預約實驗室、實驗時間和選擇指導教師，自主開展實驗研究，拓寬了實驗的時間和實驗形式。

3.4 建立有利于應用型人才培養的課程評價機制

建立有利于激發學生實驗積極性的課程評價機制，對學生的課堂實驗、創新實驗和實驗競賽各項成績綜合評價，激發了學生參與實驗學習的積極性，有效促進了物理實驗教學質量的提高。

4 結語

按照地方性應用型人才的目標培養，科學構建和實施物理實驗課程體系，有力促進了物理實驗的重視基礎和服務于專業的課程目標實現，推進了物理實驗在培養地方性應用型人才作用的實現。

［1］周玲，姜東光.深化實驗教學改革打造特色鮮明的實驗教學中心[J].實驗室研究與探索，2013（8）：114.

［2］韓寶平，張仲謀，等.新建本科院校實踐教學改革的探索與實踐[J].北京，2013:337.

［3］倪明.應用型大學物理實驗教學體系的改革與探索[J].技術物理教學，2013（4）:107.

［4］張朝暉，呂斯驊.綜合物理實驗和研究性創新物理實驗的建設[J].大學物理，2009（11）：48.