開放大學物理實驗適應“應用型本科院校”轉型發展*

李淑青 黨亞男 李 澤 牛皎月

(太原工業學院理學系 山西 太原 030008)

開放大學物理實驗適應“應用型本科院校”轉型發展*

李淑青 黨亞男 李 澤 牛皎月

(太原工業學院理學系 山西 太原 030008)

以太原工業學院大學物理開放實驗為例，詳細說明了目前太原工業學院開放實驗所采取的開放模式和制度.分析了開放大學物理實驗所存在的問題,并提出了大規模開放大學物理實驗的有效方法，分別為建立大開間開放實驗室，組建開放物理實驗團隊，完善開放實驗制度，組織競賽、參加大學生創新項目等．最終實現大規模地開放物理實驗，與學校應用型本科院校的轉型發展相一致.

開放大學物理實驗 應用型本科院校 組織競賽 大學生創新項目

隨著社會的進步，產業結構深度調整，對人才的規模、類型、質量需求均發生了新的變化，對高校服務經濟社會發展的能力提出了新的要求，國務院做出了引導部分地方本科院校向應用型院校轉變的重大決策.2016年6月山西省教育廳晉教[2016]8號文件確立太原工業學院作為應用型本科院校轉型發展的試點之一，學校正處于發展和改革的關鍵時期．

大學物理實驗作為基礎性實驗和入門實驗，是高等教育培養應用型人才及科研人員的必修基礎課程，然而教學大綱所規定的實驗項目，對學生能力的培養是有限的．學生在2 h之內完成統一的實驗項目得出相近的實驗結論，這種“一鍋端”的教學方法局限了學生的思維，即使學生在實驗中有所創新和靈感，也沒有機會體現．傳統的教學方法只能訓練學生的技能，但是不能培養學生的創新能力．開放物理實驗是傳統教學方式的補充，能夠很好地培養學生的創新能力和思維方式．開放物理實驗已經受到了各高校的重視[1～5]，這些高校中有的已經開始開放大學物理實驗，有的開始規劃開放大學物理實驗，也有的學校遇到了重重阻礙，舉步維艱[4]．

筆者在研究了高校實驗教學改革政策的基礎上，結合太原工業學院的基本實驗情況，并根據自己多年的教學經驗，對大學物理開放實驗教學模式進行了探索．

1 目前大學物理實驗的開放模式和制度

太原工業學院開展大學物理開放實驗已經有幾個年頭，主要的開放模式為教師在每學期初提供開放實驗題目，然后由學生選擇，之后學生在教師的指導下，利用業余時間完成實驗，如果實驗成功，學生將得到創新實驗學分1～3分，教師每指導學生完成一項實驗可以得到10個教分，約合300元錢，關于每個開放實驗所需要的實驗經費，都由學校教務處支助，每學期初做預算，學期末按照發票實報實銷．

以太原工業學院2016年為例，大學物理實驗中心提供了35個開放實驗題目，部分題目如表1所示.

表1 開放實驗題目

續表

縱觀這些題目都屬于設計性題目，教師只提供題目，學生自選題目，自建小組(5人/組)，學生自己查閱參考資料，親自購買所需材料和用具，完全獨立地做出實驗結果．總之開放實驗使學生成為教學的中心和主體，教學從傳授知識變成了學生獨立思考、獨立操作，這就極大程度上培養了學生的實踐能力和動手能力[6]．

2 開放大學物理實驗存在的問題與不足

大學物理實驗中心自開放以來，取得了一定的成績，但是它仍作為原有實驗教學的補充，開放實驗的范圍和數量遠遠達不到應用型本科院校的培養要求．開放大學物理實驗的目的就是讓學生將理論和實踐緊密地聯系起來，充分利用開放實驗室驗證生產實踐和日常生活中遇到的物理問題，讓學生從身邊取材，自己動手設計實驗，增強學生對物理實驗學習的興趣、培養學生的探索精神和動手能力．但是目前開放大學物理實驗仍然存在許多問題與不足，具體分析如下.

2.1 缺乏開放大學物理實驗的專用場地

目前太原工業學院的機器人隊有專用的場地，學生夜以繼日地投入工作，教師每天去巡視，太原工業學院的機器人隊多次參加“全國大學生機器人大賽”并多次獲得國家級一等獎，為學校爭得了諸多榮譽，成為了學校的驕傲．同理，要想讓更多學生都參與大學物理開放實驗就必須有專用的場所．目前我校實驗中心并沒有設立專門的開放實驗場地，只能在每學期實驗必修課程結束后占用實驗教室來完成開放實驗，這不僅限制了大學物理實驗的開放時間，也限制了大學物理實驗開放項目的持續發展，教師每年輔導不同的學生做不同的開放實驗，這就造成每一個實驗項目都不能深入研究，例如實驗“太陽能電池利用模型的制作”今年由2015級的學生成功地設計了一輛太陽能小車，由于太陽能小車還不完美，有很多地方需要繼續改進，但是由于沒有場地，實驗需要相隔半年的時間才能再開始，半年之后學生對此實驗的興趣消失，常常使實驗不能深入進展，很難再持續地研究下去．如果有開放實驗場地，這個實驗項目就會持續研究，學生能夠對太陽能小車進行多次調試，可能會真正地創新出新產品，可以申請國家專利等等．要讓一個好的實驗項目能夠繼續下去就必須有一個持續做實驗的場所．

另外由于沒有開放實驗的場地，有些已經完成的實驗產品無處存放，時間久了實驗產品就當作垃圾處理掉了．長此以往，做過的實驗項目無人管理，有的實驗重復進行，造成管理混亂．

2.2 教師和學生參與人數少開放物理實驗規模小

到目前為止每年參加開放實驗的學生不到10組，學生參與人數少．一方面由于實驗教師所提供的開放實驗項目有限，學生選擇空間小，造成學生參與人數少．另一方面教師所提供的題目都和物理專業相關，題目對于非物理專業的大學生偏難，造成參與人數少．比如RLC串聯電路暫態過程開關制作實驗，學生必須對物理知識RLC串聯電路有深入的了解，才可能選擇此實驗，深入了解物理知識的學生少，因此選擇教師提供的實驗項目的學生就很少，這樣造成物理實驗開放范圍小．

物理教師提供的實驗項目長期無人選擇，教師的積極性也下降了．時間一長形成了惡性循環，教師參與的積極性也下降了．長此以往，學生參與開放實驗的人數越來越少．以2016年為例，實驗中心提供了35個實驗題目但是只有10個實驗題目被選中，非常遺憾，有很多教師的題目沒有被選中，也造成部分教師心灰意冷，不重視這項工作．

2.3 開放實驗制度不完善是開放實驗不能大規模展開的主要原因

政策決定導向，沒有完善科學的政策就不可能有大規模的實踐活動．例如學校的政策規定：開放實驗是屬于選修實驗，大學生沒有壓力很難自覺地去選修實驗．這也是造成學生參與人數少的主要原因．而作為一個應用型本科院校，學生的技能，創新意思，必須通過獨立動手，開放實踐才能完成培養目標．另外開放實驗的經費使用繁瑣也是造成參與人數少的一個原因，實驗經費必須先做預算最后報銷，賬目報銷是一個復雜的過程，流程多，多數教師因為報銷耗時耗力太麻煩不愿意指導開放實驗．另外監督不到位也是造成開放實驗不能大規模開展的一個原因．由于沒有監督，許多實驗半途而廢，只有開始沒有結果，學生最終沒有完成實驗項目．因此完善制度是大規模開放物理實驗的基本保障．

3 大規模開放大學物理實驗探索

根據國務院的要求，應用型本科教育就是培養面向管理、生產、建設、服務一線的人才，能夠直接從事一線工作，解決實際問題，使生產正常運行的高級應用型專門人才．我校正處于應用型本科院校轉型發展的關鍵時期，迫切需要結合應用型本科教育的特點對大學物理實驗課程進行改革．學校多次召開轉型發展的大會，如何成功轉型發展是一項艱巨的任務，大學物理實驗作為基礎實踐課程在本科教學中起到重要的作用，隨著學校資金投入的不斷深入，制度的不斷完善，大規模開放大學物理實驗定能實現，具體可以概括為以下4個內容．

3.1 建設大學物理大開間開放實驗室

關于建設什么樣的開放實驗室可以參考廣西大學[7]，應該按照“大開間，通透，開放模式”建設，大開間實驗室有利于學生交流，有利于場所充分利用，大開間實驗室內便于設置多個區域．多個區域應該包括“電腦區”：包括10幾臺開放的電腦并配置網線便于學生隨時查看信息；“工具區”：放置常用的工具如電線、開關、焊接工具、電鉆、電阻、切割工具、激光等等，往年學生購買的工具也可以回收再利用；“開放實驗區”安置10多個實驗臺，便于學生隨時進行實驗，供各個年級的學生參加實驗研究和創新；“產品存放區和展示區”，把往年學生的產品、報告、成果等放在統一的地方管理，把優秀的成果放在顯要的位置展示，以激勵其他學生更有信心完成更好的實驗項目．擁有這樣一間開放實驗室是開展開放實驗的必要條件．

3.2 專人負責與團隊建設是重中之重

要想把開放實驗搞好，并作出成績，必須有專門的負責人，負責建設開放實驗室，負責開展開放實驗，負責組建實驗團隊，負責招納更多更優秀的學生，負責組織教師到知名院校進行調研，負責參加大學物理開放實驗的經驗交流會議，開闊眼界，提出更好的實驗項目．由于沒有專人負責開放實驗，主要靠兼職教師和實驗員提供開放實驗題目，學生選擇題目進行實驗，這種現狀將會造成教師為了完成工作任務而提出一些題目，關于題目是否具有創新型和可行性，并沒有認真分析，因為沒有專人考核教師提出的題目，也沒有專門的人評估這些題目，所以造成實驗室經常有資源浪費、人才浪費、時間浪費的現象，比如今年有一位教師提出的題目為“跳環式楞次定律演示儀制作”，但是最終實驗結束后，跳環并沒有跳起來，實驗失敗，也并沒有負責人督促實驗繼續改進，或者追究教師的教學責任．總之，要想讓大學物理開放實驗高效進行，必須有專門的開放實驗室負責人．

只有開放實驗室的負責人不可能建設好開放實驗室，建設一支年齡結構和職稱結構合理、學科交叉、具有創新精神和奉獻精神的教師團隊也是成功開展開放實驗的重要一環．要求年齡結構合理是為了更好地傳承下去，要求職稱結構合理是為了做好“傳、幫、帶”；要求學術交叉是因為很多發明創造都是各個學科的綜合體現，學術交叉更有利于發明創造，例如哈爾濱工業大學的學生發明創造了由光電效應原理和生物學原理結合的生物指示儀器，并參加國際大賽獲獎，這與該校的大學物理實驗對全校師生開放密不可分，學生來自于不同的專業，學術交叉是必然的，未來的科學也一定是交叉發展的科學，只有一個專業閉門造車是萬萬不可能的．創新精神是整個開放實驗的宗旨，要求有奉獻精神是由于開放實驗沒有課時限制，可能需要加班加點，也可能需要熬夜通宵，大學物理開放實驗還處于初級階段需要大批的優秀教師奉獻．

3.3 完善開放實驗制度促進開放實驗發展

參考其他學校的辦學經驗[8～10]并結合我校的實際情況進行如下制度探索改革.

(1)對大學物理課程分層次設置

南昌工程學院把物理實驗分成了3個層次，結合我院大學物理實驗的特點也可以把物理實驗分為3個層次：第一層次為基礎實驗和演示實驗，第二層次為近代物理實驗和綜合性實驗，第三層次為開放實驗．結合北京聯合大學的大學物理實施方案和我校的特點，把大學物理實驗的3個層次都規定為必修實驗課．第一層次基礎物理和演示物理實驗為24個學時，第二層次近代物理實驗和綜合物理實驗為20個學時，第三層次開放實驗項目為12個學時．這樣改變了單一的教學模式，使教學逐層深入，學生的學習過程循序漸進逐步深入，學生的能力由簡單實驗能力到綜合實驗能力再到創新能力培養不斷提高．

(2)對開放實驗應該開放選題

教師所提供的實驗題目是有限的，這就局限了開放實驗的數量，如果對開放實驗開放選題，允許學生自由選題，學生可以做一個自己從小就想弄清楚的驗證性實驗，也可以設計一個小創造，也可以從網上選擇一些有趣的題目，也可以選擇老師設定的題目．這樣題目廣泛，學生的參與性就高．

(3)設立專項資金

12個課時按照現在的課程安排可以做6個實驗項目，學校維持這6個實驗項目本身就需要一筆錢，如果這些錢能設立開放實驗專項基金，每年都有專人負責管理，購買學生所需要的儀器設備，免去每位教師親自報賬的復雜環節，這樣定能提高教師的參與性．

(4)完善考核監督制度．

教師對學生考核，開放實驗負責人對參與教師的工作量進行考核，學校教育研究與教學評建處對開放實驗的組織進行考核，環環相扣使開放實驗像理論教學和基礎實驗教學一樣有序進行．

3.4 組織競賽參加項目吸引學生參加開放實驗

不論是大學物理實驗室的場地還是專兼職教師團隊，他們服務的主體都是學生，學生是整個開放實驗的必要條件，如果沒有學生參加開放實驗，所建立的平臺和團隊形同虛設，毫無用處，如何吸納更多的學生參加開放實驗呢？在專人負責的基礎上開展各項競賽，比如參加“大學生物理學術競賽”，大學生物理學術競賽要求學生對17個與物理有關的實驗題目，進行實驗，這些題目既能夠鍛煉學生的實踐能力，又是國際上認可的有趣題目，與生活實踐息息相關，同時學校也可以通過學生所做開放實驗成果，挑選優秀學生參加“省級大學生物理學術競賽”，甚至參加“國家級大學生物理學術競賽”．同時也可以組織學生參加“大學物理實驗技能大賽”針對基礎性實驗的基礎操作——如看懂電路圖、迅速連線、精準測量、儀器使用和測試等進行競賽，或者組織學生參加“大學物理創新競賽”等等．總之，通過實驗競賽來促進學生參加開放實驗，使開放實驗成為更上一層樓的起點，而不是物理實驗的終點．

另外大學生創新創業項目和開放實驗有機結合可以相互促進，共同發展．大學生創新創業項目是為了促進高校轉變教育思想觀念，改革人才培養模式，強化創新創業能力訓練，增強高校學生的創新能力和在創新基礎上的創業能力，培養適應創新型國家建設需要的高水平創新人才而設立的項目，自從2011年國家推廣實施以來已經取得了很好的成績，它的思想和開放實驗室的思想是一致的，開放實驗是大學生創新項目的基礎，教師可以通過指導開放實驗，選撥出優秀的開放實驗項目參加大學生創新項目．到目前為止，物理實驗已經取得了不錯的成績，僅在2016年有3個開放實驗項目被選入大學生創新項目，由第一作者指導的1個實驗項目被選入省級大學生創新創業項目．2017年又有第一作者指導的1個實驗項目被選入省級大學生創新創業項目．

4 結束語

開放實驗是應用型本科院校實現應用型培養目標的一個重要過程，但是能夠實現大規模的開放物理實驗室，需要大量資金投入，需要一批甘于奉獻的團隊，需要學校政策的鼎力支持．目前來講存在的問題主要是沒有獨立的空間場地，沒有專門的開放實驗負責人組織，沒有更好的制度去吸引學生參加開放實驗，因此建立合適的開放實驗室，組建高效和諧的教師團隊，通過組織競賽提高學生參與開放實驗的積極性，是以后大學物理開放實驗更好發展的必要條件．希望這篇文章能夠起到拋磚引玉的作用，最終大規模的開放大學物理實驗，適應應用型本科院校轉型發展．

1 李軼，李明弟.創新實驗開放教學體系的改革.實驗室研究與探索,2012,31(9):142～143

2 劉毅.大學物理實驗“項目驅動”式開放教學模式設計.大學教育，2014(4):112～114

3 洪煒寧,錢良存.大學物理實驗開放課程的構建與實踐.赤峰學院學報(自然科學版)，2013,29(6):190～192

4 張銳波.基于創新開放平臺的物理實驗教學方法.實驗室研究與探索,2013,32(7):198～201

5 李未,陳小玲.工科院校大學物理開放實驗教學模式探討與實踐.大學物理實驗, 2011, 24(8)：97～99

6 李淑青.開放物理實驗 促進學生主動學習.實驗室研究與探索，2010,29(8):133～135

7 廖慶敏，秦鋼年.建立開放實驗室 提高學生的實踐能力和創新能力.實驗室研究與探索,2010,29(4):162～165

8 李健文，王鋒，邱深玉，等．應用型本科院校物理實驗教學體系的構建與實踐.南昌工程學報，2010,29(5):67～70

9 高興茹，倪蘇敏，宗廣志．應用型大學物理實驗教學體系的改革與探索.北京聯合大學學報(自然科學版),2011,25(3):86～88

10鐘家富，劉麗，何志偉.應用型本科院校大學物理實驗教學改革的思考.物理通報,2015(4):10～12

Highlights:The paper takes the open situation of Taiyuan Institute of Technology physics experiment center as an example, and details the school open physics laboratory mode and system and the results. Then it analyses the problems and the insufficiency, and put forward the effective method to solve the current problems, which is establishing the experiment center of big width room, building physical experiment team, improving the system of open experiment, and organizing competition so as to absorb more students to participate in the opening experiment. At last, the open university physics experiment can adapt undergraduate colleges transformation development．

TheOpenUniversityPhysicsExperimentAdaptingTransformationDevelopmentofApplication-orientedUniversities

LiShuqingDangYananLiZeNiuJiaoyue

(DepartmentofScience,TaiyuanInstituteofTechnology,Taiyuan，Shanxi030008)

open the university physics experiment;applied newly-established college;competition;UIRP

*山西省教學改革創新項目,項目編號：J2017120；大學生創新創業訓練計劃項目，項目編號：2017443；太原工業學院青年(后備)學科帶頭人支持計劃資助.

李淑青(1978- )女，副教授，主要研究方向為非線性光學.

2017-02-20)