應用型大學物理實驗教學體系的構建與實踐

王玉新　王艷　孫中皋　張濤　李夢軻　陳建興

摘要：本文分析了改革物理實驗教學體系的必要性，改革物理實驗教學體系，是提升大學生創業就業能力的現實需要，是提升大學生創業就業能力的緊迫課題，是提升大學生創業就業能力的有效路徑，是提升大學生創業就業能力的重要支撐。從實驗課程體系、實驗教學平臺、實驗教學模式和校企聯合實驗室四方面入手構建虛實結合的應用型物理實驗教學體系，以期培養具有專業特色的應用型人才。教學實踐表明，受益于新實驗教學體系下的畢業生實踐能力和創新精神得到了顯著提高，就業前景廣闊。

關鍵詞：物理實驗；教學體系；實驗教學中心；構建與實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）06-0129-03

一、引言

黨的十八大提出，要“促進創業帶動就業，做好以高校畢業生為重點的青年就業工作”。國家“十三五”規劃中明確提出“推進教育現代化與人才強國、人力資源強國建設研究”，即用現代先進教育思想和科學技術武裝人們，使教育思想觀念，教育內容、方法與手段以及校舍與設備逐步提高到世界先進水平，培養出適應參與國際經濟競爭和綜合國力競爭的新型勞動者和高素質人才。這對于高校順應新的形勢和要求，有效提升大學生創業就業能力提出了新的更高要求[1-5]。“如何立足物理實驗教學培養適應國家經濟社會發展需要的勇于自主創業發展、能夠勝任就業崗位的大學畢業生？”是擺在我們面前的一項緊迫的現實課題。為此，我們提出：利用先進的信息化技術，合理運用已有的優質科研教學資源，構建虛實結合的物理實驗教學體系，著力培養社會需要的應用型人才，持續提高大學生的創業就業能力。這對于深入貫徹落實黨的十八大精神，全面實施“十三五”規劃，進一步深化物理實驗教學體系改革，切實解決大學生“就業難”問題具有重大的現實意義。

二、改革物理實驗教學體系的必要性

1.改革物理實驗教學體系，是提升大學生創業就業能力的現實需要。高校畢業生是寶貴的人才資源和全面建設小康社會的生力軍。近年來，隨著高校學生數量的不斷增加，面對嚴峻的創業就業形勢，有效提升大學生創業就業能力已成為高校教育的重要任務。改革物理實驗教學體系，就要以培養大學生出色的創業意識和就業能力為主線[6]，通過物理實驗教學引導他們練就過硬的創業就業能力，為今后找到理想生存環境，提高家庭生活質量，進而達到服務社會和實現自我價值的統一，從而促進社會的和諧穩定。

2.改革物理實驗教學體系，是提升大學生創業就業能力的緊迫課題。高校歷來以培養全面的勞動者為己任。因此，提升大學生的創業就業能力應成為高校人才培養的重要方向和緊迫課題[7]。在激烈的招生競爭下，畢業生就業率的高低將直接影響學校的規模、質量和發展前景。大學生創業就業能力的高低不僅決定了個人的生存和發展，也決定了高校的生存和發展。通過改革物理實驗教學體系，不斷培養學生的創新精神和實踐能力，進一步提高大學生的創業意識和就業技能，已經成為高校亟待解決的重要課題[8-10]。

3.改革物理實驗教學體系，是提升大學生創業就業能力的有效路徑。著眼遼寧省經濟建設與社會發展對人才的內在需求，將物理與電子技術學院的29個教學實驗室整合成物理實驗教學中心（以下簡稱中心），全面聚集分散建設、分散管理的實驗室和實驗教學資源，統籌安排、調配、使用實驗教學資源和相關教育資源，實現優質資源共享[11]。通過改革物理實驗教學體系，打破陳舊固化壁壘，拓寬實驗教學內涵，發揮教學資源效能，使之成為破解制約提高大學生創業就業能力的“瓶頸”的重要途徑。

4.改革物理實驗教學體系，是提升大學生創業就業能力的重要支撐。物理實驗課程是為大學生開設的專業基礎課，它涉及的物理知識面較廣，具有較強的綜合性和技術性。通過加大綜合、設計、創新性實驗的比例，進一步優化物理實驗課程[12]；通過建立“分層次、模塊化”的實驗教學內容，進一步拓寬實驗開放內涵；通過改革物理實驗教學體系，提高學生的科學實驗素質和創新能力，在物理實驗教學中，不斷提升大學生的創業就業能力，為他們盡快掌握職業技能、適應未來崗位提供重要保障。

三、虛實結合應用型物理實驗教學體系的構建

1.構建分專業、虛實結合的大學物理實驗課程體系。實驗教學體系創新實踐是實驗教學改革與發展的核心。中心以提升大學生創業精神與就業能力為目標，從培養具有寬厚知識基礎、較高專業素養、強烈創新精神和較強實踐能力的高素質復合型人才入手，以培養學生應用能力為主線，將大學物理實驗分成基礎型、綜合型、研究設計型三個層次，整合成普通物理、物理教法、電信專業、電科專業、近代物理五個模塊，構建“一條主線、三個層次、五個模塊”的大學物理實驗教學體系[13]，使教學內容分類清晰，難度逐步提高，以此更好地滿足我院物理學、電科和電信專業不同就業方向能力需求。同時，分模塊逐步增加虛擬仿真實驗項目，虛實結合建立培養學生自主學習能力的課程體系。目前，利用虛擬仿真開設的實驗教學課程已有普通物理實驗、近代物理實驗、物理教學法實驗、電路的計算機輔助設計、電子技術實驗、可編程控制器應用、MATLAB、數字與邏輯電路課程設計、嵌入式系統原理與應用實驗部分、數字與邏輯電路（數字部分）、單片計算機原理與應用實驗部分、Visual Basic編程技術、EDA、光電子技術等14門實驗課程，涉及基礎型、綜合型實驗題目數分別為72個和46個，占全部實驗題目總數的40%以上。

圍繞應用型人才培養目標，為突出教學內容的應用性，中心依托學院物理學一級學科建設，實行專業實驗室與教學實驗室共建，并向學生開放學院與企業建立的校企聯合實驗室，密切實驗教學與科研的關系，將學科建設及校企聯合實驗室開發項目中的部分科研成果移植為研究設計型實驗，并進行視頻錄制和編輯工作，由教師和學生共同制作虛擬仿真演示軟件。目前已完成的有超聲噴霧熱解法制備薄膜、勻膠機及烤膠機的使用、化學沉積裝置的使用、射頻磁控濺射裝置的使用、微納半導體器件電學特性測試、紫外-可見透射光譜測試、低溫條件半導體光致發光譜測試、電能質量綜合分析儀的使用等8個。用虛擬仿真與實際測試相結合的思路，加強學生的動手能力與實踐能力培養，以提升大學生的創業就業能力。

2.搭建網絡化虛擬仿真實驗教學平臺。中心在北京達盛科技發展有限公司及安徽省科大奧銳科技有限公司的支持下，建設了一個內含125個CPU的曙光機群服務器及中心所有計算機、路由器、Zigbee38v交流器、監控頭、電源及門禁卡組成的計算機網絡，服務器具有固定IP地址，其上安裝了北京達盛科技發展有限公司開發的教學管理系統平臺、安徽省科大奧銳科技有限公司開發的大學物理實驗虛擬仿真教學軟件及我中心開發的中心管理網頁，該系統包括教學管理及選排課系統、實驗室的門禁考勤管理系統、實驗教學交互系統、實驗報告自動評閱系統、實驗考試與試卷評判系統、中心門戶網站及各種虛擬仿真教學資源，可完成物理學、電信、電科等專業各種實驗課程的虛擬仿真實驗教學及管理工作。同時，對所有實驗室進行網絡化監控及教學管理硬件設備的建設改造，所有實驗室都加裝視頻監控探頭，門禁卡、電源遠程管理和網絡監控管理體系，學生和教師可利用服務器上的管理軟件系統共享網絡教學資源和進行教學答疑，可在服務器上對學生的學習成績、考勤情況、中心實驗室儀器設備管理使用情況進行科學化管理和記錄，從而提升中心的教學質量和管理水平。

3.創建全面開放的高校物理實驗教學模式。建立以學生為中心的開放式的實驗教學模式，針對不同專業、不同年級的學生，將必修課程與選修課程相結合，課程內必做實驗項目與選做實驗項目相結合，根據實驗課程體系各模塊的教學目標，建立了電信實驗和電科實驗教學模塊的“完全開放”、物理教法實驗、普物和近代物理實驗教學模塊的“選擇開放”等開放式實驗教學形式。加強實驗室基礎建設（包括完善網絡教學管理和輔助教學系統）和實驗室管理制度建設，努力建設全天候開放實驗室。利用多媒體、人機交互、數據庫和網絡通訊等教學技術優勢，構建高度仿真的虛擬實驗環境和共享資源平臺，使學生方便快捷地在虛擬網絡環境中開展各類實驗，推進實驗教學改革的開展，促進物理學、電信及電科專業實驗課程體系的深度融合，積極培養學生的創新精神和實踐能力。鼓勵中心教師積極開展虛擬實驗技術及軟件制作相關科研創新工作，組成虛擬教學創新研究團隊，申報各種虛擬仿真教學實踐改革項目，以此為契機，積極推進學生使用虛擬仿真實驗教學資源，提升實驗教學效果，進而把實驗室變成創業和就業的孵化器，為培養大學生創業就業能力打下堅實的基礎。

4.共建科技創新與服務社會雙贏的校企聯合實驗室。為培養學生的科技創新能力和專業動手能力，中心根據電信及電科專業的應用特點，先后與多家企業簽訂校企共建聯合實驗室合作協議，已成功建立節能產品開發和有線電視網絡電子產品開發校企聯合實驗室，并且正在建設變頻器技術開發校企聯合實驗室。目前已開展多項校企聯合開發應用項目，主要有：大連輪胎廠節能降耗改造項目、大連電纜廠節電改造項目、日資大連金剛造船廠電焊機空載節電及防觸電改造項目、盤錦油田抽油機變頻器優化控制節電項目、城市居民小區有線電視網絡高可靠保障電源控制柜開發應用及樓宇有源補償降壓節電控制器研發項目、大連長城飯店照明節電改造項目等。在此平臺下，中心充分利用這些實踐機會，分別將一些項目與電信和電科模塊的研究設計型實驗教學相結合、與本科畢業論文設計相結合、與電信、電科專業見習和實習相結合，讓學生參與到這些實用性開發項目中，并開展送學生進合作企業進行專業見習和實習、將畢業設計融入最新校企課題、推薦畢業生進合作單位等活動。這些活動極大地調動了學生開展科技創新活動的積極性，并促進了學生就業。

四、培養具有專業特色的應用型人才

中心突出物理學專業的教師教育和電信專業、電科專業的實踐性特色，使實驗教學與中學課程改革相適應，與教師科研、社會實踐、社會服務緊密結合。針對師范類專業的特點和需求，著重提升師范生適應中學物理新課程的能力，加強對師范生自制教具的指導，使之具有較強的制作教具的創新能力。針對電信專業、電科專業的特點和需求，我們在電信專業實踐教學中主導學生積極申請本課題組教師開設的嵌入式系統開發、單片機設計技術、電子線路計算機輔助設計等與社會企業聯系緊密的課程，讓學生學到用人單位急需的知識，提高學生就業機會；我們在電科專業中倡導學生積極選修激光器原理、小型機器人系統設計、集成電路設計開發等與大連市及遼寧省企業發展密切相關的課程，讓學生將基礎知識與社會用人單位的需求結合起來，學到真正的實用技術，提升自己的實踐能力。中心積極組織學生參加聯合實驗室項目、專業實習、畢業設計和各種科技創新及競賽活動，使學生在學校學習期間接受科技創新思想的教育和熏陶，接受科技創新能力的訓練和實踐，練就創業與就業所需的實踐能力。

五、結束語

中心培養的學生廣泛分布在遼寧省及周邊省市地區，有很多已經成為中學物理的骨干教師、高新技術企業的科研、生產的骨干人員。2012年以來，我院連續被學校評為“考研先進單位”和“就業工作先進集體”稱號，考研率和就業率都名列前茅，且在全省大學生就業形勢不太樂觀的情形下，就業率連年提升。由此可見，受益于新實驗教學體系下的畢業生實踐能力和創新精神得到了顯著提高，就業前景廣闊，用人單位反映良好。

隨著學科建設的蓬勃發展，依靠各項經費投入力度的加大，將會有更多的虛擬仿真實驗項目豐富大學物理實驗教學內容，虛實結合的大學物理實驗教學體系將會更加完善，大學生創業就業能力將會持續提升。

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