應用技術型高校物理實驗分級分類教學模式的探索與實踐*

王平霞 趙海軍（蘭州理工大學技術工程學院）

為了培養經濟社會發展需要的應用技術型高級專業人才，國家正引導一批非研究型普通本科高校向應用技術型轉型。這將為地方性普通本科院校如何通過轉型發展來提高綜合辦學實力和社會服務能力提出了新的要求，在發展方向和發展方式等方面確立了新的目標。我校作為甘肅省首批轉型試點高校之一，在培養方案的制定、培養目標的定位、教學體系的建設和課程內容的改革等方面努力探索，開展了大量創新工作，力求適應應用技術型高校轉型的需要。大學物理實驗作為大學生首次接觸到的最基礎的實踐性教學環節，其教學建設和改革成果對推動后續課程改革能夠起到重要的引領示范作用，為全面實現應用技術型人才培養奠定堅實的基礎[1]。

大學物理實驗是對工科專業學生進行工程實踐訓練的基礎，是提高學生科學素質的核心基礎課程，對學生掌握科學思想方法、培養創新能力和探索精神有重要的作用。隨著現代先進教育理念的發展，現行大學物理實驗課程的教學模式已不能很好地適應高校應用技術型轉型的需要。實驗初期盲目追求開放式教學，對于自學能力差、主動性不強的學生，短時間內很難進入自主實驗的狀態[2]。實驗教材對實驗過程描述得過于詳細，學生只需要逐步進行實驗驗證就可以了，不利于培養學生的自主研究能力和探究精神[3]。傳統教學模式忽視了學生的學習層次和專業需求，在一定程度上，制約了學生的學習積極性和主動性[4]。因此，改革大學物理實驗教學對于適應經濟社會發展、踐行先進教學理念和應用技術型高校轉型具有重要意義。我校大學物理實驗的教學，通過幾年的探索和實踐，以“因材施教”教學理念為根本，以培養應用技術型人才為目標，構建了分級分類實驗教學體系，取得較好的教學效果。

一 構建分級教學體系

組織分級教學的前提是承認學生身心發展的差異化，并在“以學生為中心”的教育理念下，根據學生實際制定教學目標、設計教學內容、調整教學進程、轉變教學方式，促使教師制定適合學生的教學方案，引導學生制定適合自己的學習方案，以求強化教與學的針對性，落實因材施教的教學原則[5]。分級教學中的層級設計充分考慮學生認知水平的差異，根據人的認知規律將認知活動劃分為不同的階段，在各階段完成適應認識水平的教學任務[6]。因此，教學過程的組織必須從實際出發，因材施教，循序漸進，才能使存在個體差異的學生獲得相應的教育。

1 三級教學體系

通過整合教學內容，優化資源配置，科學合理地構建三級實驗教學體系。

第一級為驗證性實驗項目，是實驗的入門階段，重在實驗操作的規范化訓練，主要任務是讓學生學會基本物理量的測量、掌握主要實驗儀器的操作方法、練習數據處理和誤差分析的方法[7]。

第二級為綜合設計性實驗項目，是實驗的提高階段，重在實驗能力的綜合訓練，主要任務是讓學生將理論知識與實踐結合起來，培養發現問題、分析問題、解決問題的能力[8]。

第三級為研究創新性實驗項目，是實驗的創新階段，重在科創能力的引導性訓練，主要任務是讓學生利用所學知識主動探究物理規律，積極參與科技創新活動。

2 組織實施

前兩級實驗項目面向大學一二年級學生開設，授課時間由實驗室統籌管理，實驗項目由學生自由選擇。其中完成第一級實驗項目的學時占課程總學時的20%～40%，完成第二級實驗項目的學時占課程總學時的60%～80%，具體比例由指導老師考核學生的實際實驗能力后建議學生自行確定，在保證每個學生所修實驗項目總學時相同的情況下，充分考慮學生的個體差異和選擇權利。

第三級實驗項目面向大學三四年級實驗能力較強的部分學生開設，采用開放式教學管理[9-10]。其中三年級學生主要開展課外科技創新活動，由學生自己選題，在實驗室的幫助指導下完成，并擇優推薦“挑戰杯”大學生課外學術科技作品競賽。實驗室開發了一些現代高新技術實驗項目，如傳感器技術、全息照相技術、超聲波技術、核磁共振、激光掃描成像、微波傳輸等，納入學校《畢業綜合實踐》大項目面向四年級學生開設，由學生報名、教師選拔的程序雙向選擇，最終選定的學生在教師指導下自主設計實驗方案進行探索研究。

二 分類設置實驗項目

在基礎課程的教學中，要調動學生學習的積極性和主動性需解決學生的普遍疑問：“學這門課有沒有用？”，實驗教學也不例外。因此，根據工程教育認證理念，在課程定位上應滿足各專業畢業生能力需求；依據OBE（Outcomes-based Education，即：以結果為導向）教育模式，在課程內容的設置上應使課程教學能夠有效支撐專業教學。具體來說，就是按照學科性質劃分專業大類，并根據各專業類別的特點選開實驗項目。我校是典型的工科院校，主要專業可以劃分出四大類別：

1 機械類，包含機械設計制造及其自動化、汽車服務工程、材料成型及其控制工程等機電結合的專業，開設的實驗項目以力學、電學、波動光學實驗為主。

2 土木類，包含土木工程、給排水科學與工程、測繪工程等專業，以力學和光學實驗為主，由于土木類專業涉及測量實習較多，光學實驗中應加強幾何光學部分的實驗教學。

3 電氣信息類，包含電氣工程及其自動化、電子信息工程、物聯網工程等專業，以電磁學實驗為主，輔以光纖信號傳輸、光伏發電等專業性較強的實驗項目。

4 食品化工類，包含食品科學與工程、食品質量與安全、化學工程與工藝等專業，以熱學、幾何光學實驗為主。

按照專業分類設置實驗項目，在基礎課程教學中引入專業教育意識，將物理學與工程應用背景相結合，為專業課的學習強化了理論依據、奠定了實踐基礎。

三 突出工程實際應用

在教學過程中，學生“不知道為什么學，學了有什么用”是普遍存在的現象，也是學生缺乏學習原動力的主要原因。因此，“學以致用”是激發學生內在學習積極性、主動性的主動力[11]。因此，根據物理學科特點，本著培養應用技術型人才的理念，堅持“經典與現代相結合，基礎與前沿相結合，學科內涵與學科外延相結合，物理原理與工程技術相結合，物理知識結構與解決問題方法相結合”的思路，突出物理學原理在工程技術中的應用案例式教學，激發學生的學習興趣[12]。一是在編寫實驗指導書時，通過閱讀材料讓學生從閱讀教材時，感受實驗原理、儀器的實際應用，從而能自覺、自愿地參與實驗；二是開發拓展實驗項目，是每個基礎實驗均與前沿應用相聯系；三是提高綜合性實驗和新技術實驗項目比例。

四 實踐效果

近三年，我校實施了物理實驗分級分類教學體系的改革與實踐。改革實驗體系以來，學生主動參與實驗教學的積極性明顯增強，學生的學習成績中優秀、良好的比例逐年提高，不及格的學生人數大大減少。學生參加省級以上學科競賽、科技創新活動取得了優異成績，學生的學習滿意度大大提高。這些成績表明因材施教的分級分類教學改革的做法是值得肯定和宣傳推廣的。因此，實施分級分類教學體系改革，充分體現了“以學生為中心”的理念和我?！皩嵺`能力強、創新意識強”的應用技術型人才培養目標。

總之，先進的教學模式是提高教學質量的根本保證。通過改革教學體系、優化教學內容，增強了學生的學習興趣，激發了學生參與實驗的積極性和主動性，對培養學生的實踐能力和創新意識起到了積極作用。分級教學解決了因材施教問題，分類教學解決了學以致用問題，在任何課程的教學過程中，若能很好解決這兩個問題，必可取得教育教學的成功。