“平臺方法與項目三位一體”大學物理實驗創(chuàng)新方法研究與探索

李未 陳小玲 邱深玉

摘? ?要：本文對目前大學物理實驗教學存在的普遍現(xiàn)狀和問題進行了深入分析和總結(jié)，結(jié)合南昌工程學院以水利為特色的理工科專業(yè)特點，提出了以省級物理教學實驗示范中心和瑤湖學院創(chuàng)新示范教學模式為平臺，以大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)科研訓練計劃和學科競賽項目為引導，以學生為中心的OBE創(chuàng)新教學指導方法的三位一體實驗教學創(chuàng)新模式。多年的改革探索和實踐教學表明，以“平臺為支撐、方法為智庫、項目為引領”的三位一體大學物理實驗創(chuàng)新模式具有良好的效果，經(jīng)過訓練的學生參加國內(nèi)各種科技創(chuàng)新大賽，屢獲殊榮。

關鍵詞：三位一體? 實驗創(chuàng)新教育模式? 實踐教學

1? 引言

實驗教學是高等學校特別是地方工科院校教學的重要內(nèi)容，是高等院校對創(chuàng)新型人才培養(yǎng)過程中必不可少的重要組成部分[1-3]。為了全面提高工科院校實驗教學質(zhì)量，國務院和教育部頒布并實施了有關高等學校教育改革和發(fā)展的若干綱要文件。2012年3月教育部頒布了《關于開展“十二五”高等學校實驗教學示范中心建設工作的通知》的文件，要求高等學校的教育必須以學科專業(yè)為基礎、教學和科研相協(xié)同、對學生注重因材施教、高校和企業(yè)之間的優(yōu)質(zhì)資源互補;同時，高校在人才培養(yǎng)過程中要充分發(fā)揮學生的積極主動性，提出適合本高校學科發(fā)展的實驗教學內(nèi)容、方法和手段。目前，國內(nèi)許多高校針對傳統(tǒng)實驗教學思想、體系和方法的不足，采取了多種改革措施，取得了一定的成效[4-5]。

隨著時代和社會的進步，我國的教育專家對大學物理實驗內(nèi)容、教學手段和教學模式進行了研究和探討。陳國杰[6]等人指出，培養(yǎng)學生綜合素質(zhì)和能力的基礎就是對物理實驗內(nèi)容和教學方法進行改革。蔣愛華[7]等提出了一種新的教學改革模式，將“教學內(nèi)容分模塊與分類別”、“專業(yè)知識滲透”和“課外科技活動創(chuàng)新”互相融合為“三位一體”，逐步培養(yǎng)學生科學創(chuàng)新研究能力和社會適應能力。顧佩華和楊毅剛[8-9]等人提出必須實施以學生為中心、教師為主導的OBE教學模式，實施探究式、“互聯(lián)網(wǎng)+”師生互動學習模式，才能培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和能力。目前，國內(nèi)許多高校對目前存在的實驗教學都開展了各種改革措施，但仍然存在一些問題：（1）理論與實踐相脫節(jié)，學生缺乏精準選擇和辨別創(chuàng)新項目的思維和能力。在寬口徑培養(yǎng)模式下，大多數(shù)專業(yè)課程的學時數(shù)極其有限，而且缺乏完整體系的實踐環(huán)節(jié)體系，不能發(fā)揮創(chuàng)新人才的培養(yǎng)作用。（2）課程實驗、課程設計、大學生創(chuàng)新實驗與畢業(yè)設計之間的關聯(lián)性較弱，實驗與實際和科學研究脫節(jié)，學生容易養(yǎng)成數(shù)據(jù)不好就慌張，數(shù)據(jù)好就萬事大吉的壞習慣。這種傳統(tǒng)的教學方法容易限制大學生思維方式，缺乏創(chuàng)新的動力與興趣，不利于大學生知識面的拓展和思維的活躍，導致大學生在課堂上學到的知識不能有效地應用到實際創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)中，而在教材中又找不到實際創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)中碰到的問題。因此，在新時代背景下，如何改變傳統(tǒng)的實驗教學模式，充分激發(fā)學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力是目前迫切需要解決的問題。

對目前大學物理實驗教學存在的普遍現(xiàn)狀和問題進行了深入分析和總結(jié)，結(jié)合南昌工程學院以水利為特色的理工科專業(yè)特點，提出了以平臺為支撐、方法為智庫、項目為引導三位一體教學模式，即以學生為中心的OBE創(chuàng)新方法為指導，以省級大學物理實驗教學示范中心和瑤湖學院為平臺，以及把大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)科研訓練計劃和學科競賽項目作為有益補充的實驗教學創(chuàng)新模式。

2? 學生為中心的OBE教學方法

以學生為中心的成果導向教育（Outcome Based Education，OBE）由Spady等人于1981年提出，可基于預期的持續(xù)改進學習成果為中心來進行組織、實施和評估教育，已成為美國、英國和加拿大等西方發(fā)達國家教育改革的主流理念。成果導向具有以下五個特征：自我遠景、內(nèi)部激勵、行動性、挑戰(zhàn)性和高標性[10-11]。自2016年中國正式加入《華盛頓協(xié)議》以來，我國就一直致力于推進以學生為中心的OBE教學模式改革。這種教學以教師為主導，通過教師多角色扮演，實施探究式和“互聯(lián)網(wǎng)+”等多種師生互動學習模式。使學生能夠理解工程過程中的問題，調(diào)動學生思考和動手的積極主動性，可以遵循從做實驗以及項目教育和學習的原則，改革教師簡單灌輸式的教學形式，將學習的主體由教師轉(zhuǎn)變?yōu)閷W生。

3? “平臺、方法與項目三位一體”創(chuàng)新實驗教學體系

傳統(tǒng)的教學設計是以知識為導向，以教師、書本知識和課堂教學為中心，旨在通過教師的講授，使學生能夠在某一學科領域獲得較完備的知識。針對當前物理實驗課程教學所面臨的問題，結(jié)合南昌工程學院理工科專業(yè)的課程特點，提出構(gòu)建了“平臺、方法與項目三位一體”的實驗教學新體系，該體系切實可以培養(yǎng)和提高大學生的創(chuàng)造能力，如圖1所示。以實現(xiàn)平臺為支撐，方法為智庫，項目為引導，在實踐中提高三位一體人才培養(yǎng)模式。在該平臺上，演示實驗被用來激發(fā)興趣，基礎、綜合、創(chuàng)新實驗用來夯實基礎。根據(jù)學習過程中所遇到的困難，找出問題的根源實在，并運用OBE方法獲得適合自身的解決方案。通過創(chuàng)新實驗、科研訓練和學科競賽等多種培養(yǎng)形式，強化培養(yǎng)學生的自主創(chuàng)新意識，探索他們對未知領域的興趣。將國家級和省部級科研平臺的研究成果納入實踐教學設計中，合理劃分項目模塊和知識模塊，使學生更容易在循序漸進的培養(yǎng)模式中掌握使用知識分析和解決復雜工程問題的能力，能夠從這種競爭和訓練中獲得如專利、文章、競賽獲獎等創(chuàng)新成果，實現(xiàn)創(chuàng)新并引領實現(xiàn)創(chuàng)業(yè)夢想。

4? 實驗創(chuàng)新人才培養(yǎng)思路

南昌工程學院實驗教學改革創(chuàng)新人才培養(yǎng)的思路圖如圖2所示：在以學生為中心的OBE教學方法指導下，將基礎實驗、綜合實驗、專業(yè)實驗和演示實驗相融合，完善實驗教學和學生考核評價體系，探索由“基礎—綜合設計性實驗—激發(fā)興趣的演示實驗—創(chuàng)新實驗”循序漸進的實驗教學新模式。在OBE創(chuàng)新理論和方法的指導下，以解決項目的來源，挑戰(zhàn)杯項目、科研項目、學科競賽和創(chuàng)業(yè)項目將被整合并設計成新的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)科研訓練計劃，。構(gòu)建一條教育和教學鏈，逐步培養(yǎng)學生的“認知—實踐—創(chuàng)新”，實現(xiàn)三項能力的統(tǒng)籌、遞進和協(xié)同培養(yǎng)。結(jié)合國際工程教育理念與南昌工程學院實際校情，培養(yǎng)以水利土木為特色的工科專業(yè)創(chuàng)新型工程人才為“綱”，整合“新課程、新師資、新評估、新方法”這“四目”，構(gòu)建適合南昌工程學院以水利為特色的“一綱四目”本科實驗教學新體系。探索并形成以大學物理實驗為基礎、創(chuàng)新方法為紐帶，改變工科人才培養(yǎng)“偏理化”的傾向，為培養(yǎng)和提高學生創(chuàng)新能力打下堅實基礎。

5? 改革與實踐成效

我校在近幾年的實踐教學中取得的改革成果非常豐碩，并得到有關領導的認可（全國政協(xié)副主席馬培華參觀了科技創(chuàng)新競賽作品）。實驗室教師先后申請到了10多項國家和省部級科研基金資助項目，其中國家級大學生科研訓練項目兩項;省級及校級教學改革課題9項;發(fā)表了與實驗改革相關的教學改革與管理研究論文10余篇;出版了兩套物理實驗教材;建立了基于校園網(wǎng)的“大學物理實驗教學中心”網(wǎng)站。近幾年，學生在國家和江西省創(chuàng)新訓練項目、挑戰(zhàn)杯和江西省大學生物理創(chuàng)新競賽中取得了顯著成績，其中瑤湖學院2017級萬琪偉同學在2018年江西省大學生物理創(chuàng)新競賽榮獲一等獎。近幾年來，通過實驗教學改革，涌現(xiàn)出一批優(yōu)秀的教師，并取得了許多優(yōu)秀的教學成果，如實驗教學中心的教師曾獲得省“實驗講課比賽二等獎”和校級 “十佳青年科技工作者”、“學生科技活動優(yōu)秀指導教師”、“實驗講課比賽一、二等獎”、“優(yōu)秀實驗技術人員”等榮譽。

6? 結(jié)語

以OBE創(chuàng)新方法為指導，以省級實驗示范中心和瑤湖學院教學模式創(chuàng)新示范點為平臺，以各種創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)科研訓練和學科競賽項目為引導的三位一體大學物理實驗教學新模式下，注重理論與實驗教學相協(xié)調(diào)，突出學生的主體地位，改變教學方式，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)業(yè)能力。簡而言之，大學教師應積極探索新的教學模式和教學方法，有效提高學生應用知識和解決問題的創(chuàng)新能力。

參考文獻

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