新農科背景下普通高校物理實驗教學改革與探索

陳 軍 秦羽豐 王林輝 陳洪葉 韓 岳 劉海濤

(山東農業大學物理實驗教學中心 山東 泰安 271000)

2019年6月《安吉共識——中國新農科建設宣言》標志著中國高等農林教育發展進入新時代；2019年9月“北大倉行動”工作研討會提出要全面推動新農科建設，開創新時代高等農林教育新局面.習近平總書記給全國涉農高校的書記校長和專家代表的回信，以立德樹人為根本，以強農新農為己任，全國高等農林教育以“安吉共識”“北大倉行動”“北京指南”為抓手，全面推進以“新農業、新農村、新農民、新生態”為核心的新農科建設.在教育部的政策引導下，全國涉農高校相繼部署、落實、推進安吉共識、北大倉行動、北京指南等一系列政策和行動，通過將現代科學技術融入現有涉農專業中，布局適應新產業、新業態發展需要的新型涉農專業等，為鄉村振興和農業現代化發展提供強有力的人才支撐.“新農科”要解決的正是人才培養與需求的不適配問題，“新農科”的本質是一次專業的供給側改革.

“三合一”人才培養模式是目前中國農業高等院校最核心的改革.這一模式由通識教育、通用理論與技術教育、專業理論與技術教育3部分組成.通識教育解決培養什么人的問題，旨在對學生的世界觀、價值觀進行培育；通用教育指向某一領域的通用知識和技術；專業教育則要滿足學生在某一具體專業方向的就業需求.重理論、輕實踐，創新意識、創新能力不夠，協同發展、校企合作缺乏深度……這些都是傳統農科人才培養存在的不足之處，也是“新農科”建設“育新人”應當解決的問題.

實踐能力、應用能力是構成農科人才素質能力體系的核心.為了適應和匹配農業產業的發展，“新農科”人才所具備的素質和能力迫切需要通過不同平臺進行錘煉.

涉農高校逐漸構建完善的產學研協同育人體系.首先，要確定人才培養的合適目標.要始終秉持“學必期于用、用必適于地”的育人理念，以現代農業發展需求為導向，充分發揮高校的學科優勢，培養出國家、社會、行業所需的新型農科人才.其次，要多層次提升和深化實踐體系.實踐教育應當作為農科學生培養的重點環節，尤其可以適當增加校外實踐實習比重，幫助學生獲得就業的基本經驗.再其次，要多舉措加強師資隊伍建設.培養校、企、政多方師資力量，深化“三全育人”，構建師生產學研協同、教學育融合體系.

普通物理學實驗課程是高等學校涉農相關專業及農業工程類、理工類本科生必修的基礎課，該課程是理解和掌握物理學相關理論實踐知識的最好途徑.課程設置以實踐為主，由物理學實驗理論和實驗教學兩部分組成，重點培養學生的實踐技能和動手能力，是創新性卓越農林人才培養的重要基礎組成部分.鑒于新農科建設著力打造農林教育“金課”，特別是對實踐教學環節提出了更高的要求，山東農業大學物理實驗與教學團隊針對普通物理學實驗課程現存的問題進行了深入分析，并重點在教學內容、教學模式及考核方式等方面進行了深入改革，以期為培育卓越農林人才奠定堅實的基礎.

1 普通物理學實驗教學存在的問題

深入對照新農科建設對于實踐類課程建設的要求，課程組認為普通物理學實驗教學主要存在的問題有:

(1)課程學時數大幅減少近兩成.山東農業大學普通物理學課程為年課，與理論課程相關聯的實驗課程也相應地分為 2 個部分，課程學時較多.由于 2017 年后普通物理學課程教學大綱更改，課程壓縮，學時數大幅減少.

(2)課程內容設計不合理.以往的普通物理學實驗課程多以驗證性實驗為主，綜合實驗很少.

(3)課程教學方法陳舊.課程教學過于依賴課堂實驗和保存的相關實驗儀器進行教學，對于學生的實踐能力關注較少.

(4)課程成績考核手段單一.課程成績考核主要根據實驗報告完成質量，對于學生綜合素質考查極少涉及.

2 普通物理學實驗教學改革主要措施

新農科建設北大倉行動工作研討會提出著力提升學生的創新意識、創新能力和科研素養，培養創新性卓越農林人才.基于該標準，結合多年來積累的教學實踐經驗，普通物理學實驗教學課程組對該課程教學體系進行了多項改革，主要改革路徑包括提出通過完善課程設置和優化教學內容，使學生所學物理學理論知識在教學實踐中得到更好的理解和鞏固，更好地激發學生對物理學的興趣，從而熟練掌握物理學研究技巧和方法; 通過加強設計性綜合實驗和室外實踐環節，充分發揮學生的主觀能動性，提高學生動手能力以及獨立分析問題和解決問題的能力; 通過與教師的科研相結合，引入研究性教學，激發學生的創新能力，進而提高學生的綜合素質; 通過改革成績考核方式，加強過程考核力度，更好地調動學生的積極性，促進教學質量的不斷提升.

2.1 修訂教學大綱完善教學內容

為貫徹《教育部關于加快建設高水平本科教育全面提高人才培養能力的意見》和《教育部關于狠抓新時代全國高等學校本科教育工作會議精神落實的通知》重要精神，落實“學生中心、產出導向、持續改進”的理念要求，促進課程大綱與新修訂的人才培養方案相銜接，于2019年啟動了新的教學大綱修訂，普通物理學實驗教學課程組以此為契機對原有的教學大綱進行了修訂.根據新修訂的大綱，普通物理學實驗課程一共36學時，其中包括8次教學實驗32學時.鑒于之前的普通物理學實驗大部分都屬于驗證性實驗，缺少設計性、創新性實驗，因此此次大綱修改在傳統驗證性實驗基礎上適度增加了部分綜合性實驗，這種變化不僅有利于學生發揮主動能動性、激發對實驗課的熱情，還利于培養學生的創造性思維，使學生的科研素質得以提高.整個過程由學生自己操作，以此培養學生獨立分析問題和解決問題的能力，帶著問題來獲得知識，提升學生創新能力.

2.2 編著實驗教材完善教學材料

為滿足普通物理學實驗教學的需求，普通物理學實驗課程教師于 2020 年組織編寫了校級規劃教材《普通物理學實驗實習指導》，該教材已于2020 年 8 月由中國農業出版社出版發行.教材共設計23 個普通實驗項目和8個近代物理實驗項目、4個設計性實驗項目，在培養物理學基本操作技能的基礎上，以提高學生的實踐能力、設計能力和分析能力為重點，為普通物理學實驗教學的順利開展提供了重要基礎保障.

2.3 革新教學方法提升教學質量

2.3.1 加強網絡應用

通過購買仿真實驗軟件和制作內容豐富、形象生動的多媒體課件，在校園網絡以模擬做實驗、照片和視頻方式重現物理實驗項目.演示或模擬實驗流程，使學生能準確理解各實驗的技術要領，掌握物理學常規的實驗操作流程.極大提升了學生學習的積極性和教學效果.

2.3.2 增加仿真和演示實驗，拓展教學內容

教學改革前物理學實驗課程只能在規定學時內講授固定內容，多數實驗項目開設30余年，使得其很難全面反映出物理學科的發展和內容，特別是一些對實驗條件要求高、不易操作、不利于學生準確掌握的各種實驗.教學改革后將預習和課后作業等教學內容設置在網絡上，進行網絡打卡考核.此外，任課教師還借助演示實驗儀器，在實驗教學過程中，并現場教授實驗原理和演示實驗過程.同時，鼓勵學生利用課余時間觀看網絡物理小實驗，激發學生的學習興趣，鍛煉了他們的實踐思維能力.

2.3.3 優化評分標準，強化注重過程培養

改革之前的普通物理學實驗課程成績主要以實驗報告完成質量，特別是對實驗數據的準確度為評判標準，難以真實反映學生的實驗學習態度、動手操作能力和創新素質等，部分學生出現以不認真的態度對待實驗操作.根據新修訂的教學大綱，普通物理學實驗課程的成績考核將貫穿到實驗課程的全過程之中，對學生的預習、考勤、操作技能、實驗結果、實驗報告完成質量、課后作業和創新思維等進行綜合評定.每次實驗課特別關注學生是否能夠獨立認真地開展實驗操作以獲得準確結果; 實驗報告只占單次成績的 50%，其他著重考查學生平常學習及實驗操作質量，以及對物理實驗理論的理解和感悟，以此調動學生的主動性和積極性，進而全面提高學生綜合能力.

3 結論

深入實施普通物理學實驗課程教學改革為山東農業大學實驗課程構建了高質量的教學平臺.學生通過該課程的學習，深入理解了普通物理學相關的理論知識，同時實驗創新能力和科研素質等有較大的提高.有部分學生還因為這門課程的學習提前進入了計算機、電子技術等專業實驗室，并在老師和研究生的指導下開展相關的學習研究工作，課程改革取得了階段性的發展，揭示了改革模式符合新農科建設對于培養卓越農林人才的相關要求.在今后教學改革的實施過程中要不斷發現新的問題、解決問題，需要今后進一步深入地探索與實踐.