基于“新工科”建設的大學物理實驗教學改革思考

袁賢 何玉平 聶招秀 劉寧

摘要：根據“新工科”建設要求，對大學物理實驗教學從考核方式、教學內容、實驗項目、教學模式等提出改革意見，實踐表明，適當有效的改革能促進大學物理實驗教學質量的提高，有助于“新工科”建設需要。

關鍵詞：新工科;大學物理;教學內容;考核方式;教學方法

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2019）18-0144-02

隨著科技和經濟的發展，新型產業技術對當今高校工程教育要求越來越高。2017年教育部召開三次“新工科”建設研討會，達成一系列共識，即2月18日“新工科”建設復旦共識[1]、4月8日“新工科”建設行動指南[2]、6月9日“新工科”建設指南（北京指南）[3]。于是，在全國高校掀起一場“新工科”討論熱潮，根據三次研討會及光明日報解讀[4]，“新工科”建設主要“新”在兩方面：第一，高校教育應該授人與魚;第二，培養復合型、綜合型人才。大學物理實驗為工科學校一門重要學科基礎課，該課程讓學生更容易理解和掌握物理知識、激發物理學習興趣，為“新工科”建設鋪路，但由于受傳統教學內容和教學方法的影響，物理實驗未能發揮應有的成效。結合我校實際，根據“新工科”建設要求，對大學物理實驗教學改革方向進行探討，與廣大同仁交流。

一、存在的主要問題

大學物理實驗課存在的主要問題有：1）教學內容陳舊且偏少，由于大學物理實驗課是針對全校理工類非物理專業課程開設的課程，學校投入有限而且多年實驗設備不更新。2）教學方法落伍，大學物理實驗教學方法一般均采用教師講解實驗原理實驗步驟、示范然后學生實驗教學模式。3）考核方法單一，傳統物理實驗成績根據學生的實驗報告給出。4）與專業教學脫鉤，大學物理實驗開設主要依據實驗室條件和教師情況等客觀因素，較少考慮學生專業要求等等。根據2017年“新工科”建設要求，結合存在問題，提出大學物理實驗教學改革方向，以切實提高大學物理實驗教學質量，服務于“新工科”建設。

二、課程改革的思路方向

1.考核方式的改革。2015年起，我們對考核方式進行了改革嘗試，取得了較好的效果。

從過去的“一成績制”分解為“三成績制”，也就是講實驗成績分解為預習10分、實驗操作50分、數據處理與分析40分。在實驗講解前，先檢查學生預習報告（實驗目的、實驗儀器、實驗步驟和實驗原理）的書寫，如果完成基本可認為及格，不僅如此，還專門抽出時間進行預習提問，根據學生回答情況給定預習成績，一傳十，十傳百，慢慢的每屆學生都知道做大學物理實驗前需要預習并寫預習報告，形成良好的習慣和學習風氣。實驗操作50分改變以往只看實驗數據結果的做法，我們要求實驗指導教師全程觀察學生實驗過程，對學生在實驗過程中出現的亮點、問題一一記錄，再結合實驗數據給出實驗操作成績。為能客觀公正，按照每人一組實儀器設備進行實驗安排，基本杜絕了物理實驗課偷懶抄數據現象。改變以往僅僅依據最后結果給數據處理成績的傳統，改為考查學生數據處理步驟是否完善、單位是否正確、分析問題是否詳細全面、實驗報告是否規范整潔、結果誤差等等。明顯感覺到大學物理實驗質量在穩步提高，為此，物理實驗室多次在學校考核中獲得優秀。

2.教學內容的改革。由于學校不可能對沒有物理專業的實驗室投入過多，有必要更加合理的利用現有的實驗室。目前大學物理實驗覆蓋力學、熱學、電學、磁學、光學等方面，為充分合理利用現有實驗室，我們在安排課程時盡量選擇與專業相近方面，水利土木類專業主要安排力學實驗，如楊氏模量的測定、轉動慣量的測定等等;電子類專業專業主要安排電磁學類實驗，如電表的組裝與設計、惠斯頓電橋等等。這樣安排一方面為了更有效利用物理實驗室，另一方面也是為了與專業盡可能接軌。為了讓學生多有實踐時間和分析實驗結果，我們正計劃申請學校大學物理實驗MOOC項目，提前學習MOOC，把實驗原理步驟實驗操作等實驗前弄清楚，進入實驗室后主要精力放在實踐操作和數據處理分析，提高課堂效率。

3.物理實驗項目的轉變。由于大學物理實驗針對非物理專業學生，在有限財力情況下物理實驗設備購置方向顯得很關鍵。從2015年以來，我們加大了物理演示實驗設備的購置，演示實驗每臺儀器一套，在相同財力情況下可以采購更多實驗設備，讓學生從更多層面更多角度理解物理理論知識與物理現象。截至目前，物理演示實驗“怒發沖冠”、雅各布天梯、激光琴、幻影合成、3D裸眼立體電視、激光成像、流體虛擬演示墻、潮汐發電等100余項物理演示實驗項目，這些項目集聲、光、電、磁、力、熱和視覺震撼于一體，是傳統實驗的現代包裝，是抽象理論的直觀演繹，可以培養學習興趣、感受科技力量和拓展視野。物理演示實驗開課方式是全校通識任選課，不僅僅理工類學生有興趣選修，文科類學生選課人數也很多，選課學生中女生也占到一定比例，該課程從2016年開設以來，每學期物理演示實驗選課率均達100%，選修學生均表示，物理演示實驗很有趣，收獲很大，如今，物理演示實驗選修課已成為物理課程的一個招牌。物理演示實驗選修課的開設，學生可以很好的進行學科融合，提高學生綜合素質，為“新工科”建設架橋鋪路。

4.教學方法的改變。傳統物理實驗教學方法是教師講解物理原理步驟和操作要領然后示范，學生根據要求很快將實驗完成。傳統教學方法顯然不符合“新工科”建設授人于漁的要求，為此，有必要進行教學方法的改革。我在物理實驗通識任選課和學科基礎實驗課中進行了嘗試，第一是物理演示實驗教學模式的改變，每組實驗30人中，每位學生認真研究一個實驗，從實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、實驗操縱到實驗應用，然后每位學生向其他學生講解該實驗，其他同學可以提問題，教師根據學生講解情況進行點評并打出成績占50%，另外學生之間相互打分，平均成績占50%，這樣一來，學生不僅深刻、全面地掌握了一個實驗，還懂得了如何講解，如何回答問題，這種教學方式已經在使用，學生反響很好，對學生也提出了更高要求;第二是學科基礎物理實驗課的教學方式改變，將實驗原理、實驗步驟、操作示范等內容作為大學物理實驗MOOC項目視頻內容，由學生先進行學習，進入實驗室后獨立完成實驗項目并能進行數據處理與分析，教師現場指導并根據學生表現給出操作成績和數據處理成績，實驗課期間可以完成實驗報告工作，杜絕學生課后進行抄襲行為。由于大學物理實驗MOOC項目尚在建設中，這種物理實驗教學方式有待后續跟進。

三、小結

根據“新工科”建設要求，提出了大學物理實驗教學改革的思考，從考核方式、教學內容、物理實驗項目、教學模式四個方面提出了改革方向。大學物理實驗是工科院校重要的一門學科基礎課，是“新工科”建設改革課程核心，作為物理實驗教師，有必要深入思考并積極探索，由于各方面尚處于摸索階段，實際改革效果有待時間檢驗。

參考文獻：

[1]“新工科”建設復旦共識[EB/OL].[2017-07-02].http：//www.moe.edu.cn/s78/A08/moe_745、201702/t20170223_297122.html.

[2]“新工科”建設行動路線（“天大行動”）[EB/OL].http：//www.moe.edu.edu.cn/s78/A08/moe_745/201704/t20170412_302427.html.

[3]新工科建設指南（“北京指南”）[EB/OL].http：//www.sohu.com/a/148435914_267106.

[4]王慶環.“新工科”新在哪兒[N].光明日報，2017-4-3（005）.

Abstract：According to the requirements of the new engineering disciplines，the reform are put forward from the examination mode，teaching content，experiment project，and teaching mode in college physics experiment teaching.The practice shows that effective reform can promote the quality of college physics experiment teaching and contribute to the new engineering disciplines.

Key words：new engineering;university physics;teaching content;assessment method;teaching method