“以學為中心”的實驗教學改革探索

李偉 李晶瑩

[摘 要]“以學為中心”包括以學習為中心，以學生為中心，以學術為中心，以教學為中心。在踐行“以學為中心”方面，四川大學近年來努力探索“以學為中心”的教育、“探究式-小班化”教學、信息技術與教育教學融合，助力教學質量的全面提升。文章以大學物理實驗的教學改革為例，分別從實驗方式、授課模式、考評制度、教學質量監控等方面進行改革，探索“以學為中心”的實驗教學改革，利用前沿創新實驗技術改革實驗方式，探索啟發式講授，完善以多樣化考評為核心的考評制度，進行多方面的質量監控，全面提高實驗教學質量。

[關鍵詞]以學為中心;實驗教學;大學物理實驗

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2021）10-0101-04

2018年6月，教育部在四川大學（以下簡稱“我校”）召開新時代全國高等學校本科教育工作會議，會議指出：“堅持‘以本為本，推進‘四個回歸，加快建設高水平本科教育、全面提高人才培養能力，造就堪當民族復興大任的時代新人。”長期以來，我國本科教育都是以教為本、以教為中心，注重課堂教學，注重對學生的共性教育，學生學習以被動接收為主，實驗教學更是如此[1]。這種教育方式是中國教育的優良傳統，培養出一批又一批的優質畢業生。但21世紀以來，學生的批判性思維、創造性、交流與合作的能力顯得越來越重要。實踐證明，擁有解決問題能力、好奇心和想象力、合作與領導能力、主動性和創造性以及靈活和適應性的學生更能適應社會需求，滿足社會發展。傳統的“以教為中心”的教育已不能滿足當代學生的發展需求，“以教為中心”的教育須逐步向“以學為中心”轉變。實驗教學作為本科教育必不可缺的一部分，其發展水平關乎本科教育的整體格局，實驗教學也需逐步向“以學為中心”轉變。

一、“以學為中心”的教學理念

早在20世紀末，西方國家就提出了“以學為中心”的概念。隨著時間的推移，現代社會普遍認為的“以學為中心”教學理念，包括以學習為中心、以學生為中心、以學術為中心、以教學為中心。這就要求教師要更新觀念，轉變角色，改變課程中注重知識傳授的傾向，讓學生學會創新，學會合作，倡導學生主動參與，積極表達。在教學中要尊重學生，突顯學生的主體地位[2-5]。為推動“以學為中心”的教育，四川大學自2013年以來，已連續6年舉辦相關研討會活動，邀請海內外專家進行研討，以實現高等教育的內涵式發展，提高教師人才培養能力，激發教師教學理念、方法及模式創新。近年來，四川大學把提高本科教學質量、提升學生學習成效作為出發點，努力探索“以學為中心的教育”“探究式-小班化”教學、信息技術與教育教學融合，助力教學質量的全面提升。并致力于培養具有獨立思考能力、創新能力、開拓事業能力、國際競爭能力的一流人才[6-9]。“以學為中心”的教學理念在四川大學理論教學方面得到了很好的實踐。

二、實驗課程現狀

目前，四川大學開設有實驗教學類課程百余門。其中，有大學物理實驗相關課程10余門。大學物理實驗（理工）系列、大學物理實驗（醫學）作為公共基礎課，面向全校理、工、醫學18個院系60多個專業開放，在教學中起著承上啟下的作用，承上作為大學物理理論知識的實踐，啟下為專業課打好堅實的基礎。大學物理實驗的教學改革受益面廣、作用突出。因此，筆者借由大學物理實驗系列課程進行“以學為中心”的改革探索。在實際教學中，受教學資源、師資等影響，大學物理實驗課程主要存在以下亟須改進或改革的方面。

1.課前準備方面，大學物理實驗多年來都是學生對照課本預習，在開課前熟悉實驗原理、實驗步驟、實驗儀器等。在實際實驗時，引導學生讀懂實驗原理、實驗方法以及實驗儀器的運行操作是實驗教學的第一步，也是實驗教學成敗的關鍵。在多年的教學中筆者發現，很多學生在預習時只是照搬書上的理論，收獲甚微，不能真正發揮預習的作用。教師仍需花費大量時間對實驗背景、實驗原理等內容進行講解。

2.實際教學過程中，各門基礎課程開課內容區別不大，不能很好地做到有的放矢、因材施教。如大學物理實驗（理工）系列和大學物理實驗（醫學）系列課程，教學內容與教學方式幾乎完全一致，區別不大。沒有專門針對實驗教學的二次選排課系統，學生實驗項目由教學中心統一安排，不能自主選擇。每門實驗課程下有多個實驗項目，如面向電氣、電子專業開放的大學物理實驗（理工），該課程下可開設的實驗項目有20余個，但由于學生人數多，實驗項目復雜，目前都由教師安排好每個學生的具體實驗項目。這種做法不僅工作量巨大，死板的安排也與四川大學的“以學為中心”的教學理念相悖。

3.授課方式單一。目前實驗中心開設的所有實驗項目均采用傳統授課模式進行，上課時由教師介紹實驗基本情況，并進行簡要的操作指導，然后由學生動手實驗，學生在任課教師的督促下測量數據完成實驗。在這樣的授課方式下，學生只能被動地吸收知識，不利于學生積極思考、主動探索。

4.在考核方面，當前考評制度陳舊，不利于學生進行創新性訓練。實驗報告的格式和內容比較陳舊，雖然每年在得分點上教師們都會討論，但是變化很小。學生為了得到高分，經常借閱評閱過的報告，依樣畫葫蘆。

5.在教學監管方面，由于物理實驗需要二次排課，學校教務系統的評教數據不能真實地反映學生對教師的課堂評教，缺少教學質量的有效監管方式和手段。

三、“以學為中心”的實驗教學改革探索

針對我校大學物理實驗課程目前存在的問題，結合“以學為中心”教學理念，物理基礎實驗教學中心主要從實驗方式、授課模式、多樣化考評及質量監控四個方面進行實驗教學改革的探索[10-13]。

（一）“以學為中心”，利用先進技術，改革實驗方式

1.探索線上與線下相結合的實驗方式。隨著社會的發展，信息技術在日常生活中的應用越來越廣泛。在教育行業，各種線上課堂、翻轉課堂受到了大家的歡迎。物理實驗作為實驗類課程，學生除了掌握實驗原理、實驗方法等理論知識以外，還要親身實踐、動手操作才能取得更好的教學效果，因此物理實驗中心對線上線下相結合的授課方式進行了嘗試。為了提高課堂效率、激發學生的學習興趣，物理基礎實驗教學中心早在2013年開始籌備物理實驗課程的網絡資源建設。通過前期課堂錄像的攝制，課程文本、視頻材料的建設與準備，第一門實驗類國家精品資源共享課于2014年9月正式投放于四川大學課程中心網站。學生可在網站查看各個實驗項目的課程錄像和多媒體課件等資料，在線進行實驗項目的學習。2018年底，“大學物理實驗”慕課也進入緊鑼密鼓的籌備階段。2019年秋季學期，“大學物理實驗”慕課也在清華大學學堂在線平臺正式投入使用。截至目前，已有5000多名學生加入到“大學物理實驗”慕課在線學習中。特別是在2020年初，受新冠疫情影響，學生常規上課模式受到影響，只能暫時采用線上授課的方式進行教學，“大學物理實驗”慕課資源正好解決了實驗類課程在線學習的困境。

2.建設虛實結合、多層次、智能化的實驗教學新體系。隨著科技的進步，傳統實驗已經不能滿足學生對實踐類課程的需求。為建設具有川大特色的實驗教學新體系，促進實驗教學質量全面提升的目標，四川大學也鼓勵各單位積極建設虛實結合合理、類型層次豐富、教學效果優良的實驗教學體系。為此，物理基礎實驗中心引進模擬仿真實驗，作為傳統實驗的補充，將傳統實驗與虛擬實驗有機結合起來。對學生而言，虛擬實驗可以極大地激發學生對大學物理實驗的興趣，提高教學效率，同時讓學生在走進實驗室之前就對實驗儀器及操作建立起生動具體的形象。圖1為虛擬仿真實驗軟件截圖。

（二）“以學為中心”，改變傳統授課模式

教師隊伍的水平是教育質量的關鍵，而建立“以學為中心”的教學模式是提升教師水平的重要機制。“以學為中心”的教學，鼓勵學生發揮學習主動性效果，鼓勵自主學習，探索啟發式授課。在實際操作中，可以根據學生實驗水平、實驗項目特點等采取不同的授課方式，采取多種授課模式并行的方式，提高課堂教學質量。

1.根據學生實驗水平采取不同的授課方式。大學物理實驗是理工類學生的必修課，學生來自不同學院不同專業，其實驗水平也不太相同。對于實驗水平較高的學生，要改變傳統的教師講授、學生在教師指導下實驗的方式，鼓勵學生自主探索，增強學生的主動性和積極性。

2.根據實驗項目特點采取不同的授課方式。四川大學物理基礎實驗中心現可開設實驗項目約50個，每個項目各有特點。比如有的實驗項目屬于驗證性實驗，要求學生在了解實驗結果的前提下，對實驗結果進行驗證。有的項目是探索性實驗，實驗結果未知，需要學生通過實驗獲得。有的項目是設計性實驗，實驗方法有多種，需要學生自己設計實驗方案以獲得實驗結果。在實際教學時，教師可以結合實驗項目的特點，不同的實驗項目采用不同的授課方式。

3.根據教學需求，開展特色教學。針對不同專業，開設符合專業特色及需求的實驗項目，如針對電氣專業的學生可專門設置提高性的電學相關實驗;針對基地班、試驗班的學生，開展探究式-小班化教學等;針對匹茲堡學院學生，開設全英語授課課程。

4.探索校企合作、優質資源共享開放的實驗教學新模式。實驗中心開設課程物理實驗與儀器開發，并與臺灣地區企業建立合作方式，試圖通過與企業合作的方式，將企業先進的技術和研發能力與學校豐富的教學經驗深度融合，優勢互補，將高端技術應用到教學活動中。同時將最前沿的科研成果和生產技術轉化為實驗教學案例，開拓學生視野，優化學生知識結構，對傳統實驗教學進行補充和創新，不斷豐富優質實驗教學項目資源并擴大開放共享程度。

（三）“以學為中心”，完善考評制度

從2011年開始，四川大學全面啟動實施了“全過程考核-非標準答案”考試改革，核心就是打破傳統的應試教育模式，使學生在學習運用知識的同時，更要去想象、去獨立思考、去自由探索，以激發學生的創新創造能力，培養學生的批判精神和獨立思考的能力[5]。實踐類課程更是如此。大學物理實驗課程注重過程化考核，取消了期末考試制度，學生的課程成績由平時的項目成績累積而成。在項目成績的考核方面，重視操作與預習，不以實驗報告做唯一評分標準，具體做法如下。

1.基礎實驗項目制訂詳細的評分細則，做到不同教師標準統一。大學物理實驗課程的目的在于培養學生實事求是、一絲不茍、嚴格認真的科學態度與工作作風，學習現代物理實驗的基本理論，典型的物理實驗方法及其物理思想，使學生獲得必要的實驗知識，通過操作技能訓練，培養學生的實驗動手能力。因此基礎實驗項目要求學生實驗報告中實驗原理、實驗儀器、實驗數據記錄與處理、實驗結果討論等內容完整。長期以來，實踐類課程的考評或因教師主觀因素占比太大，無法做到統一標準。物理基礎實驗教學中心為了做到公平公正，同一實驗項目的任課教師每學期開課前都會召開研討會對學生實驗內容、實驗數據處理、實驗思考題等進行討論，分值分布統一，做到不同教師相同項目標準統一。

2.鼓勵學生進行創意實驗設計。除了原有的預習、操作、報告3項評分條目外，增加創新性得分，鍛煉學生自己發現問題、設計實驗解決問題、舉一反三創新實驗的能力。

3.打破原有考評制度，做到考評多樣化。對于不同課程采取不同的考評方式，如文化素質公選課綜合設計與創新物理實驗，鼓勵學生以科學論文或專利申請文件的方式提交期末考評作業。

（四）“以學為中心”，把好教學質量關

教學質量是學校教育的靈魂，任何形式的改革都應以提高教學質量為目的。為保證教學質量，實驗中心不僅強化實驗教學的組織管理，定期對實驗教學工作進行專項自查，并從督導、教師、學生三個方面進行全方位的教學質量監控。

1.實驗教學的組織管理。實驗中心實行分工負責制，配備實驗教學和實驗教輔人員;所有實驗儀器設備由中心統一調配和管理，確保實驗中心職責明確、運行順暢、管理高效。為保證實驗教學質量，實驗中心引進優秀青年教師加入，并且規定首次上崗指導實驗的教師必須試講、試做;由實驗中心組織考核小組對其進行考核，并給出考核意見，考核通過后方可上崗。同時，實驗中心也在招聘高水平的博士畢業生加入教輔隊伍，這為實驗中心注入了年輕血液。

2.加強實驗教學過程的有效運行與持續改進。實驗教師要記錄整個教學過程，使整個教學過程都處于可控狀態，并定期匯總分析。根據檢查階段的結果，中心主任將檢查不合格項及時反饋于實驗室教學人員，督促其改進。教學組長以及中心主任結合學生、教師的反饋意見，總結實驗課程，修訂新的教學計劃、教學大綱。定期對實驗教學工作進行專項自查，找出實驗教學與管理中出現的問題;分析問題存在的原因，針對發現的問題，制訂和實施改進措施，總結成功經驗，予以鞏固，并將其作為標準化程序確定下來。

3.教學質量監控措施。（1）教師自查：教師通過問卷調研以及學生的反饋進行自查。（2）管理層定期檢查：校、院兩級督導組不定期進行聽課，并將問題總結反應給學院及中心主任。中心根據反應的情況及時做出整改或回復。（3）和同行互評等：實驗中心要求每位任課教師每學期至少聽其他教師兩次以上的實驗課，并填寫聽課記錄表，便于相互之間的交流與自查。（4）教學研討會：物理基礎實驗教學中心每兩周組織教學研討會，教師之間相互交流實驗經驗，分享好的實驗技巧，并討論實驗講義以及報告的評分標準是否準確，如有不妥之處及時修改。同時，實驗中心每年還組織教師參加學術會議，參觀儀器展覽會等活動，與其他高校教師以及實驗儀器廠家技術人員的交流，開闊了教師的視野。

四、總結

實驗教學是培養學生學習能力、科學素養、創新開拓精神的重要環節，為推動學校打造一流大學的目標，同時也為了適應社會發展需要，實驗教學在積極嘗試改變。物理基礎實驗教學中心圍繞“以學為中心”的教學理念，在教學資源、教學模式、考評體系等方面進行了初步的改革探索，改革成效顯著。但是“以學為中心”的教學改革，仍有長遠的征程。這將是一項具有長遠意義的改革和建設工程，需要堅定的信念和較長的時間才能克服種種問題，高校要重視實驗教學，不斷推進實驗教學改革，推動教學質量的整體提高[14]。

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[責任編輯：劉鳳華]

[收稿時間]2020-06-03

[基金項目]四川大學新世紀高等教育教學改革工程（第八期），項目編號：SCU8153。

[作者簡介]李偉（1986-），女，四川內江人，工學碩士，實驗師，主要從事大學體育的教學管理工作及大學物理實驗的教輔管理工作。通信作者：李晶瑩（1976-），女，四川成都人，碩士，助理研究員，主要從事教學管理及研究。