新農(nóng)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(nóng)業(yè)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(nóng)科建設(shè)宣言》標志著中國高等農(nóng)林教育發(fā)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(nóng)科建設(shè)，開創(chuàng)新時代高等農(nóng)林教育新局面.習近平總書記給全國涉農(nóng)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(nóng)新農(nóng)為己任，全國高等農(nóng)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(nóng)業(yè)、新農(nóng)村、新農(nóng)民、新生態(tài)”為核心的新農(nóng)科建設(shè).在教育部的政策引導下，全國涉農(nóng)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(xiàn)代科學技術(shù)融入現(xiàn)有涉農(nóng)專業(yè)中，布局適應(yīng)新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)發(fā)展需要的新型涉農(nóng)專業(yè)等，為鄉(xiāng)村振興和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展提供強有力的人才支撐.“新農(nóng)科”要解決的正是人才培養(yǎng)與需求的不適配問題，“新農(nóng)科”的本質(zhì)是一次專業(yè)的供給側(cè)改革.

“三合一”人才培養(yǎng)模式是目前中國農(nóng)業(yè)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(shù)教育、專業(yè)理論與技術(shù)教育3部分組成.通識教育解決培養(yǎng)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(lǐng)域的通用知識和技術(shù)；專業(yè)教育則要滿足學生在某一具體專業(yè)方向的就業(yè)需求.重理論、輕實踐，創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力不夠，協(xié)同發(fā)展、校企合作缺乏深度……這些都是傳統(tǒng)農(nóng)科人才培養(yǎng)存在的不足之處，也是“新農(nóng)科”建設(shè)“育新人”應(yīng)當解決的問題.

實踐能力、應(yīng)用能力是構(gòu)成農(nóng)科人才素質(zhì)能力體系的核心.為了適應(yīng)和匹配農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，“新農(nóng)科”人才所具備的素質(zhì)和能力迫切需要通過不同平臺進行錘煉.

涉農(nóng)高校逐漸構(gòu)建完善的產(chǎn)學研協(xié)同育人體系.首先，要確定人才培養(yǎng)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(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展需求為導向，充分發(fā)揮高校的學科優(yōu)勢，培養(yǎng)出國家、社會、行業(yè)所需的新型農(nóng)科人才.其次，要多層次提升和深化實踐體系.實踐教育應(yīng)當作為農(nóng)科學生培養(yǎng)的重點環(huán)節(jié)，尤其可以適當增加校外實踐實習比重，幫助學生獲得就業(yè)的基本經(jīng)驗.再其次，要多舉措加強師資隊伍建設(shè).培養(yǎng)校、企、政多方師資力量，深化“三全育人”，構(gòu)建師生產(chǎn)學研協(xié)同、教學育融合體系.

普通物理學實驗課程是高等學校涉農(nóng)相關(guān)專業(yè)及農(nóng)業(yè)工程類、理工類本科生必修的基礎(chǔ)課，該課程是理解和掌握物理學相關(guān)理論實踐知識的最好途徑.課程設(shè)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(yǎng)學生的實踐技能和動手能力，是創(chuàng)新性卓越農(nóng)林人才培養(yǎng)的重要基礎(chǔ)組成部分.鑒于新農(nóng)科建設(shè)著力打造農(nóng)林教育“金課”，特別是對實踐教學環(huán)節(jié)提出了更高的要求，山東農(nóng)業(yè)大學物理實驗與教學團隊針對普通物理學實驗課程現(xiàn)存的問題進行了深入分析，并重點在教學內(nèi)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(nóng)林人才奠定堅實的基礎(chǔ).

1 普通物理學實驗教學存在的問題

深入對照新農(nóng)科建設(shè)對于實踐類課程建設(shè)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(shù)大幅減少近兩成.山東農(nóng)業(yè)大學普通物理學課程為年課，與理論課程相關(guān)聯(lián)的實驗課程也相應(yīng)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(shù)大幅減少.

(2)課程內(nèi)容設(shè)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(guān)實驗儀器進行教學，對于學生的實踐能力關(guān)注較少.

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

2 普通物理學實驗教學改革主要措施

新農(nóng)科建設(shè)北大倉行動工作研討會提出著力提升學生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力和科研素養(yǎng)，培養(yǎng)創(chuàng)新性卓越農(nóng)林人才.基于該標準，結(jié)合多年來積累的教學實踐經(jīng)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(shè)置和優(yōu)化教學內(nèi)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(fā)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(shè)計性綜合實驗和室外實踐環(huán)節(jié)，充分發(fā)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(jié)合，引入研究性教學，激發(fā)學生的創(chuàng)新能力，進而提高學生的綜合素質(zhì); 通過改革成績考核方式，加強過程考核力度，更好地調(diào)動學生的積極性，促進教學質(zhì)量的不斷提升.

2.1 修訂教學大綱完善教學內(nèi)容

為貫徹《教育部關(guān)于加快建設(shè)高水平本科教育全面提高人才培養(yǎng)能力的意見》和《教育部關(guān)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(chǎn)出導向、持續(xù)改進”的理念要求，促進課程大綱與新修訂的人才培養(yǎng)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(jù)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(shè)計性、創(chuàng)新性實驗，因此此次大綱修改在傳統(tǒng)驗證性實驗基礎(chǔ)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(fā)揮主動能動性、激發(fā)對實驗課的熱情，還利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維，使學生的科研素質(zhì)得以提高.整個過程由學生自己操作，以此培養(yǎng)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(chuàng)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(guī)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(nóng)業(yè)出版社出版發(fā)行.教材共設(shè)計23 個普通實驗項目和8個近代物理實驗項目、4個設(shè)計性實驗項目，在培養(yǎng)物理學基本操作技能的基礎(chǔ)上，以提高學生的實踐能力、設(shè)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(chǔ)保障.

2.3 革新教學方法提升教學質(zhì)量

2.3.1 加強網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

通過購買仿真實驗軟件和制作內(nèi)容豐富、形象生動的多媒體課件，在校園網(wǎng)絡(luò)以模擬做實驗、照片和視頻方式重現(xiàn)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(shù)要領(lǐng)，掌握物理學常規(guī)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(nèi)容

教學改革前物理學實驗課程只能在規(guī)定學時內(nèi)講授固定內(nèi)容，多數(shù)實驗項目開設(shè)30余年，使得其很難全面反映出物理學科的發(fā)展和內(nèi)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(yù)習和課后作業(yè)等教學內(nèi)容設(shè)置在網(wǎng)絡(luò)上，進行網(wǎng)絡(luò)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(xiàn)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(wǎng)絡(luò)物理小實驗，激發(fā)學生的學習興趣，鍛煉了他們的實踐思維能力.

2.3.3 優(yōu)化評分標準，強化注重過程培養(yǎng)

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(zhì)量，特別是對實驗數(shù)據(jù)的準確度為評判標準，難以真實反映學生的實驗學習態(tài)度、動手操作能力和創(chuàng)新素質(zhì)等，部分學生出現(xiàn)以不認真的態(tài)度對待實驗操作.根據(jù)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(yù)習、考勤、操作技能、實驗結(jié)果、實驗報告完成質(zhì)量、課后作業(yè)和創(chuàng)新思維等進行綜合評定.每次實驗課特別關(guān)注學生是否能夠獨立認真地開展實驗操作以獲得準確結(jié)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(zhì)量，以及對物理實驗理論的理解和感悟，以此調(diào)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(jié)論

深入實施普通物理學實驗課程教學改革為山東農(nóng)業(yè)大學實驗課程構(gòu)建了高質(zhì)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(guān)的理論知識，同時實驗創(chuàng)新能力和科研素質(zhì)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(shù)等專業(yè)實驗室，并在老師和研究生的指導下開展相關(guān)的學習研究工作，課程改革取得了階段性的發(fā)展，揭示了改革模式符合新農(nóng)科建設(shè)對于培養(yǎng)卓越農(nóng)林人才的相關(guān)要求.在今后教學改革的實施過程中要不斷發(fā)現(xiàn)新的問題、解決問題，需要今后進一步深入地探索與實踐.