“課程+創(chuàng)新”教學(xué)模式在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用研究

丁昌江 宋智青 王景峰 陳浩

摘?要：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是理工科學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后最先接觸的公共基礎(chǔ)課程之一，是系統(tǒng)接受實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能等實(shí)踐動(dòng)手能力訓(xùn)練的開端，在人才培養(yǎng)過程中扮演著非常重要的角色。本文結(jié)合教學(xué)現(xiàn)狀，從課程為本和創(chuàng)新導(dǎo)向兩個(gè)方面入手，對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行教學(xué)改革，形成一種新的教學(xué)模式。經(jīng)過教學(xué)實(shí)踐，提高了教學(xué)效果，取得了一系列較滿意的結(jié)果。

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)；課程為本；創(chuàng)新導(dǎo)向

1?概述

教育是創(chuàng)造的產(chǎn)物，創(chuàng)造是教育的核心，但是目前我國大學(xué)教育只重視基礎(chǔ)科學(xué)和技術(shù)知識(shí)的傳授，忽略了學(xué)生綜合素質(zhì)教育和綜合能力培養(yǎng)，忽略了對(duì)學(xué)生們創(chuàng)造性和個(gè)性化的培養(yǎng)，嚴(yán)重違背了現(xiàn)代化人才教育的本意。就像楊叔子在《綠色·科學(xué)·人文》書中所提的那樣：教育是“育人”，而非“制器”。

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程是整個(gè)實(shí)踐教學(xué)工作中非常關(guān)鍵的一環(huán)，是理工科學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后最先接觸的公共基礎(chǔ)課程之一，是系統(tǒng)接受實(shí)踐動(dòng)手能力訓(xùn)練的開端。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程包含大量的科學(xué)思想、物理原理和實(shí)驗(yàn)方法，使其覆蓋的知識(shí)面非常廣，可以加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，提高理論聯(lián)系實(shí)際的能力，促進(jìn)知識(shí)、能力、素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。開設(shè)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)的基本理論、方法和技巧；培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際地分析問題、解決問題的能力；培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S能力和創(chuàng)新精神，幫助學(xué)生把握物理學(xué)的內(nèi)涵和精髓。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)在適應(yīng)科技發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步對(duì)人才的需求方面有著不可替代的作用。

隨著社會(huì)的發(fā)展，對(duì)人才數(shù)量和質(zhì)量的需求也越來越高。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)作為培養(yǎng)理工科人才非常重要的一部分，對(duì)其教學(xué)要求和水平也越來越高。全國許多高校在教學(xué)模式、課程思政和考核手段等方面進(jìn)行了大量的教學(xué)研究、探索和改革，取得了不錯(cuò)的教學(xué)效果[1-10]。因此，進(jìn)一步深化物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用、科學(xué)研究和科學(xué)創(chuàng)新等綜合能力具有重要意義。

2?大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中面臨的問題

（1）大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室的面積、儀器設(shè)備等硬件情況不容樂觀，存在非常大的壓力。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)題目偏多，探究設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)題目偏少；單個(gè)實(shí)驗(yàn)題目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容少，且多為觀察性、驗(yàn)證性及基本物理量的測(cè)量；注重動(dòng)手能力訓(xùn)練，忽視思維能力訓(xùn)練。

（2）由于實(shí)驗(yàn)課程學(xué)時(shí)有限，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中主要以“教師為中心”，忽略學(xué)生的主體地位，造成的結(jié)果是老師上課對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)和系統(tǒng)講解，學(xué)生只是簡單模仿，根本達(dá)不到對(duì)學(xué)生綜合能力培養(yǎng)的目的。老師們講的累，學(xué)生們聽的也累。

（3）實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容加多，課時(shí)有限，造成教師上課時(shí)只注重理論知識(shí)地講解。考核方式比較單一，特別是平時(shí)成績方面，缺少多元考核，忽略學(xué)生做實(shí)驗(yàn)過程中的表現(xiàn)。

針對(duì)教學(xué)過程中存在的問題，內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)理學(xué)院在學(xué)校十四五規(guī)劃，學(xué)科布局，新工科建設(shè)和工程認(rèn)證等大背景下，從課程為本和創(chuàng)新導(dǎo)向兩個(gè)方面入手，對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行改革。本文介紹了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的改革思路，總結(jié)了我校開展的教學(xué)探索、實(shí)踐和取得的效果，為提高教學(xué)效果提供一定的線索。

3?大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革

（1）以“課程為本”的方針下，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，拓展教學(xué)方式，完善考核方式，提高教學(xué)效果。

對(duì)現(xiàn)有課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，逐步提升基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的深度，加大實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的廣度，提升設(shè)計(jì)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的比重。同時(shí)對(duì)配套教學(xué)文件（教材、教學(xué)大綱、教學(xué)設(shè)計(jì)等）進(jìn)行相應(yīng)修改。

在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中增加前沿、背景、物理學(xué)史和教師科研的介紹，充分挖掘?qū)嶒?yàn)教學(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)對(duì)物理學(xué)發(fā)展史和物理學(xué)名人軼事的學(xué)習(xí)，以此來傳遞科學(xué)家不畏艱險(xiǎn)，求真探索的科學(xué)精神和理想信念教育。在互聯(lián)網(wǎng)上獲取、收集、整理各類實(shí)驗(yàn)教學(xué)素材、課件等相關(guān)資料，結(jié)合自身特點(diǎn)，統(tǒng)一制作教學(xué)PPT課件，搜集課外閱讀材料。

充分利用“物理實(shí)驗(yàn)課堂”微信公眾平臺(tái)，將電子資源上傳到平臺(tái)，利用微信等軟件發(fā)布實(shí)驗(yàn)教學(xué)配套文件和信息，且留一些思考題，讓學(xué)生們以帶著思考題進(jìn)行預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并在微信群中進(jìn)行答疑，充分利用先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)線上和線下教學(xué)互相補(bǔ)充。到現(xiàn)在為止，在“物理實(shí)驗(yàn)課堂”微信公眾平臺(tái)上發(fā)表63個(gè)相關(guān)資料，近2000人關(guān)注，為學(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)提供了非常好的平臺(tái)。

將大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的平時(shí)成績分為預(yù)習(xí)報(bào)告（包含實(shí)驗(yàn)題目、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)步驟等環(huán)節(jié)）、課堂表現(xiàn)（包含回答問題、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)記錄、儀器操作、整理儀器、打掃衛(wèi)生等環(huán)節(jié)）、實(shí)驗(yàn)報(bào)告（包含數(shù)據(jù)處理、結(jié)果分析、思考題和實(shí)驗(yàn)心得等環(huán)節(jié)）和創(chuàng)新參與（重點(diǎn)考察大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目、相關(guān)大學(xué)生競(jìng)賽、發(fā)表文章和申請(qǐng)專利等方面）四部分。在實(shí)驗(yàn)過程中要做到求實(shí)和求真，強(qiáng)調(diào)無壞的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，只有壞的實(shí)驗(yàn)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生勇于實(shí)踐，勤于探索，求真務(wù)實(shí)的科學(xué)品質(zhì)。在平時(shí)成績上實(shí)現(xiàn)多元考核，加大學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的參與度，逐步轉(zhuǎn)換教學(xué)中心。

（2）在“創(chuàng)新導(dǎo)向”的方針下，實(shí)行“以問題為載體，以團(tuán)隊(duì)為主體，以教師為主導(dǎo)，以網(wǎng)絡(luò)為輔助，以探究為驅(qū)動(dòng)”五位一體的教學(xué)模式，加強(qiáng)學(xué)生綜合能力培養(yǎng)，尤其是創(chuàng)新能力方面。

經(jīng)過前期的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生已經(jīng)完全掌握了基本的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、設(shè)計(jì)思想和儀器操作。學(xué)生根據(jù)所學(xué)內(nèi)容自己提出問題，由實(shí)驗(yàn)教師審核，或者沒有問題時(shí)，由實(shí)驗(yàn)教師提出問題。在網(wǎng)絡(luò)搜集一些關(guān)于方案設(shè)計(jì)，經(jīng)過教師加工，制作成網(wǎng)絡(luò)資源，將問題進(jìn)行豐滿，形成一系列的物理實(shí)驗(yàn)專題。

在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，發(fā)現(xiàn)成績優(yōu)秀者，鼓勵(lì)參加物理專題研究。將所制作的資料發(fā)給有興趣的學(xué)生，激發(fā)學(xué)生的探究興趣。學(xué)生根據(jù)自己的興趣對(duì)物理實(shí)驗(yàn)專題進(jìn)行自由選題，然后自由組隊(duì)。

組隊(duì)學(xué)生利用“互聯(lián)網(wǎng)+”對(duì)專題進(jìn)行查資料，找依據(jù)，設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)方案。經(jīng)過組員和指導(dǎo)教師進(jìn)行討論，確定實(shí)驗(yàn)方案。鼓勵(lì)他們親手搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)驗(yàn)證自己感興趣的物理實(shí)驗(yàn)專題，引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，激發(fā)靈感，思考問題本質(zhì)，培養(yǎng)他們解決實(shí)際問題的能力、自主創(chuàng)新能力。根據(jù)實(shí)際情況，鼓勵(lì)學(xué)生申請(qǐng)或參加院級(jí)、校級(jí)、自治區(qū)級(jí)和國家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案，學(xué)生團(tuán)隊(duì)對(duì)物理實(shí)驗(yàn)專題進(jìn)行全面實(shí)施。物理實(shí)驗(yàn)室提供場(chǎng)地，儀器等一切便利條件，供學(xué)生完成物理實(shí)驗(yàn)專題。實(shí)驗(yàn)后，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和評(píng)定。如果完成目標(biāo)，則進(jìn)行下一步研究，否則對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行修改和完善，重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)實(shí)施。

學(xué)生對(duì)所研究的物理實(shí)驗(yàn)專題進(jìn)行總結(jié)。對(duì)完成度較好的，鼓勵(lì)學(xué)生撰寫研究論文，或者申請(qǐng)專利，或參加全國大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽。

結(jié)語

經(jīng)過多年教學(xué)改革，取得了一系列較滿意的結(jié)果。近年來，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教師指導(dǎo)國家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目4項(xiàng)，內(nèi)蒙古自治區(qū)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目1項(xiàng)，內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)校級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目20多項(xiàng)；指導(dǎo)學(xué)生發(fā)表科研論文10多篇；指導(dǎo)學(xué)生獲得國家專利多項(xiàng)；指導(dǎo)學(xué)生在全國大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽上獲得二等獎(jiǎng)2項(xiàng)，優(yōu)秀獎(jiǎng)4項(xiàng)；指導(dǎo)學(xué)生在內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽上多次獲獎(jiǎng)。通過大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)模式的系統(tǒng)改革，提高了學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣，受到了學(xué)生的好評(píng)，為培養(yǎng)高質(zhì)量復(fù)合型人才奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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基金項(xiàng)目：?內(nèi)蒙古自治區(qū)教育科學(xué)研究“十三五”規(guī)劃課題（NGJGH2019095），內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)教學(xué)改革項(xiàng)目（2021239），內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)研究生教育教學(xué)改革項(xiàng)目（?YJG2020028）

作者簡介：?丁昌江（?1978—??）?，男，內(nèi)蒙古呼倫貝爾市人，博士，教授，主要從事《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》《近代物理實(shí)驗(yàn)》《實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)分析》和《高電壓與放電等離子體應(yīng)用》等課程的教學(xué)工作和電磁場(chǎng)技術(shù)與應(yīng)用、放電等離子體應(yīng)用方面的科研工作。