“工程化”教育背景下大学物理实验课程建设的思考

许永红，葛立新，刘晓伟，傅院霞

（蚌埠学院 数理系，安徽 蚌埠 233030）

胡锦涛同志在中国科学院第十四次院士大会和中国工程院第九次院士大会上的讲话中指出“要把教育摆在优先发展的地位，更新教育观念，深化教育改革创新，全面推进素质教育，调整学科和专业结构，创新人才培养模式”.“工程化”教育就是建立在实践、创新层面上的.怎样缩小我国与发达国家差距，培养大批高级工程技术人才，成为高等工程教育的重要任务.

高等教育的“工程化”核心问题就是实践能力和创新能力的培养与训练.所谓实践能力可以说是在实际工作中克服困难解决问题的能力，而创新能力就是综合应用你的各种知识，包括科技的、美学的、经济的等各种知识，创造出有新意的，高附加值的，深受市场欢迎的产品的能力.实践能力和创新能力密不可分，创造性地运用各种学科知识解决实际问题的能力是工程师培养的根本所在[1].工程科学的许多知识和技能都必须在动手实践的过程中才能掌握，才能融会贯通，才能发挥出创新的意识.面对错综复杂的工程实践环境，工程教育只有在各种学习环节中强调实践学习，在实践中培养工程人才多方面的综合素质，才能培养出合格的工程人才[2].因此要把高等教育的各个环节都放到“工程化”教育背景下去思考，去实践.

著名物理学家、诺贝尔物理学奖获得者杨振宁教授曾经说过：“物理学是以实验为本的科学”.物理学本身就是以实验为基础,物理学实验既为了物理学发展创造条件,也为了现代工农业生产技术的研究打下了物质基础，同时也在许多新兴科技领域也起着重要作用.大学物理实验课的重要性还在于它是理工科学生进校后的第一门基础实验课程.它以培养学生分析问题、解决问题、动手和创新能力为目的，强化学生树立严谨的科学观，为后继学习专业课奠定必要的实验基础.怎样把“工程化”教育背景下大学物理实验课程建设成一个工程化教育的平台，我认为可以从教学对象、教学方法、教学设备、教学管理等多方面入手[3].

1 物理实验教学层次化

工程人才需要在复杂多样的实践环境中解决问题，因此，我们培养的学生，不仅要有实践操作的能力，而且要有解决问题的创新能力.结合培养目标，因材施教，物理实验课程的设置应层次化，不仅要有验证基本理论的基础实验，而且需要开设部分开放性、设计性实验，另外还可以真正开放物理实验室，供学生研究课题.

针对不同程度的学生,可以作不同的要求,好的学生可以自己完成实验，在实验过程中，训练自己的操作能力.对学习较差的学生，可以补做一些基础实验，加深对理论的理解.

钱临照教授曾说过：“在大学物理实验中，如果学生能自已设计一个新方法来阐明这个实验的物理概念，一个新设计的实验，不管如何粗糙，亦应当受到鼓励，因为其中有新思想在里面，表现了学生创新的积极性”.由于学生在具备了一定的基本理论和基础实验的基础上，在教学计划中安排有综合提高实验是有必要的,除此以外，还应开设一些开放性、设计性，探讨性实验.设计开放性实验只提供问题和基本原理，学生需要自己选择实验仪器、制定实验方案，设计实验步骤，最终对结论进行必要的分析.在开放性实验的全过程中真正培养学生解决问题的能力，尤其是创新能力的培养.

在实验设计中要有一定的实验方法和实验方案才能实施，一个实验也往往有多种不同的实验方法.例如:测定杨氏模量的方法就有金属丝的伸长法(用光杠杆测量微小长度变化)，梁的弯曲法.增强学生的实验设计能力，进行设计性实验的训练，鼓励学生求新、求异是培养学生创新能力的有效途径.

教学的多层次化为培养“工程化”人才提供教育教学平台.

2 物理实验教学方法多样化

在物理实验教学中必须以学生为本，强调学生的主体地位，注重启发式教学，切忌注入式教学，切实调动学生的积极性和主动性.

启发性教学关键在合理设问，认清教与学的关系，教为主导，学为主体，教师为学生服务.讲解过程中设问要做到：在知识关键点设问，在教学难易适当时间设问，在学生需要时设问.

物理实验中鼓励学生自己动手调节仪器.在实验课中尽可能安排一些仪器的性能调试，在仪器发生故障时，鼓励学生自己维修，甚至让学生自制仪器完成部分实验.

充分发挥学生的主动性，营造一个宽松、活跃的教学氛围.在实验教学的每一个环节，都给学生流出足够的空间，尤其是在开放性实验和科研，让学生自己提问，自己回答问题，自己探索问题，自己动手解决问题.

同时，还要给学生以讲座的形式介绍物理学发展的最新成果和科研动态，开阔学生的眼界，提高学生对物理学的兴趣和爱好.

灵活多样的教学方法培养了学生发现问题、解决问题的能力，又激发了学生积极探索、锐意进取的精神，学生的创新能力得到很好的培养.

教学方法多样化为培养“工程化”人才提供教育方式平台.

3 物理实验设施现代化

陈旧的实验手段，落后的实验仪器设备，呆板的实验方法与现在的快速发展的时代已经极不协调，也抑制了学生对物理实验的兴趣以及对新知识、新技术追求的欲望.物理实验室在不断加大实验仪器的购置的基础上，可以引进现代技术的仿真技术，设置计算机物理仿真实验室，这样既可以使学生对先进的仪器和相关领域的实验手段产生浓厚的兴趣，又能让学生使用先进的仪器设备进行实验获得更多的感性知识，而且现代化仪器设备结合了多种学科知识，操作设备除了需要专业知识外，还需要有一定的计算机知识，这样大大激发了学生的学习热情和积极性.在自发学习相关知识的同时，不断提高了学生的综合素质，这也适应了现代素质教育的要求.

教学仪器现代化为培养“工程化”人才提供教育设备平台.

4 物理实验室管理开放化

要把实验室封闭式管理改为开放式管理.过去，只有在做学生实验时学生才可走进实验实，而且学生实验基本上是按照教材的设计而进行的验证性实验，新课程则要求学生以实验室的活动为手段，通过探究，自己设计实验，选择仪器，收集实验数据，归纳总结规律.过去的实验只限于教材规定的几个实验，新课程则要求根据探究活动的需要，让学生尽可能多地在实验室活动，不再局限于教材.物理实验室的各种仪器、设备、模型都是宝贵的课程资源，尚未得到充分的开发利用，为此，实验室应为学生进行科学探究创设条件，向学生开放，让学生接触并熟悉各种实验仪器，选择仪器进行科学探究.

实验室的开放要以班或者以兴趣小组、探究小组为单位，采取实验专人负责制，让学生根据自己的具体情况独立思考，自己动手.开放时间可选在自修课或课外活动时间.教师要为学生提供开放的实验室指导，在开放的实验室中，既要鼓励学生相互讨论、自我发挥，鼓励学生提出不同的设想，结合实际进行探究，也要为学生提供必要的理论指导和“维护型”实验指导，避免学生走过太多弯路，也要保证实验的安全.

要把实验室改为开放式管理，相应的实验室管理体制也需要改革.新的管理体制应体现领导、教师、学生的集体参与特点.只有充分调动所有成员的积极性，教学改革才有保障.实验管理人员的积极性和行之有效的制度，能够为实验改革提供强有力的支持，教师和学生的积极参与又是改革成功与否的关键.新的体制首先在学习时间上给予保证，其次提供良好的宽松的学习环境，真正使学生的学习由被动变主动.教师的积极参与更有利于良好教学氛围的形成.

实验室管理开放化为培养“工程化”人才提供教育创新平台.

5 物理实验教学管理信息化

随着物理实验教学的层次化，多样化，开放化等措施的出台和实施，实验课程内容的安排，时间的安排，学生的选课，实验教师的安排，考试的安排等等工作千头万绪，都给教学管理增添了极大的困难，随着计算机软硬件技术的飞速发展,以及网络在教学管理中的应用,可以大幅度地提高管理者的工作效率,提供先进的管理方式.利用计算机网络的排课系统、选课系统非常有效的安排物理实验课的内容、时间、地点.学生通过互联网可以随时随地进行选课,查询自己的课表,查询成绩及打印输出等操作.利用物理实验精品课程网络平台，收集网上的各种大学物理实验工程化教学资源，提供第二课堂教学信息，建立学生与教师的交流平台、自我检测平台等等.利用好计算机网络这个平台，使教学管理井然有序，进一步发挥了学生的学习积极性、自主性和创造性.

大学物理实验教学管理信息化为培养“工程化”人才提供教育信息管理和交流平台.

总之,“工程化”教育背景下大学物理实验课程建设的道路是艰辛和漫长的，一定要坚持教学方法要有层次,要灵活多样、实验设备要现代化、实验观念要更新、管理要更新，只有这样才可以创新大学物理实验教学.才能把物理实验课程建设成一个工程化的教育平台.

〔1〕李正，林凤.从工程的本质看工程教育的发展趋势[J].高等工程教育研究,2007(2):19-25.

〔2〕杨博,孙海涛,杨柳,余旱雨.工程化教育背景下土木工程专业力学课程体系改革的探讨[J].教育与教学研究,2010(5):63-64.

〔3〕崔杰军,于洛生,符建华.大学物理实验教学改革尝试与探索[J].河南教育学院学报(自然科学版),2005,14(4):23-24.

〔4〕唐武生，高洪，姚春景.实验教学信息化管理系统的研究[J].《长春大学学报》，2004,(6):56-58.