基于面向现代工程教育的大学物理实验教学的调查研究

严慧羽，郭艳蕊，宋庆功，郭松青

(中国民航大学，天津 300300)

1 问题的提出

随着社会、科学技术的发展，人们对工程技术人才提出了更高的要求，从而促使高等教育领域的工程教育进行面向现代工程教育的教学改革和实践。现代工程教育不仅强调技术能力方面的培养，还强调自然科学和社会科学方面的教育。美国《愿景报告》认为:未来的工程师应当具备以下的关键特征:分析能力、实践经验、创造力、沟通能力、商务与管理能力、伦理道德、终身学习能力［1］。基于上述要求，国内诸多高校进行了以CDIO为代表的工程教育模式的实践和改革。《大学物理实验》作为一门基础实践课程在工程教育体系中有着举足轻重的地位。随着现代工程教育的实践和改革的深入，《大学物理实验》如何适应现代工程教育则成了一个十分重要的课题。学者们提出了工科大学物理实验教学改革的诸多方案，比如:很多学者提出了开放式实验教学的模式，该模式得到了一些院校的实践;一些文献提出以课题为导向的实验教学［2］;王鑫等人提出，大学物理实验应渗透STS教育［3］，如此等等。为了改革大学物理实验的教学以适应现代工程教育体系，深入理解物理实验在工程教育中的地位和具体作用就变得尤为重要。因此，很有必要以深入理解物理实验在工程教育中的地位和具体作用为目的展开调查研究。在目前关于物理实验的调查研究的文献中，大多以学生为调查对象，而学生正处于对本专业知识的学习阶段，他们甚至对本专业的知识体系都不太了解，因而往往不能对物理实验的在本专业(领域)的地位及作用给出正确的评估。最能了解《大学物理实验》在本领域的地位和具体作用的是工程类学科或行业的专家学者，而不幸的是，在以往的文献中，很少有以工程类各领域的专家为调查对象的文献。针对这一欠缺，以各工程类学科或行业的专家学者为调查对象，设计调查问卷，根据收集到的问卷进行统计分析，形成了本研究报告，以期能得到更接近实际的答案。

2 调研问卷的实施

为了获得准确、有效的信息，先在小范围内发放问卷，进行预调查，然后确定调查问题项，确定问卷。为了使问卷对工科各专业都具有普适性，将国家颁布的30余个本科专业按其专业特点和关联性，组合成12个专业类别，然后向各专业类别的专家学者发放问卷，调研对象基本涵盖了工科的各个专业。调查对象的基本情况见表1。从学历结构来看，调查对象涵盖了从学士到博士等学历。其中部分人员为一线从事教学和科研的老中青学者，职称较高，对本专业有较深入的认识，这样就保证了调查所得信息的准确性。本问卷通过互联网、高校办公网络和校际间协作渠道向全国(不含港澳台)共发放1500余份，得到有效答卷样本181份。

表1 受调查对象的基本情况

3 问卷的结果统计

3.1 大学物理实验在工程教育体系十分重要，进一步改革势在必行

对《大学物理实验》在现代工程教育中的地位进行了问卷调研，见表2。从表中可以看出，在工科专业中，认为《物理实验》十分重要的为61.9%，比《普通物理》高出12.2个百分点(同时进行了关于普通物理课程的问卷调查，在该调查中，认为普通物理课程十分重要和重要的样本分别占总样本的49.7和38.1)。认为《物理实验》十分重要和重要的总和占总数的93.4%，这表明《物理实验》在工程教育体系中的地位是无可替代的。在国内的工科院校，一般学生的课程比较繁重，且学生有大量的实践环节，使得学生普遍存在对《物理实验》的重要性认识不足，这种情况普遍存在。这表明学生对《物理实验》的地位及具体作用是不能做出十分准确地评估的，这也说明以各领域的专家为调查对象更能准确地给出关于《物理实验》各方面的信息。从本项问答可以明显的看出《物理实验》在工程教育中的重要性，而另一方面学生往往认识不到这一点从而使《物理实验》的教学效果大打折扣。这一点正是工科院校中《物理实验》教学中亟待解决的矛盾。要解决上述矛盾，就必须使学生认识到本课程的重要性。这可以从以下几方面入手:(1)改革教学模式，使学生能真切的体会到《大学物理实验》和他所学以及以后所用到的知识密切相关。(2)制定严格的《大学物理实验》考核方式，促使学生认真对待该课程。(3)设一些和专业特色有关联的实验内容。

表2 《大学物理实验》在工科专业中的作用

3.2 《大学物理实验》在培养学生综合素质上的作用

从表2问卷结果来看，关于《物理实验》教学方面，认为“实验技能训练”和“实验思想”最重要的比例分别为36.5%和35.4%，二者相差不大。关于对学生工程能力培养方面，认为《大学物理实验》中“能力培养”和“实验技术”都重要的达49.7%，单纯选“能力培养”的为36.5%。从这些数据可以看出，多数专家强调《大学物理实验》课程的两个基本功能:对学生理论知识应用能力的培养和对学生基本实验技能的训练，这同时也说明了《大学物理实验》课程的基础性。关于《大学物理实验》对学生综合素质的影响方面选项最多的是“理论联系实际、实事求是”。这反映了《物理实验》不同于理论课的独特作用，这也是其单独设课的原因所在。此外，这也说明实事求是的科学态度对学生以后发展的重要性。如前所述，在很多院校由于学生不能对物理实验有正确的认识，以致在实验过程中有一些抄袭、篡改数据的行为。这就需要一线教师一方面给学生阐明实事求是的重要性，并严格要求学生尊重原始数据、独立完成报告。

3.3 关于《大学物理实验》中分层次教学的调研

根据2008版《理工科类大学物理实验课程教学基本要求》的划分，物理实验可分为基础性实验、综合性实验、设计性实验和研究性实验四个层次。分层次教学同时受到一线教师的广泛认同，目前，基础性实验和综合性实验的教学模式比较成熟，而设计性和研究性实验的实践模式还处于发展的阶段［4］。要培养和提高学生的科学思维和创新能力，设计性和研究性实验的实践显得尤为重要。目前关于设计性和研究性实验广大一线教师形成的共识是这两类实验应以学生为学习的主体。表3是分层次教学调研结果。从表中看出关于设计性和研究性实验的开课方式，选择“实验室开放学生自由选题”的占64.1%，说明这是多数专家认可的开课方式，这有可能源于该开课方式能最大限度的照顾到学生的学习兴趣。实际上，这两种实验的开课方式还受到诸多条件比如课时量、实验资源的制约，因此设计性和研究性实验的开课方式在各院校不尽相同，注意到，也有部分老师选择“独立设置选修课”和“在物理实验课程学生选题”，这表明对设计性和研究性实验的开课方式要视具体情况而定。目前基于网络的物理实验教学是一个热门的话题。在本次调查中，关于网络教学方面，选择对“所有学生”和“基础好的学生”的比例分别为45.9%和27.1%，这表明了专家们对虚拟网络实验的重视和对公平教育理念的坚守。

表3 《大学物理实验》中分层次教学调研结果

4 结束语

总之，本次问卷调研达到了预期效果，参与问卷回答的人员中高职称、高学历占较高的比例，教学一线人员所占的比例也较高，基本反映了大学物理实验教学在现代工程教育体系中的重要性。本文总结了各行业专家对《大学物理实验》在工程教育体系中的重要性、对学生综合素质的影响方面、分层次教学、网络教学等方面的意见和建议，从中获得进一步深化大学物理实验课程教改的思路，为工科大学物理实验教学的改革和发展方向提供了参考。

［1］李晓强，孔寒冰，王沛民.建立新世纪的工程教育愿景［J］.高等工程教育研究，2006(02).

［2］解光勇，施卫.课题研究性物理实验教学研究与实践［J］.物理实验，2009(04).

［3］王鑫，肖化，张军朋.大学物理实验教学应渗透STS教育［J］.物理实验，2006(01).

［4］原安娟，丁晓红.大学物理实验考核方式评价［J］.大学物理实验，2009(01).

［5］程显中.大学物理和实验教学内容与课程体系的改革与实践［J］.大学物理实验，2013(5).