基于地方性应用型人才培养的物理实验课程体系构建

张秀民

（徐州工程学院物理实验教学中心，江苏 徐州 221111）

0 引言

国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020 年）和教育部颁布的《理工科类大学物理实验教学基本要求》都明确指出：“着力提高学生的学习能力、实践能力、创新能力”。[1]应用型本科高校多以培养理、工科应用型人才为目标定位，实践教学自然成为应用型人才培养的核心环节。我校根据地方经济发展需要，确立了“全过程、多层次、分模块”的实践教学体系（全过程即从入学到毕业，多层次指将实践教学分为基础实践、综合实践、创业创新实践等层次，分模块即将实践教学分为实验教学、实习实训、课程设计、毕业设计、社会实践和创业创新等模块[2]）。物理实验是绝大多数理工科专业的必修课，是涉及全校性的上课人数较多、辐射面较广的一门基础实验课，但一直以来存在着物理实验课不被学生和专业系科重视、实验课的作用不被学生和专业系科认可等现象。为实施我校实践教学体系、发挥物理实验在培养地方性应用型人才的作用，通过学习、走访、考察和召开各种座谈会等形式，明确了物理实验在培养地方性应用型人才的课程目标定位：培养学生实践能力的基础性和服务于专业培养目标的服务性。根据不同专业的培养目标制订了相应的实验课程结构和内容，完成了适合我校应用性人才培养的物理实验课程体系建设。通过预备性实验、网络实验、开放性实验等多种方式严格实施课程体系，较好地落实了课程目标，实现了物理实验在服务于地方性应用型人才培养的课程功能。

1 物理实验课程体系构建的原则

大学物理课程体系要服从和服务于国家人才培养战略和专业人才培养目标，实现物理实验在培养理工科学生实践能力的基础性和服务于专业培养目标的服务性功能，在构建物理实验课程体系时坚持了以下原则：

1.1 广泛性和基础性原则

广泛性是指实验教学内容要具有理论知识和实验技能等方面广泛性，要涵盖物理学的力、热、电、光、原的各个部分。这样的安排是考虑到一般工程应用型人才要求的实践能力往往是复合型的、多方面的；基础性是指学生的物理实验内容应包含一定的基础性和验证性实验。这些基础性和验证性实验，一方面是培养基本实验技能、基本实验方法的经典实验，另一方面也有助于实验基础相对薄弱（尤其是文转理）的学生不掉队，再者扎实的实验基础有助于学生完成更高层次的实验。因此在构建物理实验课程体系时，所有专业的实验内容均包含一定数量的基础性实验。

1.2 综合实验能力培养优先原则

应用型人才要面向生产、建设、管理和服务第一线，成为生产、管理等方面的工程师，其理论知识要达到普通本科的基本要求，但实践能力要超出以研究型教育为主的本科生水平[3]，他们应具有较强的将理论知识应用于生产实践的能力、维持正常生产运行、技术革新和改造的本领。这样的人才培养目标，需要学生要有较强的综合实践能力，而综合实践能力培养主要通过实验课程中的综合层次的实验内容来展开，因此大多数专业的实验课程中都包含了如传感器、计算机等新技术的实验项目[4]的综合实验和学生自行开展的具有工程设计思想的研究性实验，这些实验项目是实验课程体系的重点。

1.3 突出服务于地方产业发展要求的服务性和差异性原则

物理实验课程体系在兼顾基础性和技能训练优先原则的同时，突出课程服务于地方产业发展要求的服务性和差异性的功能。实验课程准确与专业课程对接，使学生感觉实验课实用有效；紧紧围绕地方经济发展和产业规划，课程体系中安排的实验项目要与地方经济发展和产业规划高度契合。在构建物理实验课程体系时，充分考虑地方不同产业发展对专业的差异化要求，制订不同专业相应的实验课程内容，学生易对实验内容有亲切和认同感，容易产生浓厚的学习兴趣和形成工程设计思想，更好地促进学用接轨和大学生就业。

我校所在地区，工程机械是地方第一支柱产业，机械工程生产企业遍布于市、县工业园。工程机械设备的生产、检测和控制都涉及到传感器技术，为适应这一要求，在构建机电工程、工业设备及其自动化等专业的物理实验课程内容体系时，尽可能多地安排了包含各种传感器，如位移传感器、温度传感器和光电传感器等实验项目；食品工业作为地方经济发展的另一支柱产业，在构建食品工程、食品质量与安全等专业的实验课程内容体系时，尽可能多地安排光谱分析方面的实验项目。这种围绕地方经济发展和产业规划构建物理实验课程体系的做法，助推了学生专业思想的形成和专业知识的掌握，在2013 年全国新建本科教育工作会议上交流时受到与会专家的广泛赞誉。

2 物理实验课程体系的“模块化、分层次”结构

2.1 “模块+层次”的物理实验课程体系

按专业构建相应的实验课程模块，如：机械电子工程专业大学物理实验模块，全部模块组成了课程体系；根据各专业特点和地方性应用人才培养目标，在每一模块内建立基础、综合和研究创新三个层次的实验教学内容。这种“模块+层次”的物理实验课程体系较好地满足了不同专业培养目标和循序渐进开展实验教学的需要。表1 为机械电子工程专业大学物理实验模块等组成的物理实验课程体系。

表1 “模块+层次”的物理实验课程体系

2.2 基础层次实验

大学物理实验在培养各专业应用型人才方面具有功能上的宽口径和延伸性特点[5]，让每一位学生都能学会和掌握从事物理实验和各类专业实验所必需的基本理论、方法、技能，如数据处理常用的误差分析；常用的放大法、比较法、模拟法和光电转换法等实验方法[6]。在课程体系各模块中，实验项目总数中近半数为基础层次实验项目，如示波器和信号发生器的使用、静电场描绘、金属线胀系数测定等，这些实验项目的开设，在于训练、培养学生基本仪器使用、实验方法选择和实验仪器调整等基本实验技能，而这些基本实验技能是学生完成综合层次和研究、创新层次实验以及专业课程实验所必需的，同时也为学生进行实验设计和创新提供实验方法等方面的支持和准备。

2.3 综合层次实验

这一层次实验是为满足不同专业学生的需要和地方性应用型人才培养的差异化要求而开设的。实验项目紧跟时代科技发展，集中体现传感器和计算机等信息技术的应用，同时与地方经济发展和产业规划密切相关的实验测量方法、手段相适应，是实验课程体系的重要组成部分，是构建实验课程体系的难点。实验项目的选择需要全面了解学生所学专业的人才培养方案和用人单位的需求，达到或基本达到专业实验和生产一线正在使用的测量仪器和控制设备，在学生进行物理实验时用到过。如机械设计及其自动化专业需要数字PID 控制、温度控制和二阶电路的阶跃响应等相关实验知识，为实现物理实验与专业课程的有效对接，在该专业的物理实验课程中安排了RLC 暂态过程研究、PID 控制下的PTC 居里点测试等实验项目；机电工程专业需要光电检测方面的实际训练，通过我校实施的“实践教学平台共建工程”的“共建三基地”（学校建成企业的员工培训基地、技术开发基地和人才供给基地，将企业建成学校的实习实训基地、、研究基地和就业基地）[2]添置了适用于精密工程机械数控技术的“光栅传感器和CCD 测量应用实验”项目。可以预见：随着与地方经济发展和产业规划密切深度融合，更多富含新技术的一系列实验项目将被引进到大学物理实验中来。

2.4 研究、创新层次实验

这一层次的实验是为培养学生工程设计能力而安排的，学生可在实验中心开放实验项目目录选择、也可自拟实验项目，经过查阅资料、选择实验方法、与指导老师商讨论证研究方案等环节，通过设计、制作和测试等步骤开展研究工作，最后以答辩的形式报告实验结果。这样的研究过程是对学生实验综合能力的一次大检阅、也是评定学生实验成绩的重要依据。

3 以丰富的课程资源和科学的课程评价体系保障课程体系实施

3.1 教材是实施课程体系的重要抓手

修编适合学校办学特色的物理实验校本教材[7]，修编过程中增设工程应用类实验项目、突出传感器和计算机技术的综合应用[8]。

3.2 丰富实验课程网络资源，助推课程体系实施

目前学生的实验基础参差不齐，利用实验中心网络搭建起学生自主学习的实验平台，克服了学生重复和模仿老师操作[9]的现象，实验技能提高明显。

3.3 全面开放实验室，营造学生开展实验学习和研究的环境

学生可在网上自行预约实验室、实验时间和选择指导教师，自主开展实验研究，拓宽了实验的时间和实验形式。

3.4 建立有利于应用型人才培养的课程评价机制

建立有利于激发学生实验积极性的课程评价机制，对学生的课堂实验、创新实验和实验竞赛各项成绩综合评价，激发了学生参与实验学习的积极性，有效促进了物理实验教学质量的提高。

4 结语

按照地方性应用型人才的目标培养，科学构建和实施物理实验课程体系，有力促进了物理实验的重视基础和服务于专业的课程目标实现，推进了物理实验在培养地方性应用型人才作用的实现。

［1］周玲，姜东光.深化实验教学改革打造特色鲜明的实验教学中心[J].实验室研究与探索，2013（8）：114.

［2］韩宝平，张仲谋，等.新建本科院校实践教学改革的探索与实践[J].北京，2013:337.

［3］倪明.应用型大学物理实验教学体系的改革与探索[J].技术物理教学，2013（4）:107.

［4］张朝晖，吕斯骅.综合物理实验和研究性创新物理实验的建设[J].大学物理，2009（11）：48.