基于新时期人才培养的大学物理实验教学创新改革

苏巍　陈秉岩　张敏

摘 要 大学物理实验课程作为高校教学过程中重要的一环，在培养学生动手实践能力和科研素养方面具有理论课程不能替代的作用。针对新时期人才培养新要求，提出从凝练教材内容、拓展教学方法、开设课外实验、改革考核模式等方面对大学物理实验课程进行全方位改革。从而有效提升本科生综合素质，培养出能适应市场需求的创新型人才。

关键词 大学物理实验 教学改革 创新实践

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2018.02.050

Innovation and Reform of University Physics Experiment Teaching Based on Talents Cultivation in the New Period

SU Wei， CHEN Bingyan， ZHANG Min

（Hohai University， Changzhou， Jiangsu 213022）

Abstract As an important part of university teaching， college physics experiment teaching has an irreplaceable role on training students in the practical ability and scientific literacy. Propose an omnibearing reformation at the teaching materials， teaching method， extracurricular experiment and assessment model based on the？new requirements of talents education under new circumstances. And improve the undergraduates' comprehensive quality to meet the market's demand.

Keywords College physics experiment； Teaching reform； Innovation practice

0 引言

2016年12月7日，習近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调，“高等教育发展水平是一个国家发展水平和发展潜力的重要标志。实现中华民族伟大复兴，教育的地位和作用不可忽视。我们对高等教育的需要比以往任何时候都更加迫切，对科学知识和卓越人才的渴求比以往任何时候都更加强烈”。21世纪的竞争，归根结底是人才的竞争，而人才质量的提高需要依靠高水平的教育。相比于国际高水准，中国在人才培养上的质量还远远不够。因此，习总书记才会用“更加迫切”、“更加强烈”这样的表述，决心可见一斑。

实验教学是高等教育的重要环节，在培养学生的动手实践能力方面具有理论教学所不可替代的作用，在培养学生的创新能力方面也有较强的优势。[1-2]高校物理实验中心必须以提升人才培养和科技创新为主线，以加强学生动手实践能力为宗旨，积极探索新时期下大学物理实验的教学工作。[3-7]只有不断将现代物理技术引入到物理实验课程中来，才能培养出顺应时代发展需要的大学生。

1 目前大学物理实验教学存在的问题

1.1 知识体系陈旧

多数高校的物理实验内容都是上世纪八九十年代形成和确定下来并沿用至今的，部分内容已完全不能适应当前时代的发展和需求。此外，部分实验内容过于简单，整个实验过程连讲带做不到一小时就能完成，体现不出高水平的教学质量，学生好像在走过场，不能激发学生的学习热情。[8]

1.2 教学形式单一

传统的物理实验课程以教师讲授及演示整个实验过程为先，学生只需记住教师的操作过程即可完成实验。这样的实验教学方法优点是便于总体管理，有利于学生在有限时间内完成实验任务。缺点是学生的自我探索能力和创新能力得不到提高，并且讲授法也做不到因材施教。

1.3 考核方法简单

大学物理实验考核主要以每次实验的实验报告及最后的理论课考试两部分为主，这样的考核方法有利于公平公正。缺点是不能全面考查学生的综合素质，包括动手能力、问题表达及解决能力、创新能力等等。并且这样的考核方式会让学生对大学物理实验课程的理解局限在拿学分、拿绩点上，造成学生在考试前死背各种物理原理，却做不到学以致用。

2 大学物理实验教学改革措施

2.1 凝练提升，着力建设创新研究型实验项目

凝练原有实验教学内容，结合科学技术发展和社会重大需求，加大创新性实验项目的建设力度。

当前国内大部分高校的物理实验教材知识陈旧已是公认的事实。然而，陈旧的知识并不是毫无利用价值。众所周知，要发现全新的理论很难，但利用已有的知识来寻找新的应用方向则相对容易。[9]因此凝练原有实验教学内容，开展新的应用研究性实验就显得非常重要。当然，为已有的物理知识寻找新的出路绝不是一件简单的事。难点在于教师在充分掌握现代物理技术知识的基础上，还需不断挖掘市场新需求。基于这种情况，教师工作不能局限在学校中，也需要走出校园，充分调研市场发展需求，开设对学生真正有用的实验课程。

河海大学根据工科大学物理实验教学的特点，与南京大学周进、沙振舜等物理实验教学领域的知名教授合作，撰写了21实际高等院校物理实验教学改革师范教材——《大学物理实验（工科）》。[10]教材专门补充了传统大学物理实验项目相关原理在工程技术中的应用介绍。为了培养学生独立思考、解决问题和自主创新的综合素质和能力，专门在教材中编写了传感器技术、声学技术、大气压等离子体技术等近代物理技术的基本物理原理及其大量科技创新应用实践参考。该教材的发行，受到了国内众多高校的好评。

此外，在物理实验课程中应该多开展与实际应用密切相关的设计性实验项目。在课程教学过程中注意调动学生的积极性和主动性，培养学生分析问题和解决问题的能力，激发他们的创新意识和才能。

2.2 因材施教，开放课外实验教学，培养优秀学生

每一位大学生都是通过层层选拔，最后考入大学，都有着几乎相同的学习经历，但每位学生又都来自五湖四海，每个学生的兴趣爱好、知识储备、动手能力等也各不相同。相信现在的大学生完成基本的实验课程不成问题，但对于一些动手能力或者思考问题能力突出的同学，可以进行深层次培养。因此大学物理实验课程在做好常规实验教学之余，也应做到因材施教。例如可以开设一些选修实验课，并在此基础上选拔一些优秀的学生参加大学生物理实验创新竞赛。

选修实验课在内容设置上，应当较常规实验课更有挑战性，并且在教学方法上也应有所区分。常规的实验课一般都以教师演示为先，学生在观察完整个实验过程以后开始操作。选修实验课则可以在教师介绍完基本的实验原理后，让学生自己摸索实验过程，进而培养学生分析解决问题的能力。在这个过程中，教师需要有敏锐的眼光去发现具有特长的学生，进一步引导他们参加更多的竞赛项目。在培养优秀学生的过程中，要注意拓宽他们的物理基础知识和专业技术知识。一个竞赛项目的展开，会遇到各种各样的问题，通过对这些问题一步步的解决，不仅能讓学生学到丰富的课外知识，拓展见识，也能促进教师能力的提高。因此，针对大学生的特点，教师应当在物理实验课的基础上，最大限度地做到因材施教，努力做到让每个学生都有出彩的机会。

2.3 改革考核方式，体现学生综合素质的层次性

大学物理实验考核一般通过综合平时成绩和期末笔试成绩得出最终成绩。这样的考核方式可以能体现出一定的公平性，但并不能很好地体现学生的综合实验素质。实验操作过程是对学生动手能力的一种考查，更是对学生综合能力和综合素质的考查。尤其是对设计类实验，通过对实验合理性、操作性及完成情况等方面的综合打分，考核了学生的综合素质，包括学生的自主能力、创新能力及科研能力等。此外对于选修实验还可以通过让学生提交研究报告来评判，这其中包括论文格式、研究方案、结果与分析等方面。通过撰写研究报告，不仅可以训练学生撰写科技论文的能力，还能让学生掌握分析问题、解决问题和描述问题的能力。

2.4 拓展虚拟仿真实验，丰富教学内容

2013年9月，教育部高等教育司提出《关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知》，希望高校在开设常规实验教学的同时，还能开展虚拟仿真实验教学，做到虚实结合、相互补充、能实不虚。常规的物理实验一般能让学生产生许多宏观的认识，例如光照射光栅，学生能直观地观察到远端的条纹，但不能观察到光传输过程中电磁场在空间中的分布情况。而采用光学仿真软件，则能很直观地反映出电磁波在空间中的传输过程。通过这样的虚拟实验演示，不仅能提高学生对微观物理过程的认知，还能提高学生的学习兴趣。此外，相比传统物理实验，仿真实验教学还具有成本低、消耗少、安全性高等优势。

3 我校实验教学方法心得及取得的成果

我校物理实验中心近年来不断改进实验教学方法，在实践中形成了预习、操作、记录和器材审签、撰写报告和考核的过程管理方法，通过详细的环节要求，有效督促了学生学习及教师管理。[11]

近几年，河海大学物理实验中心还通过构建多学科交叉的教学队伍，立足使用“以先进的设备培养人”，先后建成“Tektronix-Hohai联合实验室”、“河海大学-COMSOL联合实验室”、“物理实验仿真实验室”、“物理科技创新实验室”等一系列先进实验室，为优秀学生提供参加各级实验竞赛的软硬件平台。依托所建立的创新实践平台，开展以教师为主导、学生为主体的大学物理课外科技创新实践教学，师生团队共创科技成果。

近10年来，本科生依托所建立的课外创新实验室，取得了一系列科技创新成果。主要体现为：以团队模式培养本科生科技创新能力的实践获得江苏省教学成果一等奖，[12]累计培养优秀本科生100余人（其中70多人保送研究生），承担国家和省级大学生创新训练项目20余项，获得挑战杯、节能减排、电子设计等重要学科竞赛的全国和省级奖116项，学生为主申请发明专利36件，发表论文35篇。通过结合学科前沿和社会需求热点问题，达成服务学校人才培养战略。

4 结束语

本科生物理实验教学作为高校教学重要的组成部分，其改革之路任重而道远。在凝练教材内容、改革考核模式的基础上，还需要拓展教学方法、开设课外实验。必须要有一批有干劲肯做事的教师对大学物理实验教学进行全方位的改革，并带领学生开展各类创新实践活动，提升本科生综合素质，实现适应市场需求的创新型人才培养目标。

基金项目：中央高校基本科研业务经费项目（2016B12314，2015B27914）；河海大学创新性教学实验项目（BZX/16A103-13）。中国高校创新创业教育改革研究基金项目（16CCJG01Z004）

参考文献

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[2] 黄晓玫，李鸿飞，黄涛.强化培养学生实践能力和创新能力的探索与实践[J].实验技术与管理，2014.31（2）：1-4，8.

[3] 张晓鹏，韩仁学，孙杨.大学物理实验教学改革方案设计与实践[J].大学物理实验，2015.28（3）：114-116.

[4] 肖立娟.大学物理实验教学的现状与教学改革的探究[J].大学物理实验，2015.28（6）：114-116.

[5] 王金玉，赵言诚，孙秋华.基于创新型人才培养的大学物理实验改革的探索[J].高教学刊，2017.6：45-46.

[6] 郭袁俊，杨宏春，姚列明，霍中生.大学物理实验中心特色化建设的探索与实践[J].大学物理实验，2017.30（1）：138-140.

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[8] 高兴茹，倪苏敏，宗广志.应用型大学物理实验教学体系的改革与探索[J].北京联合大学学报：自然科学版，2011.25（3）：86-88.

[9] 陈秉岩，周娟，朱昌平，罗正亮，李淑星.基于创新训练计划的物理实践课程改革与探索[J].实验技术与管理，2010.27（4）：115-117.

[10] 陈秉岩，刘平，周进，沙振舜.大学物理实验（工科）（第二版），南京：南京大学出版社，2013.12.

[11] 刘翠红，陈秉岩，王建永.基于学生实践和创新能力培养的实验教学改革[J].科技创新导报，2011.1：151-152.

[12] 陈秉岩，朱昌平，郑忠梅，范新南，单鸣雷，高远，殷明，张学武，朱陈松，张晓花.团队培养本科生科技创新能力的实践研究[J].实验技术与管理，2013.30（12）：158-162.