基于工程教育认证的大学物理实验课程目标的建构与实践

高 珊,田恕雪，姜雨涵，陶本通，何林李，王艳伟，王振国

(温州大学 数理学院，浙江 温州 325035)

随着工程教育认证改革的深入，现代大学物理实验课程目标己经逐渐转变为支撑各工科专业工程认证毕业要求的指标点[1]。物理实验课程覆盖面广，具有丰富的实验思想、方法、手段[2-7]，大学物理实验课程涵盖科学本质、科学精神、科学技术背景、科学思想对引导学生树立正确的科学思想，培养学生的思维能力和科学素养，培养应用型人才的实践创新素质等方面，有着其他课程难以替代的思政功能与育人优势，但目前课程目标中思政的要求甚少，多体现为沟通、交流等情感方面[8]。

1 工程认证下“大学物理实验”课程目标改革方向

秉承工程认证三大核心理念，在长期的教学实践中，充分考虑工程认证标准中毕业要求、学生能力以及人文社会价值等，从多途径获得教学评价参数，并及时对获取的信息进行分析、归纳、总结，提取关键因素用于大学物理实验课程目标，切实提高本课程教学质量[9]。

1.1 课程目标具体细化、强化支撑作用

清晰、合理的课程目标是确保人才培养质量高的基础条件，为高校工程认证提供支撑，大学物理实验课程目标的制定要以工程认证毕业要求指标点作为支撑依据，将课程目标具体化，结合理工科大学物理实验基本要求、工程认证毕业要求与高校建设特色，设计对大学物理实验对毕业要求的支撑矩阵图，使学生、教师都以课程目标为指导和方向，强化目标的完成并通过指标点的落实情况评价课程目标与支撑作用的达成度。

1.2 课程目标体现分层培养，实现因材施教

课程目标体现分层理念，体现基础实验、综合性实验与研究性或设计性实验、近代物理实验与工程专业相关实验等目标上的差别[10]。课程目标的设计不仅以传授物理实验理论知识为主，更应该注重学生能力的渐进式持续性培养，满足学生的持续性发展[11]。将对学生能力的培养从对实验原理的理解、仪器的使用提升到操作上的创新设计、数据处理的多样性，再到科研与工程问题的解决与创新，对能力培养的设计要符合学生的发展规律，将学生能力的培养体现为对专业知识的记忆、理解、应用、分析、评价及创造的渐次递进关系。

1.3 课程目标融入思政元素，体现学科育人特色

2019年，《关于深化新时代学校思想政治理论课改革创新的若干意见》提出，坚持思政课在课程体系中的政治引领和价值引领作用，统筹思政课一体化建设，推动各类课程与思政课建设形成协同效应[12]。大学物理实验课程涵盖科学本质、科学精神、科学技术背景、科学思想对引导学生树立正确的科学思想，培养学生的思维能力和科学素养，培养应用型人才的实践创新素质等方面，有着其他课程难以替代的思政功能与育人优势，在立德树人和工程认证双重要求下，应在课程目标设计中融入工程认证毕业要求中文化、安全、环境、法律、社会、职业规范以及中国特色思政元素，并结合当代科技发展与时事，持续融入新内容，贯穿实验课程体系。

2 大学物理实验课程目标具体建构

加涅通过实验证明，教学目标越明确，接受训练人的成绩越好。目标具体化使学生明确应该学习的内容，正向增强了目标的完成。大学物理实验课堂自由性较强，更需要细化目标，让教师的教学与学生的学习不偏离培养目的。

2.1 大学物理实验对工程认证毕业要求的支撑分析

调研大学物理实验课程对各工科专业的支撑指标点，以温州大学已通过工程认证的电气工程专业为准，与温州大学物理实验对电气工程专业支撑点相同或相似的高校，整理部分高校大学物理实验对工程认证专业毕业要求指标，经调研发现大学物理实验对毕业要求1、2、3、4、5、9条即工程知识、问题分析、设计/开发解决方案、研究、使用现代工具以及个人和团队支撑作用较大，高校对于毕业要求6、7、8即工程与社会、环境和可持续发展、职业规范等思政相关要求没有支撑作用。但实际大学物理实验课程具有一定的特色育人优势，应加强重视。

2.2 大学物理实验课程目标一级指标的构建

以教育、逻辑和心理的原则为依据，以学生要实现的行为为出发点，把包括动作、思维和体验等心理发展分成认知、情感、动作技能三大领域[13]，根据布鲁姆教育目标分类学以及支撑矩阵中欠缺的课程思政，将大学物理实验课程目标一级指标分为四个维度，认知领域、动作技能领域、情感领域以及思政领域，如表1。

表1 课程目标一级指标

2.3 大学物理实验课程目标二级指标的构建

二级指标认知领域维度根据布鲁姆认知领域的分类分为识记、领会、应用、分析、创造、评价六个层次，二级指标动作技能领域维度以霍恩斯坦定向、模仿、整合、熟练四个层次为指标点[14]，情感领域维度根据物理实验特点分为习惯、态度和人际交往三方面[15]，思政领域维度分为责任、理想和情怀三个层次，各二级指标见表2。

表2 课程目标二级指标

2.4 大学物理实验课程目标三级指标的构建

根据理工科大学物理实验基本要求和工程认证毕业要求将课程目标细化成三级指标，克服大学物理实验课堂的自由性与随意性，使学生和教师明确实验各个环节应该达到的标准，提高课堂教学质量和课程目标达成度。根据《高等工程教育专业认证工作参考手册》，毕业要求1工程知识属于认知领域中的应用层面，毕业要求2问题分析属于认知领域中的分析层面，毕业要求3设计/开发解决方案与毕业要求4研究属于认知领域中的创造层面，毕业要求5使用现代工具在认知层面上属于应用层面，毕业要求6工程与社会、毕业要求7环保和可持续发展在认知层次上属于评价层面，由于国外不涉及思政，将毕业要求8、9、10、12项归为情感领域，基于我国立德树人教育基本要求，本研究将情感领域拆分为情感与思政两个层面，并结合《理工科大学物理实验基本要求》中对于实验内容、能力培养和因材施教的要求将三级目标进行细化。

3 实践效果

为检验大学物理实验课程目标有效性与科学性，采用问卷调研和课堂观察法从学生大学物理实验水平和课堂教学质量两个方面进行评价，将课程目标实施前后学生大学物理实验水平和课堂教学质量进行对比，以此作为课程目标有效性与科学性的依据。

3.1 学生能力水平

对温州大学工科大一学生发放100份问卷，对学生大学物理实验水平在课程目标实施前后进行测评，根据测试结果，分析课程目标的实际应用价值。以动作技能维度为例，调研结果如下图所示。

图1 学生大物理实验水平-动作技能维度(前测)

图2 学生大物理实验水平-动作技能维度(后测)

由图可知，在动作技能领域，课程目标实施前，学生一般符合理工科大学物理基本要求的比例较高，约占4成以上，其中问题9和问题10即学生创新能力方面不符合的比例偏高。课程目标实施后，学生比较符合的比例有明显提升，完全符合的比例有小幅度提升，不符合的比例明显下降。说明课程目标实施效果较好，对于提高学生物理实验水平有实际参考与实用价值。

3.2 课堂效果

录制大学物理实验课堂教学视频，对温州大学30名学科教学(物理)专业研究生发放大学物理实验课堂观测表，对大学物理实验课堂教学质量在课程目标实施前后进行测评，根据测试结果，分析课程目标的实际应用价值。以杨氏弹性模量的测量实验内容维度为例，调研结果如图3所示。

图3 大物理实验课堂质量-实验内容维度(前测)

由图可知，在实验内容领域，课程目标实施前，课堂教学各个维度完全符合标准的比例不超过1/3，其中问题5引导学生实验改进与创新不符合和一般符合的比例达到4成以上，课程目标实施后，各维度完全符合标准的比例明显上升，不符合标准的比例全部清零，其中问题4引导学生对于实验中出现的问题进行分析比例有大幅度上升，但问题6对于引导学生进行评价与反思一般符合比例上升，说明教师忽略了对学生评价的引导，在教学目标中也应该更加重视。课堂整体教学质量有较为明显的提高，说明课程目标对教师教学具有一定的指导作用，能明确教师培养方向，也进一步说明课程目标实施效果较好，对于提高大学物理实验课堂教学质量有实际参考与实用价值。

图4 大物理实验课堂质量-实验内容维度(后测)

4 结 语

基于工程教育专业认证改革方向，研究了能够支撑工程认证毕业要求的大学物理实验课程目标。以成果为导向，融入课程思政，根据布鲁姆与霍恩斯坦教育目标分类理论、理工科大学物理实验基本要求作为课程目标的基础，设计了课程目标三级指标点。通过问卷调研课程目标实施前后学生大学物理实验水平的异同与课堂教学质量差异，验证课程目标的实用价值。结果显示，学生动作技能领域实验能力在课程目标实施后得到了明显的提升，课堂对于实验内容维度的教学质量得到了提升，进一步说明了本研究设计的课程目标对提升大学物理实验课堂教学、学生物理实验水平具有参考价值。