“课程+创新”教学模式在大学物理实验教学中的应用研究

丁昌江 宋智青 王景峰 陈浩

摘 要：大学物理实验是理工科学生进入大学后最先接触的公共基础课程之一，是系统接受实验方法和实验技能等实践动手能力训练的开端，在人才培养过程中扮演着非常重要的角色。本文结合教学现状，从课程为本和创新导向两个方面入手，对大学物理实验课程进行教学改革，形成一种新的教学模式。经过教学实践，提高了教学效果，取得了一系列较满意的结果。

关键词：大学物理实验；课程为本；创新导向

1 概述

教育是创造的产物，创造是教育的核心，但是目前我国大学教育只重视基础科学和技术知识的传授，忽略了学生综合素质教育和综合能力培养，忽略了对学生们创造性和个性化的培养，严重违背了现代化人才教育的本意。就像杨叔子在《绿色·科学·人文》书中所提的那样：教育是“育人”，而非“制器”。

大学物理实验课程是整个实践教学工作中非常关键的一环，是理工科学生进入大学后最先接触的公共基础课程之一，是系统接受实践动手能力训练的开端。大学物理实验课程包含大量的科学思想、物理原理和实验方法，使其覆盖的知识面非常广，可以加深学生对理论知识的理解，提高理论联系实际的能力，促进知识、能力、素质的协调发展。开设大学物理实验的主要目的是培养学生掌握实验的基本理论、方法和技巧；培养学生理论联系实际地分析问题、解决问题的能力；培养学生严谨的思维能力和创新精神，帮助学生把握物理学的内涵和精髓。大学物理实验在适应科技发展和社会进步对人才的需求方面有着不可替代的作用。

随着社会的发展，对人才数量和质量的需求也越来越高。大学物理实验作为培养理工科人才非常重要的一部分，对其教学要求和水平也越来越高。全国许多高校在教学模式、课程思政和考核手段等方面进行了大量的教学研究、探索和改革，取得了不错的教学效果[1-10]。因此，进一步深化物理实验教学改革，对培养学生实践应用、科学研究和科学创新等综合能力具有重要意义。

2 大学物理实验教学过程中面临的问题

（1）大学物理实验室的面积、仪器设备等硬件情况不容乐观，存在非常大的压力。实验项目中基础性实验题目偏多，探究设计性实验题目偏少；单个实验题目实验内容少，且多为观察性、验证性及基本物理量的测量；注重动手能力训练，忽视思维能力训练。

（2）由于实验课程学时有限，大学物理实验教学中主要以“教师为中心”，忽略学生的主体地位，造成的结果是老师上课对实验内容进行详细和系统讲解，学生只是简单模仿，根本达不到对学生综合能力培养的目的。老师们讲的累，学生们听的也累。

（3）实验教学内容加多，课时有限，造成教师上课时只注重理论知识地讲解。考核方式比较单一，特别是平时成绩方面，缺少多元考核，忽略学生做实验过程中的表现。

针对教学过程中存在的问题，内蒙古工业大学理学院在学校十四五规划，学科布局，新工科建设和工程认证等大背景下，从课程为本和创新导向两个方面入手，对大学物理实验教学模式进行改革。本文介绍了大学物理实验课程的改革思路，总结了我校开展的教学探索、实践和取得的效果，为提高教学效果提供一定的线索。

3 大学物理实验课程教学改革

（1）以“课程为本”的方针下，优化教学内容，拓展教学方式，完善考核方式，提高教学效果。

对现有课程教学内容进行优化，逐步提升基础实验项目的深度，加大实验内容的广度，提升设计和创新实验的比重。同时对配套教学文件（教材、教学大纲、教学设计等）进行相应修改。

在大学物理实验教学过程中增加前沿、背景、物理学史和教师科研的介绍，充分挖掘实验教学内容，加强对物理学发展史和物理学名人轶事的学习，以此來传递科学家不畏艰险，求真探索的科学精神和理想信念教育。在互联网上获取、收集、整理各类实验教学素材、课件等相关资料，结合自身特点，统一制作教学PPT课件，搜集课外阅读材料。

充分利用“物理实验课堂”微信公众平台，将电子资源上传到平台，利用微信等软件发布实验教学配套文件和信息，且留一些思考题，让学生们以带着思考题进行预习实验内容，并在微信群中进行答疑，充分利用先进技术，实现线上和线下教学互相补充。到现在为止，在“物理实验课堂”微信公众平台上发表63个相关资料，近2000人关注，为学生学习大学物理实验提供了非常好的平台。

将大学物理实验的平时成绩分为预习报告（包含实验题目、实验目的、实验仪器、实验原理和实验步骤等环节）、课堂表现（包含回答问题、实验现象和数据记录、仪器操作、整理仪器、打扫卫生等环节）、实验报告（包含数据处理、结果分析、思考题和实验心得等环节）和创新参与（重点考察大学生创新项目、相关大学生竞赛、发表文章和申请专利等方面）四部分。在实验过程中要做到求实和求真，强调无坏的实验结果，只有坏的实验态度，培养学生勇于实践，勤于探索，求真务实的科学品质。在平时成绩上实现多元考核，加大学生对物理实验的参与度，逐步转换教学中心。

（2）在“创新导向”的方针下，实行“以问题为载体，以团队为主体，以教师为主导，以网络为辅助，以探究为驱动”五位一体的教学模式，加强学生综合能力培养，尤其是创新能力方面。

经过前期的大学物理实验教学，学生已经完全掌握了基本的实验内容、设计思想和仪器操作。学生根据所学内容自己提出问题，由实验教师审核，或者没有问题时，由实验教师提出问题。在网络搜集一些关于方案设计，经过教师加工，制作成网络资源，将问题进行丰满，形成一系列的物理实验专题。

在大学物理实验教学中，发现成绩优秀者，鼓励参加物理专题研究。将所制作的资料发给有兴趣的学生，激发学生的探究兴趣。学生根据自己的兴趣对物理实验专题进行自由选题，然后自由组队。

组队学生利用“互联网+”对专题进行查资料，找依据，设计合理的实验方案。经过组员和指导教师进行讨论，确定实验方案。鼓励他们亲手搭建实验平台验证自己感兴趣的物理实验专题，引导学生仔细观察实验现象，激发灵感，思考问题本质，培养他们解决实际问题的能力、自主创新能力。根据实际情况，鼓励学生申请或参加院级、校级、自治区级和国家级大学生创新项目。

根据实验方案，学生团队对物理实验专题进行全面实施。物理实验室提供场地，仪器等一切便利条件，供学生完成物理实验专题。实验后，对实验结果进行分析和评定。如果完成目标，则进行下一步研究，否则对实验方案进行修改和完善，重新进行实验实施。

学生对所研究的物理实验专题进行总结。对完成度较好的，鼓励学生撰写研究论文，或者申请专利，或参加全国大学生物理实验竞赛。

结语

经过多年教学改革，取得了一系列较满意的结果。近年来，大学物理实验课程教师指导国家级大学生创新创业项目4项，内蒙古自治区大学生创新创业项目1项，内蒙古工业大学校级大学生创新创业项目20多项；指导学生发表科研论文10多篇；指导学生获得国家专利多项；指导学生在全国大学生物理实验竞赛上获得二等奖2项，优秀奖4项；指导学生在内蒙古工业大学“互联网+”大学生创新创业大赛上多次获奖。通过大学物理实验课程教学模式的系统改革，提高了学生们的学习兴趣，受到了学生的好评，为培养高质量复合型人才奠定坚实的基础。

参考文献：

[1] 王新顺，王本阳，张立彬. 大学物理实验中学生创新思维训练与提升[J]. 实验室研究与探索，2021， 40（2）： 244-247.

[2] 王军，王帆，沙金巧，等. 线上线下相结合的大学物理实验教学改革研究[J]. 物理与工程，2020， 30（5）： 26-31.

[3] 周珺. 以物理实验课程教改促进新工科本科生创新型人才培养的探索[J]. 大学物理实验，2020， 33（5）： 150-152.

[4] 韩晓静，王喜魁. 融合创新实验，重构物理课程，培养创新人才[J]. 大学物理实验，2020， 33（5）： 131-133.

[5] 柴一峰，刘明伟，张禹涛，等. 大学物理实验教学中“课程思政”的探索与实践[J]. 教育教学论坛，2020， 47： 55-56.

[6] 鲍德松，郑远，王业伍. 适合物理拔尖人才培养的物理实验教学模式探索[J]. 实验技术与管理，2020， 37（12）： 241-243.

[7] 鲍德松，王业伍，郑波. 探究性物理实验教学平台建设的探索[J]. 实验室研究与探索，2018， 37（9）： 252–255， 285.

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[9] 王世燕，袁顺东，张亚萍. 大学物理实验分层次教学模式的探索与实践[J]. 物理与工程，2017， 27（2）： 47–50， 55.

[10] 崔海生. 应用技术大学物理实验教学体系、内容的改革与探索[J]. 大学物理实验，2014， 27（5）： 123-125.

基金项目： 内蒙古自治区教育科学研究“十三五”规划课题（NGJGH2019095），内蒙古工业大学教学改革项目（2021239），内蒙古工业大学研究生教育教学改革项目（ YJG2020028）

作者简介： 丁昌江（ 1978—  ） ，男，内蒙古呼伦贝尔市人，博士，教授，主要从事《大学物理实验》《近代物理實验》《实验设计与数据分析》和《高电压与放电等离子体应用》等课程的教学工作和电磁场技术与应用、放电等离子体应用方面的科研工作。