何永凡， 周 紅， 李玉龍

(成都大學(xué)電子信息學(xué)院，四川成都610106)

0 引言

“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”(簡(jiǎn)稱“卓越計(jì)劃”)是貫徹落實(shí)《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010—2020年)》和《國(guó)家中長(zhǎng)期人才發(fā)展規(guī)劃綱要(2010—2020年)》的重大改革項(xiàng)目，也是促進(jìn)我國(guó)由工程教育大國(guó)邁向工程教育強(qiáng)國(guó)的重大舉措，旨在培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才，為國(guó)家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家和人才強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略服務(wù)，對(duì)促進(jìn)高等教育面向社會(huì)需求培養(yǎng)人才，全面提高工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量具有十分重要的示范和引導(dǎo)作用［1］。目前，我國(guó)開設(shè)工科專業(yè)的本科高校1003所，占本科高?？倲?shù)的90%;高等工程教育的本科在校生達(dá)到371萬人，研究生47萬人。該計(jì)劃對(duì)促進(jìn)高等教育面向社會(huì)需求培養(yǎng)人才，全面提高工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量具有重要的示范和引導(dǎo)作用。成都學(xué)院(以下簡(jiǎn)稱“我?！?是“卓越計(jì)劃”試點(diǎn)的地方應(yīng)用型本科院校之一?！白吭接?jì)劃”具有3個(gè)特點(diǎn):①行業(yè)企業(yè)深度參與培養(yǎng)過程;②學(xué)校按通用標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)工程人才;③強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力［2］?！按髮W(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程”課程是目前理工類院校普遍開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程是一門創(chuàng)新性和實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，既強(qiáng)調(diào)知識(shí)的綜合性、實(shí)用性，又強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新能力、綜合分析和解決生產(chǎn)實(shí)踐問題的能力，這也是“卓越工程師”培養(yǎng)計(jì)劃所要求的。本文分析“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程”課程的教學(xué)現(xiàn)狀，并進(jìn)一步提出相應(yīng)的改革措施。

1 “大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程”課程教學(xué)現(xiàn)狀

(1)學(xué)生的應(yīng)用能力差，創(chuàng)新意識(shí)淡薄。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)作為系統(tǒng)培訓(xùn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)方法的開端，特別強(qiáng)調(diào)應(yīng)用，但是現(xiàn)在有相當(dāng)一批學(xué)生學(xué)習(xí)很被動(dòng)，沒有養(yǎng)成實(shí)驗(yàn)動(dòng)手的習(xí)慣，所以解決實(shí)際問題沒有章法，沒有知識(shí)應(yīng)用能力，更沒有創(chuàng)新的欲望，教師教什么，學(xué)生學(xué)什么。

(2)實(shí)驗(yàn)實(shí)施問題較多。我校的各院系各專業(yè)開設(shè)相同的物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，課程設(shè)置沒有針對(duì)性，專業(yè)特點(diǎn)不突出;實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單一，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)過多，設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)較少，缺乏吸引力，不利于發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造力;教師對(duì)實(shí)驗(yàn)過程的引導(dǎo)和控制不夠，學(xué)生蒙混過關(guān)現(xiàn)象較普遍;實(shí)驗(yàn)儀器數(shù)量有限，部分學(xué)生沒有動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì);實(shí)驗(yàn)的考核體系不科學(xué)，評(píng)價(jià)的主要依據(jù)是實(shí)驗(yàn)報(bào)告，產(chǎn)生重報(bào)告，輕操作的認(rèn)識(shí)。

2 “大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程”教學(xué)改革措施

2.1 性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)與開放設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)相結(jié)合

如何在學(xué)時(shí)不變的前提下，在充分掌握主要的教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，能讓學(xué)生結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)選擇自己專業(yè)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，針對(duì)這個(gè)問題，我們將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為了性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)、開放設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。同時(shí)將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置為必做實(shí)驗(yàn)和選做實(shí)驗(yàn)，必做實(shí)驗(yàn)強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的基本技能和實(shí)驗(yàn)素質(zhì)，教師可做詳細(xì)講解，使學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)的基本步驟，為后續(xù)選做實(shí)驗(yàn)提供基礎(chǔ);選做實(shí)驗(yàn)強(qiáng)調(diào)“專業(yè)特色”和“創(chuàng)新”，由學(xué)生負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)方案的制定，實(shí)驗(yàn)步驟的完成，而教師不做詳細(xì)介紹，主要負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑O(shè)定，實(shí)驗(yàn)過程引導(dǎo)監(jiān)督以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的檢查［3］。這樣在不增加學(xué)時(shí)的前提下增加了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，也給了學(xué)生一定自主選擇權(quán)，讓學(xué)生能結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)和愛好主動(dòng)思考選題。比如針對(duì)電氣，自動(dòng)化卓越班的學(xué)生，我們保留了惠斯通電橋，示波器使用，分光計(jì)的調(diào)整等一些實(shí)現(xiàn)基本技能為目的實(shí)驗(yàn)，為該部分必做性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)外;將光電效應(yīng)，超聲聲速測(cè)量，音頻信號(hào)光纖傳輸，霍爾元件測(cè)磁場(chǎng)等能結(jié)合專業(yè)技術(shù)和特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)置為該部分的設(shè)計(jì)性的選做實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生必須按照自己的專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)完成選做實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目，把專業(yè)特征目標(biāo)所規(guī)定的具體的知識(shí)、能力和素質(zhì)要求落實(shí)到具體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中。這部分實(shí)驗(yàn)學(xué)生以模擬的工程實(shí)際為背景，通過介紹(I)接受(T)應(yīng)用(U)，讓學(xué)生從不知道到知道，從知道到理解，從理解到應(yīng)用，從應(yīng)用到分析評(píng)價(jià)，從分析評(píng)價(jià)到創(chuàng)造，完成專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的矩陣，讓學(xué)生在實(shí)踐中去發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，得到書本上沒有的知識(shí)。［5］

2.2 不斷拓展課程的空間和時(shí)間

“卓越計(jì)劃”的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程按計(jì)劃和教學(xué)進(jìn)度在課堂進(jìn)行教學(xué)，但對(duì)學(xué)生工程能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)不應(yīng)局限于教室?？梢酝ㄟ^利用多種空間、不同的時(shí)間進(jìn)行，我們從這方面入手，這部分實(shí)驗(yàn)不設(shè)固定內(nèi)容，優(yōu)先邀請(qǐng)高年級(jí)學(xué)生做報(bào)告，介紹他們?cè)诖髮W(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目和畢業(yè)設(shè)計(jì)中和大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)有關(guān)聯(lián)的內(nèi)容，發(fā)揮高低年級(jí)學(xué)生之間的易交流、易接受的榜樣作用。再補(bǔ)充以教師科研講座，介紹實(shí)驗(yàn)知識(shí)在科研中的應(yīng)用，列舉一些與學(xué)生的專業(yè)或?qū)I(yè)知識(shí)相聯(lián)系的物理原理和實(shí)驗(yàn)技術(shù)。如在做“霍爾元件測(cè)磁場(chǎng)”實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以對(duì)霍爾元件已發(fā)展為品種多樣的磁傳感器產(chǎn)品族的應(yīng)用作一些介紹。如:霍爾加速度傳感器，以測(cè)量汽車行駛時(shí)的縱向和橫向的加速度，霍爾壓力傳感器和微位移傳感器等，做“超聲聲速測(cè)量”實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以將空氣中聲速、引入到液體、固體中的聲速測(cè)量。將邁克爾遜干涉儀的應(yīng)用領(lǐng)域拓展到測(cè)量玻璃的折射率，融入光電技術(shù)測(cè)量微小位移量的相關(guān)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中去，以提高測(cè)量精度和拓寬應(yīng)用范圍。不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)合了不同的應(yīng)用，讓學(xué)生提前接住到與自己專業(yè)相關(guān)的物理原理和技術(shù)，使學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)知識(shí)在將來的工程應(yīng)用有更深入的認(rèn)識(shí)［5］。利用多種空間、不同的時(shí)間舉辦各樣的科創(chuàng)興趣小組，例如可以對(duì)廢舊儀器拆裝并進(jìn)行修理、或組合成新的實(shí)驗(yàn)器具。促進(jìn)學(xué)生進(jìn)一步理解和了解儀器的設(shè)計(jì)和工作原理，提高學(xué)生動(dòng)手能力。并組織學(xué)生開展知識(shí)技能競(jìng)賽，把學(xué)科競(jìng)賽作為實(shí)踐創(chuàng)新的有效載體，挑選一些有興趣和有潛力的學(xué)生參加一些大學(xué)生課外科技作品競(jìng)賽，通過競(jìng)賽提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力［8］。

2.3 采用“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”教學(xué)方法

專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的矩陣采用介紹(I)接受(T)應(yīng)用(U)是獲得某一知識(shí)或能力的具體的三個(gè)環(huán)節(jié)，而“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”是實(shí)現(xiàn)矩陣的最好的一種教學(xué)方法，適用于學(xué)習(xí)操作類的知識(shí)和技能?！叭蝿?wù)驅(qū)動(dòng)”在教學(xué)過程中，將教學(xué)內(nèi)容圍繞著若干個(gè)實(shí)際問題展開，每個(gè)實(shí)際問題分配一個(gè)專門單元來解決，每個(gè)單元又分解成若干個(gè)任務(wù)。任務(wù)是教師制定、學(xué)生完成的，學(xué)生通過任務(wù)訓(xùn)練學(xué)習(xí)知識(shí)，所有任務(wù)完成后，通過任務(wù)組裝掌握應(yīng)用［10］。

為了加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)過程控制引導(dǎo)，完成專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的矩陣的三個(gè)環(huán)節(jié)。目前“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”教學(xué)在我校開放設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的研究性學(xué)習(xí)活動(dòng)中全面采用，我們將實(shí)驗(yàn)過程分為幾個(gè)階段。

(1)確立實(shí)驗(yàn)研究“任務(wù)”，選好課題。選題既要兼顧本學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)，又要考慮到學(xué)生的年齡特點(diǎn)和身心發(fā)展特征，讓每個(gè)學(xué)生都能在適合自己發(fā)展水平的范圍內(nèi)得到發(fā)展。以學(xué)生已經(jīng)掌握的基本知識(shí)為前提，突出綜合性、探索性和創(chuàng)造性的特點(diǎn)創(chuàng)建一個(gè)實(shí)驗(yàn)任務(wù);比如:(將邁克爾遜干涉儀的應(yīng)用拓展為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，把測(cè)量玻璃的折射率為實(shí)驗(yàn)課題的任務(wù):根據(jù)玻璃加入一條光路中產(chǎn)生光程差，造成中央條紋發(fā)生位移，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，測(cè)量玻璃折射率);

(2)學(xué)生根據(jù)已定的課題和所學(xué)的知識(shí)收集查閱相關(guān)資料，寫一份課題預(yù)案，(如用邁克爾遜干涉儀測(cè)量玻璃折射率實(shí)驗(yàn)原理，理論計(jì)算公式，研究測(cè)量的方法)，指導(dǎo)老師根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整，協(xié)助同學(xué)提供完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)的條件;指導(dǎo)學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)中要解決的問題或要測(cè)定的指標(biāo)，明確實(shí)驗(yàn)思路，實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)方法，完善實(shí)驗(yàn)方案;

(3)學(xué)生根據(jù)自己設(shè)計(jì)任務(wù)要求和實(shí)驗(yàn)條件，組合出基本的實(shí)驗(yàn)裝置流程，學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后，教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)類型確定講解內(nèi)容(僅強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)要求和注意事項(xiàng))，之后由學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案以小組為單位獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，教師檢查確認(rèn)。在這一過程中，教師對(duì)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行監(jiān)控，并對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)作風(fēng)和科學(xué)態(tài)度，測(cè)定的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行打分。

(4)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精確度和誤差來源進(jìn)行分析與討論，寫出任務(wù)總結(jié)報(bào)。開放設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的研究性學(xué)習(xí)在一定程度上擺脫了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)受到的各種限制，指導(dǎo)教師擁有較多的決定權(quán)，學(xué)生有較多的選擇權(quán)，因而教學(xué)方式及手段更靈活，彌補(bǔ)了在能力培養(yǎng)方面的種種不足。通過此活動(dòng)讓學(xué)生在研究中實(shí)現(xiàn)工程能力和創(chuàng)新能力，具體體現(xiàn)是四會(huì):會(huì)思考、會(huì)運(yùn)用、會(huì)借鑒、會(huì)查資料［12］。

2.4 按照專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃方案構(gòu)造設(shè)計(jì)性試驗(yàn)平臺(tái)

我校各理工科院系積極制定各自專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的培養(yǎng)計(jì)劃方案，作為學(xué)校不可或缺的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)，我們可以為各專業(yè)的學(xué)生提供設(shè)計(jì)性試驗(yàn)的平臺(tái)［14］，比如:(機(jī)械專業(yè)的學(xué)生可以力學(xué)的物理試驗(yàn)儀器的改進(jìn)方面展示自己的專業(yè)，而電氣自動(dòng)化的學(xué)生則在光學(xué)與電磁學(xué)試驗(yàn)儀器的改進(jìn)方面一展身手，而物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以為軟件專業(yè)的學(xué)生提供實(shí)踐平臺(tái))。

2.5 多樣性的實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)定方式，促進(jìn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ奶岣?/h3>

建立合理科學(xué)、準(zhǔn)確有效、具有可操作性的考評(píng)辦法和考核制度，發(fā)揮考核對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的推動(dòng)作用，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，是提高物理實(shí)驗(yàn)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。為了避免學(xué)生產(chǎn)生了“重報(bào)告，輕操作”的現(xiàn)象，真實(shí)反映學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?chuàng)新能力，實(shí)驗(yàn)考核可以采取多種考核方式相結(jié)合的綜合評(píng)定方法，考核方式主要有:日常性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)考查，包括預(yù)習(xí)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告三個(gè)部分，占總成績(jī)的(60%)，，綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目小論文的成績(jī)?cè)u(píng)定(40%)。綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)小論文，根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案的可行性和創(chuàng)新性、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的正確性和小論文的規(guī)范性等要素進(jìn)行集體講評(píng)和考核。由于考評(píng)方案具有多樣化特點(diǎn)，即兼顧了學(xué)生的三基的訓(xùn)練，同時(shí)也給學(xué)生提供了廣闊的思考空間和自由度［15］。

3 結(jié)語

“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程”課程具有很強(qiáng)的綜合性和實(shí)踐性，應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考，自主分析問題，解決問題的能力，才能真正使學(xué)生掌握該門課程，才能實(shí)現(xiàn)“卓越計(jì)劃”的主要目標(biāo):那就是面向工業(yè)界、面向世界、面向未來，培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才。

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