秦平力　余雪里　馬良

關(guān)鍵詞 新工科;大學(xué)物理實(shí)驗(yàn);工程素養(yǎng);創(chuàng)新能力;“雙線”混融

2017年被稱為“新工科”元年，復(fù)旦共識(shí)、天大行動(dòng)、北京指南在半年間陸續(xù)形成，奏響了我國新工科教育改革的序曲[1-3]。2019年4月29日，教育部“六卓越一拔尖”計(jì)劃2.0大會(huì)中提出“立足新時(shí)代，大力發(fā)展新工科、新農(nóng)科，提升新內(nèi)涵，強(qiáng)化質(zhì)量效果，建設(shè)高水平本科教育”的目標(biāo)[4]。新工科建設(shè)一方面要求高等教育應(yīng)該授人以漁，另一方面要求培養(yǎng)綜合創(chuàng)新型人才。目前，我國正在實(shí)施“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展” “中國制造 2025” “一帶一路”等重大戰(zhàn)略，高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)對(duì)高等教育提出了新要求。在這一背景下，地方院校要根據(jù)上述國家戰(zhàn)略需求，創(chuàng)新思維方式[5]，倡導(dǎo)學(xué)科交叉、專業(yè)融合，跨界整合，在知識(shí)傳承的基礎(chǔ)上，注重培養(yǎng)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)能力、系統(tǒng)分析能力、交叉融合能力和創(chuàng)造創(chuàng)新能力[6]，以及具有較強(qiáng)行業(yè)背景知識(shí)和工程實(shí)踐能力，能夠勝任行業(yè)技術(shù)與社會(huì)發(fā)展需求的應(yīng)用型工程技術(shù)人才。

我校是以“化工”為主要特色的一所工科院校，按照“立足湖北，輻射全國，服務(wù)化工行業(yè)和區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展”的辦學(xué)定位以及不斷深化以“三實(shí)一創(chuàng)”（實(shí)訓(xùn)、實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、創(chuàng)新）為核心的“兩型兩化”（創(chuàng)新型、復(fù)合型、工程化、國際化）的人才培養(yǎng)模式改革?！洞髮W(xué)物理實(shí)驗(yàn)》是面向理、工科開設(shè)的必修通識(shí)課。學(xué)生的工程知識(shí)、工程思維、工程設(shè)計(jì)、工程實(shí)踐、工程創(chuàng)造和工程管理等工程素養(yǎng)的培養(yǎng)離不開《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》等課程的支撐。

為適應(yīng)新形勢下應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需求，很多學(xué)校打破大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)原有教學(xué)傳統(tǒng)，不斷地嘗試新教學(xué)模式[7，8]，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)以培養(yǎng)學(xué)生能力為核心，建立多層次物理實(shí)驗(yàn)課程體系和多元化教學(xué)模式[9];浙江農(nóng)業(yè)大學(xué)建立基于MOOCs的“網(wǎng)絡(luò)課程+面授+課后討論”物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，以達(dá)到充分利用學(xué)生碎片化學(xué)習(xí)時(shí)間，豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣[10];湖北汽車工業(yè)學(xué)院利用創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育理念探索大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)規(guī)律[11];天津理工大學(xué)和中國民航大學(xué)以學(xué)科特色為抓手，構(gòu)建以學(xué)習(xí)者為中心，開啟應(yīng)用型工程能力培養(yǎng)為目的，不斷探索，初步形成了具有自身特色的工科基礎(chǔ)物理教學(xué)模式[12]，在教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容和考核方式等方面進(jìn)行了革新，并取得了不錯(cuò)的成效。東南大學(xué)和上海交通大學(xué)以在線開放實(shí)驗(yàn)課程為抓手，對(duì)課程資源進(jìn)行改進(jìn)，增加了小動(dòng)畫、改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)操作微視頻、開發(fā)了與課程內(nèi)容相應(yīng)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，開展預(yù)備性物理實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)中學(xué)物理基礎(chǔ)到大學(xué)物理課程的銜接，激發(fā)了他們對(duì)物理知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣[13， 14]，提高了科學(xué)文化素質(zhì)，培養(yǎng)了科學(xué)實(shí)踐精神。

1 工程素養(yǎng)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)過程面臨的問題

目前，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)提升學(xué)生的工程素養(yǎng)和創(chuàng)新能力的過程中，面臨諸多困境，主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：首先，物理理論性較強(qiáng)，在“3+1+2”新的高考改革背景下，部分學(xué)生在高中階段沒有選學(xué)物理，而選學(xué)物理的學(xué)生也未進(jìn)行全方位物理實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練，且實(shí)驗(yàn)教學(xué)停留在“紙”或“黑板”上，導(dǎo)致工程素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)達(dá)成度低;其次，教學(xué)內(nèi)容、方法及評(píng)價(jià)體系等與“新工科”脫節(jié)，導(dǎo)致知識(shí)點(diǎn)與工程實(shí)際問題難結(jié)合;最后，課前因預(yù)習(xí)不充分，難以理清物理原理，產(chǎn)生畏難情緒;課中又過分依賴教師，缺乏主動(dòng)學(xué)習(xí)意識(shí);課后則對(duì)知識(shí)體系一知半解，導(dǎo)致創(chuàng)新能力不足。

2 課程改革與實(shí)踐

針對(duì)上述問題，不斷探索與實(shí)踐，形成以“理論知識(shí)內(nèi)化、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰μ嵘⒐こ趟仞B(yǎng)發(fā)展”為目標(biāo)，以“教學(xué)內(nèi)容重構(gòu)、平臺(tái)建設(shè)創(chuàng)新、評(píng)價(jià)體系完善”為載體，以“提升教師教學(xué)創(chuàng)新意識(shí)和能力”為支撐，以“融合現(xiàn)代化信息技術(shù)”為手段的“四位一體”課程改革思路（見圖1），不斷地開展“課內(nèi)+課外”“課堂+現(xiàn)場”“線上+線下”和“平時(shí)+期末”在內(nèi)的系列課程改革。

2.1 課程體系重構(gòu)

1） “分塊、分類、分階”組建第一課堂

根據(jù)學(xué)校學(xué)季制的要求，在大學(xué)物理理論課分成力學(xué)、電磁、光學(xué)、熱學(xué)與近代四個(gè)模塊的基礎(chǔ)上，將實(shí)驗(yàn)課分工科、理科和文管三類;根據(jù)內(nèi)容難易，再分為基礎(chǔ)、綜合、設(shè)計(jì)與創(chuàng)新“四階”，組建第一課堂[15]。

以仿真實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、科技活動(dòng)、各類競賽等為第二課堂（見圖2）。

2） 重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容

省級(jí)物理教學(xué)團(tuán)隊(duì)由3個(gè)省級(jí)一流課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)和省級(jí)物理教學(xué)示范中心（以下簡稱中心）組成。不斷更新教學(xué)內(nèi)容、加強(qiáng)教材建設(shè)。

教學(xué)團(tuán)隊(duì)精心制作實(shí)驗(yàn)“微課”視頻，上線“優(yōu)學(xué)院”平臺(tái)，形成穩(wěn)定豐富教學(xué)的課程資源。深挖“課程思政”素材。融“思政”素材，如：物理學(xué)家的故事（含有愛國情懷、民族自豪感與自信心、拼搏與奉獻(xiàn)精神、不貪圖功名利祿）、物理定理和現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)（含有勇于創(chuàng)新、不畏權(quán)威、鍥而不舍）、物理實(shí)驗(yàn)操作（含有誠實(shí)守信、團(tuán)結(jié)協(xié)作、愛護(hù)公共財(cái)產(chǎn)與安全、維護(hù)實(shí)驗(yàn)室衛(wèi)生、遵守實(shí)驗(yàn)室紀(jì)律、損壞儀器勇于擔(dān)當(dāng)?shù)木瘢?、與教學(xué)有關(guān)的社會(huì)重大公共事件（如新冠病毒、波音737MAX 停飛等）及科技前沿重大進(jìn)展（或成果與戰(zhàn)略）等于實(shí)驗(yàn)課程之中，深挖實(shí)驗(yàn)教學(xué)亮點(diǎn)與特色，拓展教學(xué)內(nèi)容的廣度和深度，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)課與生活、社會(huì)發(fā)展和科技進(jìn)步的聯(lián)系，調(diào)動(dòng)學(xué)生內(nèi)在潛力，實(shí)現(xiàn)社會(huì)主義核心價(jià)值觀引領(lǐng)。

創(chuàng)建了雙語實(shí)驗(yàn)室，增加雙語實(shí)驗(yàn)。雙語實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生們課前完成全英文的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)室的板書為全英文，還在教室放置一些與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的全英文背景知識(shí)，主要實(shí)驗(yàn)儀器和部件的名稱也用英文標(biāo)注出來，營造英文實(shí)驗(yàn)環(huán)境。在實(shí)驗(yàn)課堂上老師用英文講授實(shí)驗(yàn)的目的、原理、實(shí)驗(yàn)方法、取得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的要求，僅在講授關(guān)鍵詞時(shí)用中文解釋，加深對(duì)關(guān)鍵單詞的理解和記憶，英文講授的比例可達(dá)到80%。物理實(shí)驗(yàn)的雙語教學(xué)既能提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，又能使學(xué)生提前接觸專業(yè)外語，對(duì)學(xué)生有較好的激勵(lì)作用，教學(xué)效果良好。拓展國際視野，增強(qiáng)雙語教學(xué)軟實(shí)力。

依托虛擬現(xiàn)實(shí)、多媒體、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)，增開仿真實(shí)驗(yàn)，打破時(shí)空限制，豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的形式，降低實(shí)驗(yàn)儀器損壞率。在《塞曼效應(yīng)》實(shí)驗(yàn)中，通過實(shí)驗(yàn)前的虛擬實(shí)驗(yàn)，有效降低了實(shí)驗(yàn)難度，提高學(xué)生學(xué)習(xí)近代物理實(shí)驗(yàn)的興趣。在《液體表面張力系數(shù)的測定》實(shí)驗(yàn)中，虛實(shí)結(jié)合讓學(xué)生真切感受到一個(gè)實(shí)驗(yàn)的多種實(shí)現(xiàn)方式。利用原理實(shí)現(xiàn)方式的相似性，有效降低力敏傳感器的損壞率。在基礎(chǔ)、綜合、設(shè)計(jì)與創(chuàng)新“四階”基礎(chǔ)上，分層次呈現(xiàn)仿真實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新原動(dòng)力。

利 用計(jì)算機(jī)技術(shù)把實(shí)驗(yàn)設(shè)備、教學(xué)內(nèi)容、教師指導(dǎo)和學(xué)生操作有機(jī)地融為一體，特別注意開發(fā)非理想化實(shí)驗(yàn)條件的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并利用計(jì)算機(jī)對(duì)結(jié)果深入分析研究，對(duì)比較復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理借助計(jì)算機(jī)技術(shù)，以便更快找尋和分析誤差產(chǎn)生原因。

3） 創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)組建第二課堂

創(chuàng)新組建綜合實(shí)驗(yàn)室，讓其成為學(xué)生科技活動(dòng)、完成畢業(yè)論文、物理實(shí)驗(yàn)競賽、電子設(shè)計(jì)大賽、挑戰(zhàn)杯競賽等作品的場所，組建具有特色的第二課堂基地。通過征集項(xiàng)目，誠聘有經(jīng)驗(yàn)教師，設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的項(xiàng)目。利用中心已有的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，如：光學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)（可組合20多個(gè)實(shí)驗(yàn)，可以自主設(shè)計(jì)對(duì)微位移、壓力、溫度等物理量進(jìn)行測量），讓學(xué)生對(duì)已開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行改進(jìn)、獨(dú)立探索，培養(yǎng)學(xué)生的研究、創(chuàng)新能力。

依托學(xué)院完整的學(xué)科體系和在光電、信息等方面的科研優(yōu)勢建立了自由設(shè)計(jì)和研究平臺(tái)，充分實(shí)現(xiàn)院內(nèi)資源整合，加強(qiáng)教學(xué)與科研的結(jié)合，擴(kuò)大了創(chuàng)新性、研究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)范圍。

部分創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目來自于其他學(xué)院（如：機(jī)械學(xué)院、電氣學(xué)院以及工程實(shí)踐中心等），實(shí)現(xiàn)校內(nèi)資源充分整合。同時(shí)，還能夠結(jié)合企業(yè)實(shí)際需求以及校內(nèi)專業(yè)需求進(jìn)行自研自制，并將創(chuàng)新成果產(chǎn)品化，延長了實(shí)驗(yàn)儀器的使用壽命又節(jié)約了辦學(xué)成本，同時(shí)也加強(qiáng)了校企合作。

在教師指導(dǎo)下，以課外科技活動(dòng)的方式在全天開放的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室完成，學(xué)生提交研究報(bào)告、論文、專利等作為考核依據(jù)，全方位激發(fā)校內(nèi)外學(xué)生的科研興趣和實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。

4） 融合現(xiàn)代化信息技術(shù)

基于學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)資源、社交媒體平臺(tái)（QQ 群和微信等）、學(xué)生手機(jī)和電腦等網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備，建立大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)網(wǎng)上平臺(tái)，建設(shè)獨(dú)具特色的教學(xué)管理系統(tǒng)，構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)境下《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》教課程師生交流互動(dòng)平臺(tái)系統(tǒng)（如圖2所示），解決教師之間、學(xué)生之間和師生之間互動(dòng)討論不暢的問題。利用“優(yōu)學(xué)院”平臺(tái)，進(jìn)行預(yù)備性知識(shí)與能力訓(xùn)練，強(qiáng)化基礎(chǔ)通識(shí)教育，彌補(bǔ)高中生物理基礎(chǔ)知識(shí)與實(shí)驗(yàn)技能不足。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)與實(shí)際教學(xué)混融，合理分配于教學(xué)過程中，實(shí)現(xiàn)課前有前測、課間診斷和課后思考與反饋。建設(shè)學(xué)生預(yù)約系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生“自由約課”和成績信息化管理。利用社交媒體平臺(tái)、移動(dòng)終端等實(shí)現(xiàn)師生、生生及時(shí)互動(dòng)、診斷、反饋、調(diào)節(jié)與激勵(lì)，實(shí)施互動(dòng)式教學(xué)。

5） 完善評(píng)價(jià)體系

樹立“以平時(shí)考核為主，期末考試為輔”的評(píng)價(jià)理念，狠抓平時(shí)訓(xùn)練，注重實(shí)驗(yàn)過程。以平時(shí)考核為主、期末考試為輔，創(chuàng)建“平時(shí)+期末+創(chuàng)新”課程全過程覆蓋的考核改革。

優(yōu)化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。課前要求預(yù)習(xí)，課堂簽到+數(shù)據(jù)留存簽字+現(xiàn)場評(píng)分，課后認(rèn)真批改+重點(diǎn)糾錯(cuò)，課外加強(qiáng)興趣培養(yǎng);出勤率和實(shí)驗(yàn)報(bào)告保持傳統(tǒng)做法;實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告不要求機(jī)械抄寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告中實(shí)驗(yàn)原理，對(duì)較長較復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)原理，要求學(xué)生在理解的基礎(chǔ)上提取精華;增加線上“微課”視頻觀看及相關(guān)預(yù)備作業(yè)納入成績考核;在現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)操作考核中，增加了學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)的時(shí)間與獨(dú)立實(shí)驗(yàn)的程度等考核指標(biāo)，重視實(shí)驗(yàn)完成的獨(dú)立性、速度、數(shù)據(jù)獲取的準(zhǔn)確性等的綜合評(píng)定;“實(shí)驗(yàn)報(bào)告”部分的成績采用傳統(tǒng)考核方式計(jì)分?！皩?shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)+實(shí)驗(yàn)操作”+“實(shí)驗(yàn)報(bào)告”兩部成績以各占50%權(quán)重，得出一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的綜合成績。實(shí)驗(yàn)報(bào)告總結(jié)與小結(jié)部分，必須體現(xiàn)“課程思政”成績，具體由老師根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況決定。多個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的平均成績就是平時(shí)實(shí)驗(yàn)成績。

強(qiáng)調(diào)實(shí)踐性評(píng)價(jià)。將最后一次實(shí)驗(yàn)單獨(dú)拿出來，老師不指導(dǎo)、不講解，學(xué)生現(xiàn)場獨(dú)立操作、數(shù)據(jù)處理，最后完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，全面考核學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。這作為實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場考試。

強(qiáng)化創(chuàng)新能力評(píng)價(jià)。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)就是讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)室所開設(shè)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，自主選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及實(shí)驗(yàn)儀器完成實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)成績評(píng)價(jià)以小論文（含“課程思政”）的方式進(jìn)行，可依據(jù)這一階段的成果（如：論文、專利或競賽成果等）。

實(shí)驗(yàn)成績評(píng)價(jià)注重實(shí)用、可操作性。在不同學(xué)習(xí)階段，有所側(cè)重。

第一階段實(shí)驗(yàn)的第一學(xué)期：采用平時(shí)成績（所做實(shí)驗(yàn)的平均）占70%，考試（為現(xiàn)場完成實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理）成績占25%，實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新報(bào)告占5%;

第一階段實(shí)驗(yàn)的第二學(xué)期：采用平時(shí)成績（所做實(shí)驗(yàn)的平均）占70%，考試（為現(xiàn)場完成實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理）成績占20%，實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新報(bào)告占10%;

激勵(lì)性評(píng)價(jià)：對(duì)成績較好且有追求的學(xué)生，可以開放近代物理實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生延伸知識(shí)層次，這一部分成績以獎(jiǎng)勵(lì)的形式對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)定，所得到的分?jǐn)?shù)可以直接加入大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的總評(píng)成績，這就是實(shí)驗(yàn)“拓展追加分”。

最終形成“實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)（含線上預(yù)習(xí)）+實(shí)驗(yàn)報(bào)告”+“實(shí)驗(yàn)操作”+“現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)考試”+“創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)”+“課程思政”+“拓展追加分”等多樣化成績評(píng)價(jià)體系。

2.2 提升教師教學(xué)創(chuàng)新意識(shí)和能力

組建由學(xué)科專家領(lǐng)銜，理論課教師、實(shí)驗(yàn)教師、實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員、企業(yè)兼職導(dǎo)師構(gòu)成工程實(shí)踐教學(xué)團(tuán)隊(duì)，堅(jiān)持“老帶新”教師培養(yǎng)模式;鼓勵(lì)教師參加各類教學(xué)比賽，提升教師課堂教學(xué)創(chuàng)新意識(shí)。

加強(qiáng)“雙師型”教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)。鼓勵(lì)教師指導(dǎo)學(xué)生參加學(xué)科競賽，帶領(lǐng)學(xué)生到企業(yè)進(jìn)行專業(yè)認(rèn)知實(shí)踐;定期選派教師深入企業(yè)一線，參與產(chǎn)品研發(fā);引入來自企業(yè)生產(chǎn)工作經(jīng)驗(yàn)的高水平教師。提升教師課堂教學(xué)工程實(shí)踐意識(shí)。鼓勵(lì)教師海外開展科學(xué)研究，提升教師國際化視野。

2.3 分學(xué)段組織教學(xué)，提升工程素養(yǎng)

采取師生一對(duì)一指導(dǎo)、掛圖、思維導(dǎo)圖、實(shí)驗(yàn)簡介、同伴學(xué)習(xí)、線上（占35% 學(xué)時(shí)）與線下（占65%學(xué)時(shí)）混融等方式組織教學(xué)（見圖3）。

1） 預(yù)備知識(shí)學(xué)段

理論知識(shí)學(xué)習(xí)以線上+線下混合式為主開展理論知識(shí)強(qiáng)化。實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)以線上教學(xué)為主。利用“微課”視頻開展預(yù)備知識(shí)、基本實(shí)驗(yàn)技能等方面培訓(xùn)，拓寬學(xué)生知識(shí)面。先讓學(xué)生查閱相關(guān)實(shí)驗(yàn)書籍，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模畬?shí)驗(yàn)原理，確定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、步驟及數(shù)據(jù)表格。學(xué)生間進(jìn)行充分討論，也可與教師溝通、也可提前去實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場了解，有效地解決學(xué)生實(shí)驗(yàn)前產(chǎn)生困惑與畏難情緒，讓他們順利地完成實(shí)驗(yàn)前測試和預(yù)習(xí)報(bào)告。

課堂教學(xué)以線下教學(xué)為主。課堂教學(xué)控制在10～20分鐘，融入“思政”元素，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和家國情懷。

2） 能力實(shí)訓(xùn)學(xué)段

突出物理專業(yè)“三基”，即掌握基本理論，學(xué)好基礎(chǔ)知識(shí)，掌握基本技能和方法，為良好的專業(yè)素養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。

實(shí)驗(yàn)操作以學(xué)生獨(dú)立實(shí)驗(yàn)為主、老師現(xiàn)場指導(dǎo)為輔。這一階段前30分鐘，讓學(xué)生自主操作、理解與內(nèi)化，并進(jìn)行現(xiàn)場檢測，診斷學(xué)習(xí)成效。30分鐘后，老師根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作情況進(jìn)行必要的指導(dǎo)。要淡化教師指導(dǎo)，以教材、儀器說明書及相關(guān)視頻為主體，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立自主探究的能力。這一階段要對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)完成獨(dú)立性、速度和數(shù)據(jù)獲取的正確性進(jìn)行現(xiàn)場評(píng)價(jià)?，F(xiàn)場評(píng)價(jià)以一個(gè)實(shí)驗(yàn)班（30人左右）為考核單元，其中實(shí)驗(yàn)獨(dú)立性占這部分成績的約30%，獲取數(shù)據(jù)速度占約20%，獲取數(shù)據(jù)正確性占約50%，這個(gè)比例由主講教師決定。不同的實(shí)驗(yàn)，這些考核成績的占比有所調(diào)整。

實(shí)驗(yàn)報(bào)告以學(xué)生獨(dú)立為主。在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成過程中，特別要求實(shí)驗(yàn)報(bào)告的邏輯性與嚴(yán)密性，實(shí)驗(yàn)方案合理性、實(shí)驗(yàn)步驟可操作性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析可靠性與可信性。并利用師生交流平臺(tái)，及時(shí)答疑解惑，要求總結(jié)實(shí)驗(yàn)過程中的得與失。

3） 創(chuàng)新發(fā)展學(xué)段

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)主要采取一對(duì)一交流，學(xué)生利用創(chuàng)新平臺(tái)進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)、科技實(shí)踐及各種競賽。以研究報(bào)告、論文、專利、競賽成果等作為考核依據(jù);通過現(xiàn)場答辯形式，考查學(xué)生工程創(chuàng)新能力，挑選具有工程素養(yǎng)較高且有興趣的同學(xué)參與教師實(shí)驗(yàn)儀器開發(fā)團(tuán)隊(duì)，著重訓(xùn)練他們制作實(shí)驗(yàn)儀器、申報(bào)書撰寫，團(tuán)隊(duì)分工協(xié)作及問題處理等方面的能力。

如果開發(fā)產(chǎn)品成熟，向?qū)W校團(tuán)委、創(chuàng)新創(chuàng)學(xué)院推薦，進(jìn)入學(xué)校孵化大樓，培育相關(guān)的企業(yè)公司。實(shí)現(xiàn)全流程、分類地對(duì)學(xué)生工程能力進(jìn)行培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)工程創(chuàng)新能力質(zhì)的飛躍。

3 課程改革與實(shí)踐的成果及推廣應(yīng)用

1） 人才工程素養(yǎng)提升顯著

開展“線上”與“線下”一體化教學(xué)模式，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量得到大幅度提高。近兩年全校理工科大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)成績分布近似正態(tài)分布（見圖4）。春季成績低于秋季成績，這是由于春季是學(xué)生剛剛接觸物理實(shí)驗(yàn)，還不熟悉實(shí)驗(yàn)規(guī)則和實(shí)驗(yàn)方法。近90%的學(xué)生成績分?jǐn)?shù)集中于70～89.9分?jǐn)?shù)段內(nèi)，表明實(shí)驗(yàn)開設(shè)難易程度合適。高分段的學(xué)生占比逐年提高，表明實(shí)驗(yàn)課改的效果良好。春季平均成績提高3.7分，秋季平均成績提高7.3分（見表1）。學(xué)生的評(píng)教成績提高6.5分。每年網(wǎng)上選課人數(shù)不斷增加，特別在新冠疫情期間發(fā)揮了重要作用。5年來，獲批“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目國家級(jí)6項(xiàng)、省級(jí)10項(xiàng)，校長基金28項(xiàng)，競賽獎(jiǎng)獲國家級(jí)23項(xiàng)、省級(jí)35項(xiàng);專利申請(qǐng)34項(xiàng)，授權(quán)14項(xiàng)。對(duì)工程素養(yǎng)較高的學(xué)生，積極鼓勵(lì)其與老師一起合作開發(fā)實(shí)驗(yàn)儀器。如果產(chǎn)品成熟，向?qū)W校團(tuán)委、創(chuàng)新創(chuàng)學(xué)院推薦，讓學(xué)生創(chuàng)新能力及工程素養(yǎng)獲得極大地提高。

2） 提升了教師業(yè)務(wù)水平

中心教師獲省、校級(jí)名師稱號(hào)各1人，省級(jí)優(yōu)秀教師2人;青年教師講課比賽獲得校一等獎(jiǎng)3項(xiàng)，省級(jí)優(yōu)秀獎(jiǎng)1項(xiàng)，特別是青年教師講課比賽取得全國一等獎(jiǎng)的歷史性突破;獲批省級(jí)教研項(xiàng)目5項(xiàng)，校級(jí)16項(xiàng);獲省級(jí)教學(xué)成果獎(jiǎng)2項(xiàng)，校級(jí)特等獎(jiǎng)1項(xiàng)，校級(jí)一等獎(jiǎng)3項(xiàng)、二等獎(jiǎng)2項(xiàng)、三等獎(jiǎng)1項(xiàng);6人獲?！鞍偌褜?dǎo)師”;從國內(nèi)外企業(yè)引入博士2名。

3） 推動(dòng)了課程、平臺(tái)與專業(yè)建設(shè)

制作41個(gè)微課，特別在新冠疫情期間發(fā)揮了重要作用，豐富課程資源;主編教材10部，2014年出版的兩本教材分別獲得校優(yōu)秀教材三等獎(jiǎng)和二等獎(jiǎng);《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》和《大學(xué)物理》都成功獲批省級(jí)一流課程和省級(jí)精品課程;獲批省級(jí)教學(xué)示范中心、省級(jí)物理教學(xué)團(tuán)隊(duì)、省級(jí)優(yōu)秀基層教學(xué)組織、校先進(jìn)基層黨組織、先進(jìn)集體和優(yōu)秀實(shí)驗(yàn)室等稱號(hào)。支撐全校15個(gè)學(xué)院、9大類，60個(gè)專業(yè)的建設(shè)，其中，一流本科專業(yè)立項(xiàng)建設(shè)國家級(jí)7個(gè)、省級(jí)9個(gè);通過工程教育專業(yè)認(rèn)證4個(gè)。

4） 擴(kuò)大了社會(huì)影響

學(xué)生評(píng)教成績提高顯著，如2020年春季相對(duì)于2018年春季提高了6.5分。學(xué)生在評(píng)教系統(tǒng)里說：“老師授課的方式非常適合我們”。本課程教學(xué)體系改革得到校內(nèi)督導(dǎo)專家、校外同行專家的高度評(píng)價(jià)。中心接待來自武漢大學(xué)、湖北汽車工業(yè)學(xué)院等單位參觀學(xué)習(xí)。中心承辦了省級(jí)實(shí)驗(yàn)?zāi)陼?huì)，在全國性大會(huì)上進(jìn)行了成果交流，得到與會(huì)人員的好評(píng)。研發(fā)300多套創(chuàng)新儀器用于本校實(shí)驗(yàn)教學(xué)。其中，與光馳科技有限公司聯(lián)合開發(fā)的“靜電場描繪實(shí)驗(yàn)儀”已在全國推廣100套。產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。所編教材發(fā)行量超14萬冊，全國20多個(gè)省市自治區(qū)的高校圖書館收藏，并向海外推介。

4 結(jié)語

課程團(tuán)隊(duì)響應(yīng)中國制造2025等國家戰(zhàn)略，針對(duì)當(dāng)前大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)痛點(diǎn)，依據(jù)各專業(yè)的特點(diǎn)與需求，充分整合校內(nèi)資源，構(gòu)建互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下基礎(chǔ)物理課程體系及師生交流互動(dòng)平臺(tái);深挖“思政”，加強(qiáng)企業(yè)合作，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè);在分塊、分類、分階的基礎(chǔ)上，以“學(xué)科交叉、學(xué)創(chuàng)融合、學(xué)段貫通、國際視野”作為切入點(diǎn)，開展“課內(nèi)+課外”“課堂+現(xiàn)場”“線上+線下”“平時(shí)+期末”的課程改革，打造了一支“理論實(shí)踐工程”融合的師資隊(duì)伍，構(gòu)成“理論課堂實(shí)驗(yàn)實(shí)踐大賽創(chuàng)新”協(xié)同育人模式，夯實(shí)學(xué)校一流專業(yè)建設(shè)和工程教育專業(yè)認(rèn)證的基石。由于學(xué)情在不斷動(dòng)態(tài)變化，《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》課程建設(shè)與探索仍需課程團(tuán)隊(duì)持續(xù)努力。課程已取得的成果供兄弟院校新工科專業(yè)《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》課程建設(shè)參考。