高校大学物理实验教学改革探索

【摘要】新工科教学改革的目标是培养更具有创新思维和工程实践的高素质人才，以适应引领经济和社会发展。大学物理实验作为理工科学生专业实践能力培养的公共基础课程，对提升学生综合能力有着重要意义。本文以韶关学院为例，进行现状问题分析和传统教学比较，并结合自身实验室条件，提出地方本科高校大学物理实验的教学改革方案，以适应新工科建设和发展。

【关键词】新工科；地方本科高校；大学物理实验

1 项目的背景和意义

新一轮科技革命和产业变革加速进行，以新技术、新业态、新产业、新模式为特点的新经济蓬勃发展，迫切需要培养造就一大批多样化、创新型卓越工程的工科人才，推进新工科建设是国家实施创新驱动发展战略、推进供给侧结构性改革、实现产业结构转型升级的必然要求。为培养新一轮变革所需的人才，教育部多次组织高校进行新工科建设的研讨会。在新工科概念提出不到一年时间内，新工科建设的“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”，构成了新工科建设的“三部曲”，奏响了人才培养的主旋律，开拓了工程教育改革新路径。相对于直属高校或部属高校，地方本科院校办学定位要充分利用地方资源，发挥自身优势，对接地方经济社会发展和企业技术创新要求。地方高校是推进“新工科”建设的主力军，必须抓机遇、积极谋划，潜心提炼新功科人才培养的核心目标，全面提升工程教育质量以适应引领经济发展。大学物理实验作为理工科生刚入学的一门培养实践能力的公共课程，对于培养学生的实际动手能力、探究综合能力、创新能力都有着重要的作用。为了适应“新工科”建设的快速发展以及对新工科人才的迫切需求，在结合学校自身实际和学生特点情况下，论文对大学物理实验教学的教学模式、教学内容、考核评定方式等，进行改革探索。

2 研究现状分析

韶关学院是地处广东粤北地区的地方性本科院校，在教育部新工科建设和广东省政府提出省市共建高水平应用型本科院校项目的驱动下，正在对本科教学中存在的问题展开深入研究探索。大学物理实验教学示范中心是学校规模最大的实验教学基地，实验室面积约1800 多平方米，固定资产400 多万元。主要承担物理、电子、汽车、自动化、机电、计算机、数学、化学、生物等20 多个理工专业的本科学生的大学物理实验。由于受到地方学校办学条件、师资力量等的限制，大学物理实验的教学，也面临不少问题，尤其是在新工科背景下，大学物理实验课程教学的不足更加突出。主要体现在以下几个方面：

2.1 实验室设备条件不足

力热、电磁学、光和近代物理实验室都是各自独立的物理实验体系，学生对各类学科实验之间的联系认知不足，同时在实验设备限制下，学生缺乏对复杂物理实验的学习，不利于学生进行创新实践。

2.2 教学实验按单一方向教育，忽略学科专业间的综合性和交融性

教学过程面向现代工程不够，对于现代工科生所需的知识和逻辑动手能力培养不足，其所包含的内涵尚不清晰，侧重于基础性和验证性的实验和理论知识，综合性和创造型的物理实验占据比例较少，同时缺少与本专业相关的交叉性实验，较少考虑学生专业要求，不能很好服务于“新工科”建设。

2.3 教学模式落伍

大学物理实验模式主要以老师教授知识为主，由老师来讲解实验原理、步骤和操作示范，学生只是跟随教师的脚步进行实验的验证记录数据，无需过多预习，且师生互动模式落伍，使得学生缺少对实验的思考性，不利于新工科背景下复合型、创新型人才的培养。

2.4 考核标准单一

考核期末成绩以实验报告和实验数据正确与否为主，忽略学生实验过程的评定和动手实践能力的考察，导致学生不能很好地参与到实验中去，学生只注重成绩数据而无心深入探究实验原理。

3 新工科导向的教学改革实践

3.1 充分利用计算机模拟仿真教学，打破实验条件限制

近年来，以人工智能为代表的技术快速发展，各行各业工程都需要计算机的辅佐，以及教育教学现代化的需要，计算机在物理实验验证、实验数据分析部分也成为了不可或缺的部分。当今许多物理仿真软件都较为成熟，充分利用计算机虚拟仿真，能够有效地解决实验设备和实验场地受限的困境，在完成了基础实验的情况下，可以很好地利用模拟仿真软件做出更多具有设计性的物理现象，例如Zemax软件、Multisim软件就可以进行许多光学、电学的设计实验，并且在作图和实验数据分析方面亦可用其它成熟的软件进行绘制和分析，从而提高精确度，免去手工繁琐度。通过加入计算机的方式也可以间接增强同学对物理实验的理解和计算机的应用，培养了多方面动手能力，增强学生们的兴趣。

3.2 加大创新型的实验项目比例，提升学科专业间的交融性

结合学校各个理工科的专业特色和行业发展趋势，以学科交叉、融合为原则，着力建设一批体现学科前沿的综合性和设计性实验项目，课题组将在现有的物理实验设备和物理基础知识的基础上，融合专业特色，改进现有的实验项目，在设计性实验中以本专业契合点与物理实验结合设计，破解学科壁垒，构建跨界体系，例如电子信息专业学生，做了电学和光学实验后，能在这方面知识深度拓宽，分析光与电的转换关系，自主设计光电转换电路，突出不同专业有不同侧重点实验。

3.3 改革教学手段

课前预习部分。充分利用网络平台，教师在网络平台上推送相关的实验原理、步骤资源并布置简单的实验仿真任务，同学自行通过查阅资料完成实验仿真且进行两三句话的实验现象总结，最后将这些课前部分上传到网络平台。课堂部分。通过线上仿真有一定了解后，在教师讲解仪器注意事项后，同学在课堂实验室上自行动手完成基础性实验，缩短基础性实验的时间，然后布置该实验的延拓任务，让同学自主思考完成，教师负责答疑和引导方向。这样使同学成为课堂主体，充分发挥同学自主动手能力和逻辑思考能力。充分利用信息技术提供开展支持深度学习的教学活动，让学生在课堂上活起来，课堂外忙起来。

3.4 制定多元的考核评定方式

当前的考核评定方式主要以实验报告成绩和物理实验数据结果为主，不能很好地激发同学对物理实验的兴趣和提高同学的各方面能力。对同学实验过程动手能力和实验延拓的设计可行性的考察才能真正的反映同学的学习综合素质，所以在评定时以上面两个考察为准，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，使同学有效参与其中，这样既考核了学生的综合素质，又激发了学生的自主学习能力、创新能力及科研能力等。创新技能的考核。鼓励学生参与课外的大学生物理实验竞赛，对于课外实践项目参与积极的学生，可以考虑将大学物理实验竞赛、基于大学生物理基础的大学生创新训练项目、学生参与教师课题、课外学术“挑战杯”成绩作为课程的额外附加奖励分，以鼓励学生参与实验创新项目。

4 结语

适应新工科的地方本科高校大学物理实验教学改革经过3 年的实践，取得了一定的成果。近年我校理工科学生参加各种专业技能竞赛成绩显著。以物理学、电子信息科学与技术专业为例，近三年学生获得大学生物理教学技能竞赛国家级奖项12 项，大学生物理实验竞赛省级奖项10 项，大学生电子设计竞赛省级以上奖项60 多项。学生科研项目方面，获得国家级创新创业项目2 项，省级项目12 项，校级项目28 项，学生科研经费累积超过20 万元。综合上述，依据以韶关学院为例的现状分析，本文对地方本科高校大学物理实验教学的教学体系、教学内容、考核评定方式等提出了改革方案。在改革探究中，也需要结合学校自身情况，不断改革教学方法，探索出符合自身实际的大学物理实验教学方案，为培新工科人才提供了良好的学习平台。

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