面向“卓越计划”的物理实验教学改革探索

李 勇，孙文斌，刘 义，汪文明

（安徽工业大学 数理学院，安徽 马鞍山243002）

我校为教育部“卓越工程师教育培养计划”（以下简称“卓越计划”）的第二批试点高校之一，冶金工程、化学工程与工艺、过程装备与控制工程、测控技术与仪器、材料成型及控制工程、材料科学与工程、能源与动力工程等7个专业陆续入选“卓越计划”。各专业按照国家“卓越计划”要求制定了相应的培养标准和实施方案。我校物理实验教学为适应“卓越计划”需要，积极推进教学改革。

一、物理实验在“卓越计划”中作用

实验课程在“卓越计划”中占有很重要的地位。对我校理工科专业的大学生而言，物理实验是他们进入高校后的第一门自然科学实验课程。物理实验教学的目标是让学生受到严格、系统和科学的实验技能训练，培养学生的动手能力，分析问题、解决问题的能力，理论联系实际的能力，以及科学严谨的思维方法和创新精神。这些目标也是一名卓越的工程技术人才所应该具有的素质。

我校物理实验中心担负着全校理工科类专业物理实验课程的教学任务，同时也是学生科技创新及实践教学培训基地。目前，我校大学物理实验几经改革和发展，在培养学生独立动手能力等实验技能方面取得显著成效。如何针对新时期新的教学理念和培养目标，如何通过自身建设，更好地为全校相关专业实现“卓越计划”服务，是物理实验中心建设的目标和要求，也是以物理实验为切入点的实验课程教学改革的目的。从以往的实验教学来看，存在部分学生对基础实验和专业实验的认识不够，对实验课程不重视，教师教学方式、手段单一等情况。针对这些问题，我们提出以“卓越工程师”培养目标为导向，以物理实验课程的卓越工程师班教学为切入点，深化实验教学改革，不断完善实验教学大纲和教学模式。继续加大开放性实验教学的力度，加强开放项目教学平台建设。完善实验课程创新竞赛系统，提高学生应用理论知识解决实际问题的能力。使学生得到全方位的锻炼，激发学生的学习兴趣，从而培养学生的科技创新能力。

“卓越计划”的核心目标就是培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才。针对这一培养目标，物理实验除了培养学生系统学习基本实验知识、掌握基本实验方法，形成基本实验素质，形成科学的实验观，为以后的专业实验课程的开设打下坚实的基础外，还要帮助大学生加深对物理概念的理解、提高观察能力和动手操作能力，增强学生分析问题和解决问题的能力、培养学生的创造力和创新思维。

二、建立以学生为主体的探究式教学模式

实验教学，其最终目标不仅仅在于传授知识，而是以培养创新型思维为目的。探究式教学着重于学生的素质培养，除传授知识外，更强调学生价值观、学习态度和学习能力方面的培养，其优势在于始终使学生主动活动，积极思考，激发学生学习兴趣，而且这种积极的以调查、探究为基础的教与学所产生的知识技能和逐渐形成的价值观，当然也就最容易让学生记住并运用。基于探究式教学的这些特点和为体现学生的主体地位，我们必须摆脱单一的教学模式，针对不同的实验项目，采用不同的教学组织形式，凸显学生的主体地位，使学生得到全方位的锻炼，培养学生的学习兴趣。

例如在超声声速测量这个实验中，以往的教学往往平铺直叙，先从声音在空气中的传播讲起，讲清楚超声波的发射和接受，在利用驻波共振法来测量超声声速。这样的讲解过程虽然讲清了本实验的原理部分，但在激发学生兴趣，引导学生积极思考提出问题等方面，却毫无新意。教师在教学过程中要善于设疑引导，而不能和盘托出。只有把学生置于“问题”的情景之中，才能使学生在对“问题”的执着追求中积极思考，激发兴趣。教学方法要力争注重启发学生，引导学生积极思考，不断提出问题。比如，在本实验讲解过程中，直观地提出两个问题：超声波怎么产生？如何接受？很自然地就引起学生对此问题的兴趣，这个时候再讲解压电效应和逆压电效应就很自然顺畅了，学生也很容易接受。在此之后接着设置另一个问题：如何利用声波传播速度与声波频率和波长之间的关系来进行声速测量？如何确定声波频率和波长呢？然后在根据实验装置讲解共振频率的获得和驻波共振法的测量原理，这样的讲解过程水到渠成，事半功倍。在学生做完空气中声速测量的时候又可进一步设疑，除驻波共振法测量超声声速，有没有其他方法？超声波在水中的声速如何去测量？能不能采取同样的方法？声波速度怎么变化？在三个不同长度的同种材质的固体中超声波的声速如何去测量？这样，一堂实验课就被每一个过程一环套一环的问题紧紧相扣，学生进行有的放矢的探究，并根据现有的实验器材进行分析得出正确的实验方案。因此，探究式教学有利于让学生学会发现问题，提出问题，分析问题和解决问题，这样不仅能激励学生对学习知识的需要，促进教学任务的实现，而且也有利于全面提高学生的创新精神和创新素质。经过短时间的实践，这种教学组织方式在“卓越工程师班”的学生中深受欢迎，收到良好的教学效果。

三、实验教学与创新创业类项目相结合

根据《教育部关于批准实施“十二五”期间“高等学校本科教学质量与教学改革工程”2012年建设项目的通知》要求，各高校在十二五期间大力实施大学生创新创业训练计划。该计划将大学生创新实践项目分为三种类型：创新训练项目、创业训练项目和创业实践项目。其中创新训练项目强调项目设计、研究的过程；创业训练项目强调对项目商业可行性计划的研究和经营模式的研究；而创业实践项目强调真正的企业运行和市场化经营管理。这三种项目的共同特点都是学生自主参与、在导师指导下完成。通过实施该计划，促进高校转变教育思想观念，改革人才培养模式，强化大学生创新创业能力的训练，增强学生的创新能力。

考虑到本校物理实验课程基本在大一下学期或大二上学期开设，物理实验与创新创业类项目相结合主要基于以下指导思想：以宣传和吸引为主，使优秀学生有机会参与到具体科研课题和工程实践中去。通过整合实验课教学内容，初步建立物理实验课堂教学与校SRTP项目、实验技术开发基金、大学生创新创业类项目和物理实验相关竞赛相结合的教学模式。在保证教学质量的前提下，尝试将课程内容延伸与拓展，使优异的学生能够有更多的动手机会，使学生更早接触和参与到教师的科研课题研究工作中，发挥教师各自的优势对学生进行学业、课题研究、工程实践和职业生涯发展规划方面的指导，使学生能够参与到科研课题和工程实践方案的设计、审查、选择等过程中，做到与相关创新类项目的有机结合，切实提高学生的动手实践能力，促进创新精神和创新能力的培养。

四、加强师资队伍建设

长期以来，学校十分重视物理实验教师队伍建设，取得了良好的成效。面对形势发展要求，仍存在师资力量不足，实验技术人员缺乏等问题。因此，在加强课程建设和改革的同时，必须不断加强自身的师资队伍建设，提高师资队伍的水平。面向“卓越计划”的物理实验教师队伍建设主要从以下两个方面入手：

一是提高师资的数量和素质。加大引进优秀实验人才的力度，提高物理实验授课老师的数量，这是提高物理实验教学质量和满足教学需要的客观要求。吸收青年教师和具有博士学位的教师从事物理实验课程教学，并从行业、企业等聘请一些具有丰富实践经验和相当理论水平的技术人员担任培训教师。鼓励中青年教师去企业锻炼，积累工程经验，同时又能够在生产中发现问题，并转化为创新创业类项目和科研类项目，应用于教学实践。提高专业课教师中具备在企业工作经历的比例，使教师能够适应卓越工程人才培养的需要。

二是建立结构合理的师资梯队。物理实验教学改革要形成特色，师资队伍必须要有特色。因此，必须下大力气建立一支有特色的专业教学团队是当前师资队伍建设的重中之重。要调整师资队伍结构，鼓励具有高学历、高职称的教师担任实践课程教师或对承担实践教学课程的中青年教师提供优先深造的机会，使理论课和实践课教师的学历和职称比例趋于合理。专业教师要加强理论教学和实践教学的结合。

“卓越计划”是一个复杂的、系统的工程，是高校面临的一个重要课题和长期任务。物理实验课程教学通过以上几方面的改革和实践，获得了一些行之有效的教学方法和教学经验，学生的学习热情和学习效果都有了很大的提高。

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