基于卓越工程师培养的大学物理实验教学改革

李 荣，贾天俊，高光珍

(滨州学院 光电工程系，山东 滨州 256603)

基于卓越工程师培养的大学物理实验教学改革

李 荣，贾天俊，高光珍

(滨州学院 光电工程系，山东 滨州 256603)

为了更好地实现“卓越工程师教育培养计划”所要求达到的目标，文中从构建面向卓越理工人才的大学物理实验教学体系，组建具有培养卓越理工人才意识的实验教学团队等方面进行了有益探讨，旨在提高大学物理实验教学水平和质量，培养具有工程实践能力、工程设计能力与工程创新能力的工程技术人才。

卓越工程师计划；物理实验；教学改革；探索

卓越工程师教育培养计划(以下简称“卓越计划”)的培养目标是面向工业界、面向世界、面向未来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工程技术人才[1]。该计划将促进工程教育的改革和创新，全面提高我国工程教育人才培养质量，努力建设具有世界先进水平和中国特色的现代高等工程教育体系，促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国[2]。

为发挥大学物理实验在人才培养中的作用，实现卓越工程师教育培养计划提出的强化培养学生的工程实践能力和创新能力的目标，滨州学院大学物理实验中心不断探索与工程实际紧密联系的大学物理实验教学的新理念、新方法、新思路。目前，我校飞行技术、计算机科学与技术、化学工程与工艺等3个专业入选省级“卓工计划”， 环境工程、电气工程及其自动化、生物技术3个专业入选校级“卓工计划”。 相信将来还会有更多的专业入选“卓工计划”。大学物理实验课程以此为契机，以强化工程实践能力、工程设计能力与工程创新能力为核心，重构课程体系，优化教学内容。改革目前人才培养过程中以灌输式和知识传授为主的教学方法，着力推动基于问题的学习、基于项目的学习、基于案例的学习等研究性教学和学习方法改革，加强学生创新能力训练。

本文结合我校实际，从大学物理实验教学的教学体系，师资队伍建设等几个方面进行了探讨。

1 构建大学物理实验教学体系

1.1 设置与专业紧密结合的开放设计性实验内容

本着“宽基础，重应用”的原则，我们将物理实验内容分为基础实验和开放设计性实验。基础实验多为验证性和综合性实验，是必做实验，面向开设大学物理实验课程的所有专业学生，旨在培养学生的基本实验技能和实验素质，掌握实验仪器的使用方法，了解实验原理，掌握数据处理方法。开放设计性实验为选做实验，强调专业特色和创新，开设与专业紧密结合的实验内容，重在培养学生工程实践设计能力和创新能力[3-4]。

实验中采用的实验仪器、实验方法和实验技术在工程上可能有多方面的应用，这些应用可作为综合性实验或设计性实验的内容。改变实验仪器、改变实验方法、改变数据处理方法等以此激发学生的创新思维。为鼓励学生积极参与自制实验仪器，可开设部分仪器改造实验；同时，将改造的仪器用于课堂实验，这样既锻炼了学生的动手能力，培养了创新能力，又激发了学生参与实验的积极性。

以液体表面张力系数的测量实验为例，为了能测不同温度下液体的表面张力系数，学生改进了实验仪器。实验装置中加了一个变温水池、智能PID温度控制仪、温度传感器、小型水泵、固态继电器和加热器。用水泵使加热后的水循环于变温水池的夹层，对变温水池内的液体进行水浴加热，温度传感器放在变温水池内，测量水池内的待测液体的温度，设定智能PID温度控制仪上的温度，开始加热，直至所设定温度装置会自动停止加热，液体最后稳定到设定温度。这样的装置设计既能准确地测量一定温度下液体的表面张力，又可以把原来的验证型实验改进为综合型实验。该项目的改进设计获得了山东省物理科技创新大赛特等奖[5-6]。

1.2 改革教学方法，强化课前预习

各高校物理实验均实行让学生撰写预习实验报告的方式来进行实验预习。但是仅凭一份预习实验报告如何能确定学生认真预习实验？较为普遍的现象是学生将实验教材的内容“复制”到预习报告中，至于实验仪器、实验原理等根本不知其所以然。为了有效杜绝此类现象，强化预习效果，我校采取了一系列措施。如将实验项目制作成课件，上传至物理实验中心网站，结合每个实验都设置几个问题，学生通过预习，上网查资料寻找答案，在实验课时教师将针对所设置的问题进行提问，预习实验报告书写合格，且回答问题正确的学生才能进实验室做实验，否则将不允许进实验室。

利用课件指导学生预习实验，可以直观地了解仪器的构造原理，调节方法以及实验现象，既降低了学生对文字理解的难度，又增加了感性认识。利用课件模拟实验现象的物理过程，使学生获得的表象得以强化，通过反复观察实验现象发生及变化的条件，加深学生对抽象的理论知识的理解[7-8]。尤其是实验问题的设置，促进学生主动思考，积极探索答案，提高学生自学能力。

1.3 改革实验操作教学方法

为缩短教师授课时间，留出更多的时间给学生进行实验操作，实验课采用多媒体教学，可有效提高课堂教学效率，达到最佳教学效果。实践证明，利用多媒体教学，将实验中的注意事项和一些重要实验仪器的使用方法通过FLASH动画形式播放，使学生有了更加直观的印象，其效果要好于教师口头强调数遍。

1.4 搭建产学研用相结合的学生创新实践平台

鼓励学生积极参与教师科研教研课题，搭建“产学研用”相结合的学生创新实践平台。为各专业的学生加大实验室开放力度，提供开放设计性实验平台。如计算机专业学生可进行实验数据处理系统的开发和应用，光信息专业学生可进行迈克尔逊干涉仪、微小距离测量等实验进行仪器改造和实验拓展。另外，在教师的指导下可组织学生利用物理实验仪器设备为企业进行产品性能的检测。由于性能检测可能要对物理实验仪器进行改造，也可能需要研制一些新的传感器和配件，学生通过这些检测工作可以学到物理学原理在工程技术中的应用知识的同时，也可以看到所学物理实验知识的使用价值，不仅提高了学生解决实际问题的能力，而且激发了学生学习物理实验的积极性和主动性[9-10]。

1.5 建立多元化考核和激励办法

2 组建大学物理实验教学团队

2.1 安排高学历青年教师承担实验教学任务

要实现以卓越工程教育培养为导向的大学物理实验教学改革，首先必须建设一支能够满足卓越工程师教育培养需要的高素质的物理实验教师队伍。

我校大学物理实验中心承担全校物理、化学、生物、地理、自动化、飞行学院等9个院系19个专业的物理实验教学任务，仅仅依靠中心专职实验教师难以完成教学任务。安排一批高学历且具有较高教学能力、科研能力的老师进入实验室承担实验课成为必然。近几年引进的青年教师均承担实验任务，为实验教学团队补充了新鲜血液。由于青年教师多为硕士或博士，一方面提高了实验教学团队的学历；另一方面由于这些教师都具有较强的科研能力，能较好地指导学生进行科研性、设计性的实验，可以很好地开展在物理实验教学中引入物理学原理在工程技术中的应用知识的工作。青年教师作为指导教师，指导学生在国家级、省级电子设计大赛、省级物理实验技能大赛、全国节能减排大赛、国家创新训练计划、校级SRTP(大学生训练计划)等各级各类竞赛中均获得不俗成绩。

2.2 实行“引进来，走出去”方针，鼓励青年教师继续深造

通过多种形式提高专业教师的工程实践能力，强化专业教师的工程背景，逐步形成工程实践能力强、教学经验丰富、技术储备强，集科研、教学和工程应用为一体的专业师资队伍。学校采取一系列措施，为老师们提供便利和资金支持，鼓励具有硕士学历的青年教师考取博士学位，鼓励教师进行国内外访学，单科进修，到企事业单位进行顶岗锻炼。通过考取博士或者访学，将国内外高校先进的教学理念、教学方法和手段引进来，促进实验教学水平的提高。另外，到企事业单位进行顶岗锻炼，熟悉行业规范和技术手段，尤其是将一些工程技术手段带到课堂，与学生专业相结合，在教学中突出工程技术知识的讲解，使学生了解所学知识的应用价值。指导学生进行专业与工程技术紧密结合的开放性、设计性实验，提高学生工程实践能力和创新能力。

3.结束语

我校不断提高工科专业人才培养质量，旨在真正地培养出适应区域经济发展需要的具有良好社会责任感、富有创新精神、工程实践能力强的高素质工程技术人才。大学物理实验中心紧跟学校步伐，积极响应“卓工计划”，以学生为主体，以实验室为依托，改革物理实验教学理念和教学方法，组建具有培养卓越理工人才意识的实验教学团队，为培养具有较高创新能力、知识综合应用能力、科研能力的卓越工程技术人才做出应有的贡献。

[1] 林 健.“卓越工程师教育培养计划”通用标准研制[J]. 高等工程教育研究,2010(4):21-29.

[2]张文生,宋克茹.“回归工程”教育理念下实施“卓越工程师教育培养计划”的思考[J].西北工业大学学报,2011,31(1):77-79

[3]胡海云,刘兆龙,宋克辉,等. 面向卓越理工人才培养，建设大学物理精品课程[J]. 大学物理,2013,32(12):46-48.

[4]何永凡,周红,李玉龙. 卓越工程师计划对大学物理实验教学改革的影响[J]. 实验室研究与探索,2013, 32(11):422-424.

[5]马国利,冯伟伟. 液体表面张力系数测量装置的改进[J]. 物理实验,2013,32(3):24-28.

[6] 夏思淝,刘东红,孙建刚,等. 用力敏传感器测液体表面张力系数的误差分析[J]．物理实验,2003,23(7):39-43.

[7]冷雪松,王艳东,姜丽娜,等. 基于卓越工程师培养目标下的大学物理实验创新培养模式[J]. 大学物理实验,2013,26(6):127-130.

[8]潘小青,罗飞,黄瑞强. 面向卓越工程师培养计划，建设实验精品课程[J]. 江西理工大学学报,2013,34(6):77-79.

[9]张君芳. 以卓越工程师培养为导向改革物理实验教学的研究[D].合肥：合肥工业大学,2012.

[10]伊厚会,姚延立. 大学物理教学中数值模拟实验的设计和研究[J]. 实验科学与技术,2014,12(1):37-38.

Reform of University Physics Experiment Teaching for Educating and Training Excellence Engineers

LI Rong, JIA Tianjun, GAO Guangzhen

(Department of Optics and Electronics，Binzhou University，Binzhou 256603，China)

In order to improve the university physics experiment teaching level and quality and to train persons with engineering practice ability, engineering design ability and the innovation ability of engineering and technical, this paper analyzes how to build the university physics experiment teaching system based on the excellence engineer project and to form a experiment teaching team cultivating excellent talents of science and technology.

excellence engineer project; physics experiment; teaching reform；exploration

2014-05-17

滨州学院实验技术研究基金资助项目(BZXYSYX M201316) 。

李 荣(1981-)，女，硕士，讲师，主要从事大学物理及实验等方面的教学和研究工作。

G642.423；O4-33

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2015.03.034