开放大学物理实验适应“应用型本科院校”转型发展*

李淑青 党亚男 李 泽 牛皎月

(太原工业学院理学系 山西 太原 030008)

开放大学物理实验适应“应用型本科院校”转型发展*

李淑青 党亚男 李 泽 牛皎月

(太原工业学院理学系 山西 太原 030008)

以太原工业学院大学物理开放实验为例，详细说明了目前太原工业学院开放实验所采取的开放模式和制度.分析了开放大学物理实验所存在的问题,并提出了大规模开放大学物理实验的有效方法，分别为建立大开间开放实验室，组建开放物理实验团队，完善开放实验制度，组织竞赛、参加大学生创新项目等．最终实现大规模地开放物理实验，与学校应用型本科院校的转型发展相一致.

开放大学物理实验 应用型本科院校 组织竞赛 大学生创新项目

随着社会的进步，产业结构深度调整，对人才的规模、类型、质量需求均发生了新的变化，对高校服务经济社会发展的能力提出了新的要求，国务院做出了引导部分地方本科院校向应用型院校转变的重大决策.2016年6月山西省教育厅晋教[2016]8号文件确立太原工业学院作为应用型本科院校转型发展的试点之一，学校正处于发展和改革的关键时期．

大学物理实验作为基础性实验和入门实验，是高等教育培养应用型人才及科研人员的必修基础课程，然而教学大纲所规定的实验项目，对学生能力的培养是有限的．学生在2 h之内完成统一的实验项目得出相近的实验结论，这种“一锅端”的教学方法局限了学生的思维，即使学生在实验中有所创新和灵感，也没有机会体现．传统的教学方法只能训练学生的技能，但是不能培养学生的创新能力．开放物理实验是传统教学方式的补充，能够很好地培养学生的创新能力和思维方式．开放物理实验已经受到了各高校的重视[1～5]，这些高校中有的已经开始开放大学物理实验，有的开始规划开放大学物理实验，也有的学校遇到了重重阻碍，举步维艰[4]．

笔者在研究了高校实验教学改革政策的基础上，结合太原工业学院的基本实验情况，并根据自己多年的教学经验，对大学物理开放实验教学模式进行了探索．

1 目前大学物理实验的开放模式和制度

太原工业学院开展大学物理开放实验已经有几个年头，主要的开放模式为教师在每学期初提供开放实验题目，然后由学生选择，之后学生在教师的指导下，利用业余时间完成实验，如果实验成功，学生将得到创新实验学分1～3分，教师每指导学生完成一项实验可以得到10个教分，约合300元钱，关于每个开放实验所需要的实验经费，都由学校教务处支助，每学期初做预算，学期末按照发票实报实销．

以太原工业学院2016年为例，大学物理实验中心提供了35个开放实验题目，部分题目如表1所示.

表1 开放实验题目

续表

纵观这些题目都属于设计性题目，教师只提供题目，学生自选题目，自建小组(5人/组)，学生自己查阅参考资料，亲自购买所需材料和用具，完全独立地做出实验结果．总之开放实验使学生成为教学的中心和主体，教学从传授知识变成了学生独立思考、独立操作，这就极大程度上培养了学生的实践能力和动手能力[6]．

2 开放大学物理实验存在的问题与不足

大学物理实验中心自开放以来，取得了一定的成绩，但是它仍作为原有实验教学的补充，开放实验的范围和数量远远达不到应用型本科院校的培养要求．开放大学物理实验的目的就是让学生将理论和实践紧密地联系起来，充分利用开放实验室验证生产实践和日常生活中遇到的物理问题，让学生从身边取材，自己动手设计实验，增强学生对物理实验学习的兴趣、培养学生的探索精神和动手能力．但是目前开放大学物理实验仍然存在许多问题与不足，具体分析如下.

2.1 缺乏开放大学物理实验的专用场地

目前太原工业学院的机器人队有专用的场地，学生夜以继日地投入工作，教师每天去巡视，太原工业学院的机器人队多次参加“全国大学生机器人大赛”并多次获得国家级一等奖，为学校争得了诸多荣誉，成为了学校的骄傲．同理，要想让更多学生都参与大学物理开放实验就必须有专用的场所．目前我校实验中心并没有设立专门的开放实验场地，只能在每学期实验必修课程结束后占用实验教室来完成开放实验，这不仅限制了大学物理实验的开放时间，也限制了大学物理实验开放项目的持续发展，教师每年辅导不同的学生做不同的开放实验，这就造成每一个实验项目都不能深入研究，例如实验“太阳能电池利用模型的制作”今年由2015级的学生成功地设计了一辆太阳能小车，由于太阳能小车还不完美，有很多地方需要继续改进，但是由于没有场地，实验需要相隔半年的时间才能再开始，半年之后学生对此实验的兴趣消失，常常使实验不能深入进展，很难再持续地研究下去．如果有开放实验场地，这个实验项目就会持续研究，学生能够对太阳能小车进行多次调试，可能会真正地创新出新产品，可以申请国家专利等等．要让一个好的实验项目能够继续下去就必须有一个持续做实验的场所．

另外由于没有开放实验的场地，有些已经完成的实验产品无处存放，时间久了实验产品就当作垃圾处理掉了．长此以往，做过的实验项目无人管理，有的实验重复进行，造成管理混乱．

2.2 教师和学生参与人数少开放物理实验规模小

到目前为止每年参加开放实验的学生不到10组，学生参与人数少．一方面由于实验教师所提供的开放实验项目有限，学生选择空间小，造成学生参与人数少．另一方面教师所提供的题目都和物理专业相关，题目对于非物理专业的大学生偏难，造成参与人数少．比如RLC串联电路暂态过程开关制作实验，学生必须对物理知识RLC串联电路有深入的了解，才可能选择此实验，深入了解物理知识的学生少，因此选择教师提供的实验项目的学生就很少，这样造成物理实验开放范围小．

物理教师提供的实验项目长期无人选择，教师的积极性也下降了．时间一长形成了恶性循环，教师参与的积极性也下降了．长此以往，学生参与开放实验的人数越来越少．以2016年为例，实验中心提供了35个实验题目但是只有10个实验题目被选中，非常遗憾，有很多教师的题目没有被选中，也造成部分教师心灰意冷，不重视这项工作．

2.3 开放实验制度不完善是开放实验不能大规模展开的主要原因

政策决定导向，没有完善科学的政策就不可能有大规模的实践活动．例如学校的政策规定：开放实验是属于选修实验，大学生没有压力很难自觉地去选修实验．这也是造成学生参与人数少的主要原因．而作为一个应用型本科院校，学生的技能，创新意思，必须通过独立动手，开放实践才能完成培养目标．另外开放实验的经费使用繁琐也是造成参与人数少的一个原因，实验经费必须先做预算最后报销，账目报销是一个复杂的过程，流程多，多数教师因为报销耗时耗力太麻烦不愿意指导开放实验．另外监督不到位也是造成开放实验不能大规模开展的一个原因．由于没有监督，许多实验半途而废，只有开始没有结果，学生最终没有完成实验项目．因此完善制度是大规模开放物理实验的基本保障．

3 大规模开放大学物理实验探索

根据国务院的要求，应用型本科教育就是培养面向管理、生产、建设、服务一线的人才，能够直接从事一线工作，解决实际问题，使生产正常运行的高级应用型专门人才．我校正处于应用型本科院校转型发展的关键时期，迫切需要结合应用型本科教育的特点对大学物理实验课程进行改革．学校多次召开转型发展的大会，如何成功转型发展是一项艰巨的任务，大学物理实验作为基础实践课程在本科教学中起到重要的作用，随着学校资金投入的不断深入，制度的不断完善，大规模开放大学物理实验定能实现，具体可以概括为以下4个内容．

3.1 建设大学物理大开间开放实验室

关于建设什么样的开放实验室可以参考广西大学[7]，应该按照“大开间，通透，开放模式”建设，大开间实验室有利于学生交流，有利于场所充分利用，大开间实验室内便于设置多个区域．多个区域应该包括“电脑区”：包括10几台开放的电脑并配置网线便于学生随时查看信息；“工具区”：放置常用的工具如电线、开关、焊接工具、电钻、电阻、切割工具、激光等等，往年学生购买的工具也可以回收再利用；“开放实验区”安置10多个实验台，便于学生随时进行实验，供各个年级的学生参加实验研究和创新；“产品存放区和展示区”，把往年学生的产品、报告、成果等放在统一的地方管理，把优秀的成果放在显要的位置展示，以激励其他学生更有信心完成更好的实验项目．拥有这样一间开放实验室是开展开放实验的必要条件．

3.2 专人负责与团队建设是重中之重

要想把开放实验搞好，并作出成绩，必须有专门的负责人，负责建设开放实验室，负责开展开放实验，负责组建实验团队，负责招纳更多更优秀的学生，负责组织教师到知名院校进行调研，负责参加大学物理开放实验的经验交流会议，开阔眼界，提出更好的实验项目．由于没有专人负责开放实验，主要靠兼职教师和实验员提供开放实验题目，学生选择题目进行实验，这种现状将会造成教师为了完成工作任务而提出一些题目，关于题目是否具有创新型和可行性，并没有认真分析，因为没有专人考核教师提出的题目，也没有专门的人评估这些题目，所以造成实验室经常有资源浪费、人才浪费、时间浪费的现象，比如今年有一位教师提出的题目为“跳环式楞次定律演示仪制作”，但是最终实验结束后，跳环并没有跳起来，实验失败，也并没有负责人督促实验继续改进，或者追究教师的教学责任．总之，要想让大学物理开放实验高效进行，必须有专门的开放实验室负责人．

只有开放实验室的负责人不可能建设好开放实验室，建设一支年龄结构和职称结构合理、学科交叉、具有创新精神和奉献精神的教师团队也是成功开展开放实验的重要一环．要求年龄结构合理是为了更好地传承下去，要求职称结构合理是为了做好“传、帮、带”；要求学术交叉是因为很多发明创造都是各个学科的综合体现，学术交叉更有利于发明创造，例如哈尔滨工业大学的学生发明创造了由光电效应原理和生物学原理结合的生物指示仪器，并参加国际大赛获奖，这与该校的大学物理实验对全校师生开放密不可分，学生来自于不同的专业，学术交叉是必然的，未来的科学也一定是交叉发展的科学，只有一个专业闭门造车是万万不可能的．创新精神是整个开放实验的宗旨，要求有奉献精神是由于开放实验没有课时限制，可能需要加班加点，也可能需要熬夜通宵，大学物理开放实验还处于初级阶段需要大批的优秀教师奉献．

3.3 完善开放实验制度促进开放实验发展

参考其他学校的办学经验[8～10]并结合我校的实际情况进行如下制度探索改革.

(1)对大学物理课程分层次设置

南昌工程学院把物理实验分成了3个层次，结合我院大学物理实验的特点也可以把物理实验分为3个层次：第一层次为基础实验和演示实验，第二层次为近代物理实验和综合性实验，第三层次为开放实验．结合北京联合大学的大学物理实施方案和我校的特点，把大学物理实验的3个层次都规定为必修实验课．第一层次基础物理和演示物理实验为24个学时，第二层次近代物理实验和综合物理实验为20个学时，第三层次开放实验项目为12个学时．这样改变了单一的教学模式，使教学逐层深入，学生的学习过程循序渐进逐步深入，学生的能力由简单实验能力到综合实验能力再到创新能力培养不断提高．

(2)对开放实验应该开放选题

教师所提供的实验题目是有限的，这就局限了开放实验的数量，如果对开放实验开放选题，允许学生自由选题，学生可以做一个自己从小就想弄清楚的验证性实验，也可以设计一个小创造，也可以从网上选择一些有趣的题目，也可以选择老师设定的题目．这样题目广泛，学生的参与性就高．

(3)设立专项资金

12个课时按照现在的课程安排可以做6个实验项目，学校维持这6个实验项目本身就需要一笔钱，如果这些钱能设立开放实验专项基金，每年都有专人负责管理，购买学生所需要的仪器设备，免去每位教师亲自报账的复杂环节，这样定能提高教师的参与性．

(4)完善考核监督制度．

教师对学生考核，开放实验负责人对参与教师的工作量进行考核，学校教育研究与教学评建处对开放实验的组织进行考核，环环相扣使开放实验像理论教学和基础实验教学一样有序进行．

3.4 组织竞赛参加项目吸引学生参加开放实验

不论是大学物理实验室的场地还是专兼职教师团队，他们服务的主体都是学生，学生是整个开放实验的必要条件，如果没有学生参加开放实验，所建立的平台和团队形同虚设，毫无用处，如何吸纳更多的学生参加开放实验呢？在专人负责的基础上开展各项竞赛，比如参加“大学生物理学术竞赛”，大学生物理学术竞赛要求学生对17个与物理有关的实验题目，进行实验，这些题目既能够锻炼学生的实践能力，又是国际上认可的有趣题目，与生活实践息息相关，同时学校也可以通过学生所做开放实验成果，挑选优秀学生参加“省级大学生物理学术竞赛”，甚至参加“国家级大学生物理学术竞赛”．同时也可以组织学生参加“大学物理实验技能大赛”针对基础性实验的基础操作——如看懂电路图、迅速连线、精准测量、仪器使用和测试等进行竞赛，或者组织学生参加“大学物理创新竞赛”等等．总之，通过实验竞赛来促进学生参加开放实验，使开放实验成为更上一层楼的起点，而不是物理实验的终点．

另外大学生创新创业项目和开放实验有机结合可以相互促进，共同发展．大学生创新创业项目是为了促进高校转变教育思想观念，改革人才培养模式，强化创新创业能力训练，增强高校学生的创新能力和在创新基础上的创业能力，培养适应创新型国家建设需要的高水平创新人才而设立的项目，自从2011年国家推广实施以来已经取得了很好的成绩，它的思想和开放实验室的思想是一致的，开放实验是大学生创新项目的基础，教师可以通过指导开放实验，选拨出优秀的开放实验项目参加大学生创新项目．到目前为止，物理实验已经取得了不错的成绩，仅在2016年有3个开放实验项目被选入大学生创新项目，由第一作者指导的1个实验项目被选入省级大学生创新创业项目．2017年又有第一作者指导的1个实验项目被选入省级大学生创新创业项目．

4 结束语

开放实验是应用型本科院校实现应用型培养目标的一个重要过程，但是能够实现大规模的开放物理实验室，需要大量资金投入，需要一批甘于奉献的团队，需要学校政策的鼎力支持．目前来讲存在的问题主要是没有独立的空间场地，没有专门的开放实验负责人组织，没有更好的制度去吸引学生参加开放实验，因此建立合适的开放实验室，组建高效和谐的教师团队，通过组织竞赛提高学生参与开放实验的积极性，是以后大学物理开放实验更好发展的必要条件．希望这篇文章能够起到抛砖引玉的作用，最终大规模的开放大学物理实验，适应应用型本科院校转型发展．

1 李轶，李明弟.创新实验开放教学体系的改革.实验室研究与探索,2012,31(9):142～143

2 刘毅.大学物理实验“项目驱动”式开放教学模式设计.大学教育，2014(4):112～114

3 洪炜宁,钱良存.大学物理实验开放课程的构建与实践.赤峰学院学报(自然科学版)，2013,29(6):190～192

4 张锐波.基于创新开放平台的物理实验教学方法.实验室研究与探索,2013,32(7):198～201

5 李未,陈小玲.工科院校大学物理开放实验教学模式探讨与实践.大学物理实验, 2011, 24(8)：97～99

6 李淑青.开放物理实验 促进学生主动学习.实验室研究与探索，2010,29(8):133～135

7 廖庆敏，秦钢年.建立开放实验室 提高学生的实践能力和创新能力.实验室研究与探索,2010,29(4):162～165

8 李健文，王锋，邱深玉，等．应用型本科院校物理实验教学体系的构建与实践.南昌工程学报，2010,29(5):67～70

9 高兴茹，倪苏敏，宗广志．应用型大学物理实验教学体系的改革与探索.北京联合大学学报(自然科学版),2011,25(3):86～88

10钟家富，刘丽，何志伟.应用型本科院校大学物理实验教学改革的思考.物理通报,2015(4):10～12

Highlights:The paper takes the open situation of Taiyuan Institute of Technology physics experiment center as an example, and details the school open physics laboratory mode and system and the results. Then it analyses the problems and the insufficiency, and put forward the effective method to solve the current problems, which is establishing the experiment center of big width room, building physical experiment team, improving the system of open experiment, and organizing competition so as to absorb more students to participate in the opening experiment. At last, the open university physics experiment can adapt undergraduate colleges transformation development．

TheOpenUniversityPhysicsExperimentAdaptingTransformationDevelopmentofApplication-orientedUniversities

LiShuqingDangYananLiZeNiuJiaoyue

(DepartmentofScience,TaiyuanInstituteofTechnology,Taiyuan，Shanxi030008)

open the university physics experiment;applied newly-established college;competition;UIRP

*山西省教学改革创新项目,项目编号：J2017120；大学生创新创业训练计划项目，项目编号：2017443；太原工业学院青年(后备)学科带头人支持计划资助.

李淑青(1978- )女，副教授，主要研究方向为非线性光学.

2017-02-20)