应用技术型高校物理实验分级分类教学模式的探索与实践*

王平霞 赵海军（兰州理工大学技术工程学院）

为了培养经济社会发展需要的应用技术型高级专业人才，国家正引导一批非研究型普通本科高校向应用技术型转型。这将为地方性普通本科院校如何通过转型发展来提高综合办学实力和社会服务能力提出了新的要求，在发展方向和发展方式等方面确立了新的目标。我校作为甘肃省首批转型试点高校之一，在培养方案的制定、培养目标的定位、教学体系的建设和课程内容的改革等方面努力探索，开展了大量创新工作，力求适应应用技术型高校转型的需要。大学物理实验作为大学生首次接触到的最基础的实践性教学环节，其教学建设和改革成果对推动后续课程改革能够起到重要的引领示范作用，为全面实现应用技术型人才培养奠定坚实的基础[1]。

大学物理实验是对工科专业学生进行工程实践训练的基础，是提高学生科学素质的核心基础课程，对学生掌握科学思想方法、培养创新能力和探索精神有重要的作用。随着现代先进教育理念的发展，现行大学物理实验课程的教学模式已不能很好地适应高校应用技术型转型的需要。实验初期盲目追求开放式教学，对于自学能力差、主动性不强的学生，短时间内很难进入自主实验的状态[2]。实验教材对实验过程描述得过于详细，学生只需要逐步进行实验验证就可以了，不利于培养学生的自主研究能力和探究精神[3]。传统教学模式忽视了学生的学习层次和专业需求，在一定程度上，制约了学生的学习积极性和主动性[4]。因此，改革大学物理实验教学对于适应经济社会发展、践行先进教学理念和应用技术型高校转型具有重要意义。我校大学物理实验的教学，通过几年的探索和实践，以“因材施教”教学理念为根本，以培养应用技术型人才为目标，构建了分级分类实验教学体系，取得较好的教学效果。

一 构建分级教学体系

组织分级教学的前提是承认学生身心发展的差异化，并在“以学生为中心”的教育理念下，根据学生实际制定教学目标、设计教学内容、调整教学进程、转变教学方式，促使教师制定适合学生的教学方案，引导学生制定适合自己的学习方案，以求强化教与学的针对性，落实因材施教的教学原则[5]。分级教学中的层级设计充分考虑学生认知水平的差异，根据人的认知规律将认知活动划分为不同的阶段，在各阶段完成适应认识水平的教学任务[6]。因此，教学过程的组织必须从实际出发，因材施教，循序渐进，才能使存在个体差异的学生获得相应的教育。

1 三级教学体系

通过整合教学内容，优化资源配置，科学合理地构建三级实验教学体系。

第一级为验证性实验项目，是实验的入门阶段，重在实验操作的规范化训练，主要任务是让学生学会基本物理量的测量、掌握主要实验仪器的操作方法、练习数据处理和误差分析的方法[7]。

第二级为综合设计性实验项目，是实验的提高阶段，重在实验能力的综合训练，主要任务是让学生将理论知识与实践结合起来，培养发现问题、分析问题、解决问题的能力[8]。

第三级为研究创新性实验项目，是实验的创新阶段，重在科创能力的引导性训练，主要任务是让学生利用所学知识主动探究物理规律，积极参与科技创新活动。

2 组织实施

前两级实验项目面向大学一二年级学生开设，授课时间由实验室统筹管理，实验项目由学生自由选择。其中完成第一级实验项目的学时占课程总学时的20%～40%，完成第二级实验项目的学时占课程总学时的60%～80%，具体比例由指导老师考核学生的实际实验能力后建议学生自行确定，在保证每个学生所修实验项目总学时相同的情况下，充分考虑学生的个体差异和选择权利。

第三级实验项目面向大学三四年级实验能力较强的部分学生开设，采用开放式教学管理[9-10]。其中三年级学生主要开展课外科技创新活动，由学生自己选题，在实验室的帮助指导下完成，并择优推荐“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛。实验室开发了一些现代高新技术实验项目，如传感器技术、全息照相技术、超声波技术、核磁共振、激光扫描成像、微波传输等，纳入学校《毕业综合实践》大项目面向四年级学生开设，由学生报名、教师选拔的程序双向选择，最终选定的学生在教师指导下自主设计实验方案进行探索研究。

二 分类设置实验项目

在基础课程的教学中，要调动学生学习的积极性和主动性需解决学生的普遍疑问：“学这门课有没有用？”，实验教学也不例外。因此，根据工程教育认证理念，在课程定位上应满足各专业毕业生能力需求；依据OBE（Outcomes-based Education，即：以结果为导向）教育模式，在课程内容的设置上应使课程教学能够有效支撑专业教学。具体来说，就是按照学科性质划分专业大类，并根据各专业类别的特点选开实验项目。我校是典型的工科院校，主要专业可以划分出四大类别：

1 机械类，包含机械设计制造及其自动化、汽车服务工程、材料成型及其控制工程等机电结合的专业，开设的实验项目以力学、电学、波动光学实验为主。

2 土木类，包含土木工程、给排水科学与工程、测绘工程等专业，以力学和光学实验为主，由于土木类专业涉及测量实习较多，光学实验中应加强几何光学部分的实验教学。

3 电气信息类，包含电气工程及其自动化、电子信息工程、物联网工程等专业，以电磁学实验为主，辅以光纤信号传输、光伏发电等专业性较强的实验项目。

4 食品化工类，包含食品科学与工程、食品质量与安全、化学工程与工艺等专业，以热学、几何光学实验为主。

按照专业分类设置实验项目，在基础课程教学中引入专业教育意识，将物理学与工程应用背景相结合，为专业课的学习强化了理论依据、奠定了实践基础。

三 突出工程实际应用

在教学过程中，学生“不知道为什么学，学了有什么用”是普遍存在的现象，也是学生缺乏学习原动力的主要原因。因此，“学以致用”是激发学生内在学习积极性、主动性的主动力[11]。因此，根据物理学科特点，本着培养应用技术型人才的理念，坚持“经典与现代相结合，基础与前沿相结合，学科内涵与学科外延相结合，物理原理与工程技术相结合，物理知识结构与解决问题方法相结合”的思路，突出物理学原理在工程技术中的应用案例式教学，激发学生的学习兴趣[12]。一是在编写实验指导书时，通过阅读材料让学生从阅读教材时，感受实验原理、仪器的实际应用，从而能自觉、自愿地参与实验；二是开发拓展实验项目，是每个基础实验均与前沿应用相联系；三是提高综合性实验和新技术实验项目比例。

四 实践效果

近三年，我校实施了物理实验分级分类教学体系的改革与实践。改革实验体系以来，学生主动参与实验教学的积极性明显增强，学生的学习成绩中优秀、良好的比例逐年提高，不及格的学生人数大大减少。学生参加省级以上学科竞赛、科技创新活动取得了优异成绩，学生的学习满意度大大提高。这些成绩表明因材施教的分级分类教学改革的做法是值得肯定和宣传推广的。因此，实施分级分类教学体系改革，充分体现了“以学生为中心”的理念和我校“实践能力强、创新意识强”的应用技术型人才培养目标。

总之，先进的教学模式是提高教学质量的根本保证。通过改革教学体系、优化教学内容，增强了学生的学习兴趣，激发了学生参与实验的积极性和主动性，对培养学生的实践能力和创新意识起到了积极作用。分级教学解决了因材施教问题，分类教学解决了学以致用问题，在任何课程的教学过程中，若能很好解决这两个问题，必可取得教育教学的成功。