助推“两光一车”产业发展的大学物理实验教学思考

何星，毛杰键，王明，姜贵文，俞增清

(1. 上饶师范学院 物理与电子信息学院，江西 上饶 334001；2. 江西省电动汽车部件智能化工程研究中心，江西 上饶 334001)

根据当前国家教育发展和服务区域经济的要求，地方本科院校正在展开面向“应用技术型高校”的综合教学改革[1]，教学过程中强调学生创新思维、应用水平及实践能力的提升，注重将教学内容从学校学习转到产业需求、从课堂理论转到工作实践。上饶师范学院作为传统师范类院校，具有较深厚的历史文化积淀，在本科高等学校转型发展时期，形成了非常鲜明的师范性、地方性和应用型办学特色，确定了以显著提升服务地方经济社会发展的能力作为中期建设目标，从人才引进、教学改革、科学研究、学生创新创业活动等多方面对接上饶市“两光一车”地方产业的升级发展。大学物理实验是高校为理工科专业学生开设的一门科学实验训练课程，是学习规范实验方法和掌握必备实验技能的重要实践科目，具有丰富的实验思想、方法、手段，在培养学生严谨的学习态度、积极的创新思维、理论知识联系实践应用等综合素质方面发挥着重要作用[2]。当前，多数地方院校是按照国内重点高校学术型教育人才培养模式开展本科教学，受当前教学模式和学校自身条件等方面的制约，大学物理实验课程建设距离“应用技术型高校”综合改革的效果差距较大，在教学上还有诸多环节需要进行优化调整。

1 地方本科院校大学物理实验教学现状分析

1.1 实验教学内容设置与地方产业发展不匹配

目前，大部分地方本科院校因升本不久，授课过程中缺少系统完备的实验教材，上课使用的讲义是按照仪器设备厂商提供的教案以及参考一些通用的实验教材，不同学校开设实验项目差异较大，教学授课中侧重开展一些基础性和验证性实验，与“两光一车”地方产业紧密联系的科技创新型、综合设计性实验内容少，理论知识与企业生产实际联系不紧密，学生课堂学习热情不高[3]。

1.2 学生对物理实验缺乏兴趣，课程重视程度不高

相对于国内重点高校，地方本科院校学生自主学习能力较弱，对于大学物理实验课程的预习环节不重视，实验前虽有撰写预习报告，但只是照着教案进行抄写未能深入了解实验原理及其应用发展。在课堂实验过程中，授课教师进行理论讲解和操作示范后，大部分学生是依据实验教案对照老师操作过程进行模仿，缺少对实验过程的认真了解和独立思考，尤其是遇到实验结果有误或者数据偏差较大等问题时，会显得不知所措，需要依靠老师或者同学的帮助才能有效解决。部分学生在课后撰写实验报告过程中总是疲于应付，缺少对整个实验原理、实验操作和数据处理的总结思考，实验报告中结论、分析讨论等内容只有少部分学生是自己根据实验过程得出的[4]。

1.3 实验课程教学管理难度大，严谨的课堂氛围难以维持

随着学校招生规模不断扩大，使得大学物理实验用房、仪器设备套数、实验指导教师等教学资源比较紧张，学生开展实验操作过程中因自身预习不充分、仪器设备存在问题、班次人数较多等众多原因，容易造成课堂管理混乱，授课教师需要解决实验中出现的各种小问题，严谨的课堂氛围也难以维持，部分学生会以应付或者完成任务的心态开展实验，操作过程中缺乏耐心和细心，物理实验学习成效较为一般。

1.4 实验课程考核评价体系不完善，无法促进学生科研能力提升

大学物理实验课程考核主要是以平时成绩(包括预习报告、实验操作和数据处理)、实验抽查考核(抽考某个实验的一部分内容)以及思考题(抽考实验的问题)解答三个方面成绩进行加权评定，由于班级中一次参与抽考实验的人数较多，实验过程中教师无法详细了解每个学生的操作过程，这种传统考核方式相对比较全面考察学生对本门课程的掌握程度，但受主观条件和客观因素影响相对较大，不利于提高学生深入了解物理实验原理及其数据处理方法，容易引起学生对实验课的重视程度不够[5]。同时，实验课程考核过程缺少对学生个性化发展的考量，不利于学生针对某个实验项目的兴趣爱好发挥和创新能力的针对性训练。

1.5 实验教学仪器设备少，实验室开放时间不足

物理实验室建设和管理水平是高等学校办学能力的一项重要标志，然而地方本科院校物理实验仪器设备数量相对较少且更新较慢，也因缺乏足够经费不能及时添置与地方产业相适应的教学设备，实验仪器和实验场地无法满足学生客观需求，物理实验室管理缺少师资力量，不能做到工作日8小时开放，非物理学专业的学生每周只有2-3小时课堂实验时间，无法在课后针对自己感兴趣的实验项目进行深入研究以及开展创新实验操作。

2 “两光一车”地方产业发展需求分析

近年来，上饶市紧紧瞄准光伏、光学、汽车三大主导产业，依托龙头引领、集群发展，聚力做大“两光一车”产业集群，地方产业的发展与转型升级，需要一大批能力素质协调发展、具有创新创业精神和实践能力的理工科应用型人才，这些企业对于人才的需求，强调以综合能力素养为核心，包括以下几方面。

2.1 独立实践动手的能力

学生能够通过阅读教材说明书、查询有关资料，掌握生产线设备原理及方法、做好实践操作前的准备；正确使用操作仪器及辅助设备、独立完成生产线各项工艺流程操作、撰写合格的生产报告；熟悉掌握车间生产流程、清楚了解相关技术指标、能够开展维修保障的综合实践能力。

2.2 分析与研究问题的能力

学生能够融合大学所学基础理论和专业知识，结合岗前培训内容，充分理解“两光一车”企业所从事的生产流程、工艺方法、实验原理、设计思想，运用所积累的基础知识和实践经验，分析企业在生产经营中所遇到的实际问题，认真开展现象剖析、原因查找、规律总结等工作，具备解决一般问题的分析与研究能力。

2.3 理论知识联系实际问题的能力

学生能够在实际工作中善于发现问题、主动分析问题并学会解决问题，逐步提高自身综合运用所学知识和专业技能解决“两光一车”企业实际问题的能力。

2.4 创新创业的能力

学生能够完成“两光一车”企业符合规范要求的设计性、综合性的技术革新改进，初步进行具有研究性或创意性的“降本增效”课题或项目研究，结合自身发展方向激发自我的学习主动性，在实践中提升自身的创新创业能力。

3 面向“两光一车”产业的大学物理实验教学建议

大学物理实验课程通过课堂实验原理的讲授，学生能够采用实验仪器设备将抽象的原理定律通过现象展示出来并测得具体数值，在动手操作过程中引导学生创新发散思维及分析解决问题能力，为培养出能够适应“两光一车”地方产业的理工科类人才，大学物理实验教学改革势在必行，教学模式创新迫在眉睫。

3.1 优化“大学物理实验”教学内容，融入“两光一车”产业基础理论

按照课程教学要求，“大学物理实验”会开设一定数量的基础性实验、综合性实验、设计性或研究性实验，三类实验学时占比大致为60%、30%和10%，并由力学、热学、电磁学、光学四个部分实验项目组成。为有效融入“两光一车”地方产业，在选择具体实验项目时要有针对性，既重视实验的基本原理与地方产业应用基础相统一，又注重学生基础操作锻炼与创新能力提升相辅相成，实现物理基本原理、实践操作技能与产业应用创新三者的有机结合。在电磁学实验项目中，通过开展“硅光电池特性的研究”实验，可以了解光伏产业中最基础的PN结形成原理及其工作机理，掌握硅光电池的工作原理及其工作特性。在光学实验项目中，选做“透镜焦距的测定”“双棱镜测光波波长”等实验，通过熟悉了解透镜的成像规律，掌握同轴等高的光路调节操作方法，为今后使用光学仪器设备或从事光学产业工作是非常有益的。在力学实验项目中，选择“牛顿第二定律的验证”“验证动量守恒定律”两个实验，从滑块的受力、碰撞与加速等力学基础原理，拓展到汽车运动过程中发动机提供动力、车体所受阻力、运动速度及加速度等基本参数的计算。

3.2 扩大实验室的开放资源，增设面向“两光一车”产业创新实验室

开放实验室的建设对本科生创新能力培养发挥重要作用，由于实验室教师管理人数相对较少，实验室可结合勤工俭学岗位，或挑选部分有创新实验兴趣爱好且动手实践能力强的学生参与实验室的维护与管理工作。同时，大学物理实验室应安排相应时间(晚上、周末或者寒暑假期)对学生开放，在实验授课过程中发现并鼓励部分兴趣强烈、动手实践较好的学生开展设计性实验内容，也可开展部分与“两光一车”地方产业相结合且应用性强的创新实验，能够有效提高实验室仪器设备使用时长，同时，可以整合实验室现有设备和地方企业科研仪器设备，针对部分基础性研究内容共同组建一个面向“两光一车”产业的创新实验室。

3.3 发挥学校科研创新比赛功能，鼓励学生申报面向“两光一车”产业创新课题

高等院校每年都有相应的职能部门开展各种课题申报或者项目比赛，比如大学生创新创业项目计划、互联网+比赛、科研项目以及地方企业资助的挑战赛。对于大学二年级的理工科学生，在学习“大学物理实验”这门课程的同时，可以充分利用课堂实验教学，结合自身专业特色和兴趣爱好，在实验教师的指导下申报面向“两光一车”产业的创新实验项目，利用课余时间或寒暑假期，在创新实验室开展并完成相应的课题内容，不仅能够提升大学实验课程的理论知识和实践水平，也能熟悉了解“两光一车”产业当前发展现状及所处的技术水平，更能让学生学会独立思考、主动发现问题和解决问题，为毕业论文(设计)打下良好基础。

3.4 重视大学物理实验课程教学管理，完善实验成绩考核评价机制

大学物理实验课程对学生动手实践要求较高，教师在课堂中会介绍实验原理、讲解操作过程并提出实验报告的撰写要求，之后是学生按照讲义开展实验操作并记录数据，养成严谨的教学氛围和良好的操作习惯是实验成功的基本保证。大学物理实验课堂教学每个实验项目一般安排3个学时，大部分同学能够按时完成实验数据的检测，但学生数据计算处理能力较弱且实验结果误差较大，任课教师可以增加1个学时时间，以此要求学生重复实验并在课堂内完成数据处理，避免某些学生编造数据或抄袭实验报告，充分发挥学生主观能动性，激励学生高效、准确完成实验之后方能下课。为培养学生的动手能力和创新意识，有必要完善以实验报告为主的传统考核评价方式，可以采取以下四个方面相结合的考核评价机制：一是基于平时成绩与实验操作抽查的综合性考核方式；二是针对所开展实验撰写合格的实验论文；三是开展大学物理创新实验(结合“两光一车”产业)设计及操作演示；四是以课程实验内容为基础申报大学生创新或科研等项目。通过考核方式的多样性，给予学生更多选择并按照考核要求进行长时间准备，可以更有效地锻炼学生综合能力素质。

3.5 结合学校省级平台中心建设，健全完备的实验教师团队

实验教师队伍的建设直接影响实验课程的教学效果，针对教师团队紧缺的现状，可以从院系的省级平台中挑选实践经验丰富的年轻教师从事实验课程教学，尤其是与“两光一车”产业相结合的专业老师，一般都有深厚的理论功底和科研实验基础，能够启发培育学生创新思维。同时，实验教师团队不仅要专注物理实验理论知识的讲授，也要经常赴“两光一车”地方产业开展调研和项目合作，解决企业生产过程中出现的问题，增强团队理论知识联系生产实际的能力，以此促进大学物理实验教学水平的提高，并能在课程教学大纲、培养方案、教学模式等多方面进行改革创新，多途径全方位壮大实验教师团队力量并提高教学研究水平。

4 结束语

助推“两光一车”产业发展的大学物理实验教学思考是地方院校面向“应用技术型高校”综合改革的一项探索性教学研究，是针对当前理工科学生大学物理实验课程中存在的一些共性问题，以地方本科高校转型发展为契机，以学生成长成才为根本，在教学实践中不断地探索教学内容优化、实验室资源开放、学生创新意识培养、实验教学过程强化和实验教师团队建设，紧密联系当前“两光一车”地方产业发展前景，重点培养学生的主动意识、创新精神和团队协作能力，让学生做到学以致用，更好地为地方产业发展服务。