“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程多元化教學(xué)模式的改革與實(shí)踐

楊鐵柱 周帥

摘 ? ?要：文章以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為出發(fā)點(diǎn)，以學(xué)生為中心、以產(chǎn)出為導(dǎo)向，持續(xù)改進(jìn)。圍繞“學(xué)生能力本位”的教學(xué)理念，結(jié)合當(dāng)前應(yīng)用型本科院校教學(xué)中師生角色的新特點(diǎn)，探索實(shí)施了“四層次、三環(huán)節(jié)、兩體驗(yàn)”的多元化課程教學(xué)模式，以期給應(yīng)用型本科院校的課程改革提供一些建議。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型人才;“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程;教學(xué)模式改革

中圖分類號(hào)：G642 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1002-4107（2022）07-0088-03

在我國(guó)高等教育大眾化的背景下，應(yīng)用型地方本科院校已經(jīng)成為為地方發(fā)展培養(yǎng)高級(jí)應(yīng)用型人才的主體，承擔(dān)著培養(yǎng)服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展高級(jí)技能人才的重任。然而，近年來(lái)有關(guān)媒體不斷報(bào)道：高校畢業(yè)生大量走向社會(huì)，而用人單位亟需的應(yīng)用型人才卻不能順利招到，這無(wú)疑給高校的人才培養(yǎng)提出了思考。作為具有鮮明特色的地方應(yīng)用型本科院校如何做好“專業(yè)對(duì)接就業(yè)、課程對(duì)接崗位、教學(xué)凸顯實(shí)踐”等工作就顯得特別重要?！袄韺?shí)一體化”的多元化課程教學(xué)模式改革必將成為地方應(yīng)用型高校在人才培養(yǎng)模式改革、專業(yè)課程建設(shè)和教師教學(xué)模式深刻變革的重要方向，并將成為有力推動(dòng)應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)改革的關(guān)鍵點(diǎn)[1-4]。

“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程是面向理工科學(xué)生開(kāi)設(shè)的一門(mén)重要基礎(chǔ)實(shí)踐課，不僅能使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)方法與實(shí)驗(yàn)技能方面得到系統(tǒng)的訓(xùn)練，更重要的是培養(yǎng)了學(xué)生的觀察、思考、動(dòng)手、分析和解決問(wèn)題的能力，在培養(yǎng)高級(jí)應(yīng)用型人才的科學(xué)實(shí)驗(yàn)素質(zhì)與素養(yǎng)方面有著十分重要的作用，而傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)明顯不能滿足當(dāng)今社會(huì)對(duì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需求。因此，作為應(yīng)用型人才基本環(huán)節(jié)的課程教學(xué)改革已經(jīng)引起了廣大教育工作者的重視[5-9]。文章在前期物理實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)成果的基礎(chǔ)上，主要針對(duì)“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)模式改革與實(shí)踐進(jìn)行闡述。

一、正確面對(duì)“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”教學(xué)中師生的特點(diǎn)

針對(duì)當(dāng)前教學(xué)中教師抱怨學(xué)生不愛(ài)學(xué)、課堂玩手機(jī)，學(xué)生抱怨教師授課內(nèi)容陳舊、教學(xué)方法單一、授課沒(méi)有吸引力等現(xiàn)象，以廣西科技師范學(xué)院為例，分析當(dāng)前教師和學(xué)生的特點(diǎn)。

（一）教師的特點(diǎn)

教師隊(duì)伍以青年教師為主，多數(shù)是畢業(yè)于綜合性大學(xué)的研究生，普遍存在理論基礎(chǔ)強(qiáng)、實(shí)踐環(huán)節(jié)弱的現(xiàn)象;課堂上，部分教師仍沿襲傳統(tǒng)教學(xué)方法，備課材料只用教材。值得欣慰的是，在高校大力實(shí)施應(yīng)用型人才培養(yǎng)課程改革的基礎(chǔ)上，部分教師利用現(xiàn)代技術(shù)大膽進(jìn)行了課程教育教學(xué)方法的改革，受到學(xué)生的普遍歡迎。如有的教師嘗試用自制演示實(shí)驗(yàn)說(shuō)明抽象的概念和理論;有的采用師生角色互換的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（二）學(xué)生的特點(diǎn)

目前高校大學(xué)生多為95后，他（她）們個(gè)性鮮明，能熟練使用智能手機(jī)、Ipad等移動(dòng)終端設(shè)備，在生活中也普遍沉浸于智能手機(jī)帶來(lái)的愉悅體驗(yàn)。大多數(shù)學(xué)生學(xué)習(xí)傾向于快速、非線性和碎片化，多依賴移動(dòng)設(shè)備獲取信息、開(kāi)展社交和合作交流，樂(lè)于并善于迅速處理各種信息，對(duì)所學(xué)課程的專業(yè)針對(duì)性要求高、對(duì)授課教師要求高，但缺乏包容性。這些情況的出現(xiàn)給傳統(tǒng)的教學(xué)帶來(lái)巨大的壓力和挑戰(zhàn)。

二、實(shí)施“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程的教學(xué)改革與實(shí)踐

（一）教改理念

圍繞應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，堅(jiān)持“學(xué)生能力本位”教學(xué)理念。趙炬明教授在《論新三中心：概念與歷史——美國(guó)SC本科教學(xué)改革研究之一》中提到的3個(gè)核心內(nèi)容：

以學(xué)生發(fā)展為中心、以學(xué)生學(xué)習(xí)為中心、以學(xué)習(xí)效果為中心[10]，詮釋了以學(xué)生為中心的教學(xué)改革。教師教學(xué)的目的是學(xué)，而不是教，教學(xué)中要充分體現(xiàn)學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，培養(yǎng)學(xué)生善于觀察、獨(dú)立思考和質(zhì)疑歸納的能力，通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生自主提出問(wèn)題、全面分析問(wèn)題和動(dòng)手解決問(wèn)題，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，讓學(xué)生具有主動(dòng)學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)，最終具有終身學(xué)習(xí)的能力。

（二）相互補(bǔ)充的多元化教學(xué)模式

1.四層次

第一個(gè)教學(xué)層次是引導(dǎo)性實(shí)驗(yàn)，主要培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)的興趣，介紹、演示貼近生活的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生覺(jué)得“實(shí)驗(yàn)真有趣”;第二個(gè)層次是基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，這類實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容主要是應(yīng)用物理知識(shí)，能夠培養(yǎng)學(xué)生掌握基本物理量的測(cè)量、基本實(shí)驗(yàn)儀器的使用、基本實(shí)驗(yàn)技能和基本測(cè)量方法、誤差與不確定度及數(shù)據(jù)處理的理論與方法等，并使學(xué)生養(yǎng)成良好的觀察、思考和動(dòng)手的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣;第三個(gè)層次為綜合性實(shí)驗(yàn)，即綜合應(yīng)用多種方法和技術(shù)的實(shí)驗(yàn)，目的在于提高學(xué)生綜合運(yùn)用實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技術(shù)的能力;第四個(gè)層次是探究性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程主要在材料物理與仿真創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室完成，在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行物理問(wèn)題的探究，使學(xué)生了解科學(xué)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程和方法，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛣?chuàng)新能力（如圖1所示）。

2.三環(huán)節(jié)

第一，建設(shè)網(wǎng)絡(luò)在線資源（如圖2所示）。通過(guò)手機(jī)、平板和PC三合一實(shí)驗(yàn)教學(xué)綜合平臺(tái)發(fā)布教學(xué)資源。

第二，建設(shè)支持鼠標(biāo)屏幕交互的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)（如圖3所示），實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可以從實(shí)驗(yàn)教學(xué)綜合平臺(tái)中見(jiàn)到，方便學(xué)生學(xué)習(xí)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)以培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的思維方式和實(shí)踐能力為目標(biāo)，將優(yōu)質(zhì)的虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)綜合平臺(tái)共享，虛擬實(shí)驗(yàn)和真實(shí)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合、互補(bǔ)，建立虛實(shí)結(jié)合的信息化教學(xué)機(jī)制。

第三，建立“物理教學(xué)”微信公眾號(hào)（如圖4所示），推送教學(xué)圖文信息和微視頻，目的在于創(chuàng)設(shè)“處處能學(xué)，時(shí)時(shí)可學(xué)”的學(xué)習(xí)環(huán)境。通過(guò)微信平臺(tái)，學(xué)生可以在課前、課中和課后進(jìn)行學(xué)習(xí)，與虛擬仿真實(shí)驗(yàn)配合可以達(dá)到更理想的學(xué)習(xí)效果。

3.兩體驗(yàn)

第一個(gè)動(dòng)手體驗(yàn)是課堂上學(xué)生使用智能手機(jī)，自己錄制實(shí)驗(yàn)視頻（如圖5所示），體現(xiàn)了學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，其目的是充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。課后學(xué)生普遍反映喜歡這樣的教學(xué)方式，通過(guò)錄制自己的實(shí)驗(yàn)操作視頻（有的學(xué)生還配有聲音），雖然存在許多瑕疵，但是對(duì)自己嘗試錄制的“處女作”仍然很有成就感，更重要的是自己動(dòng)手體驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)課記憶牢固。教師發(fā)現(xiàn)，課堂上很多學(xué)生在與別人交流后發(fā)現(xiàn)自己缺點(diǎn)時(shí)會(huì)反復(fù)操作，以求達(dá)到更好的效果，從而培養(yǎng)了學(xué)生精益求精的科學(xué)態(tài)度。

第二個(gè)動(dòng)手體驗(yàn)是科技制作，主要在課后完成?？萍贾谱髟谂囵B(yǎng)學(xué)生自主探究方面有著重要作用，通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生自主提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。科技制作主要分為兩個(gè)方面。一是讓學(xué)生根據(jù)課堂上學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)原理和觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，進(jìn)行課后制作。如學(xué)完非平衡電橋后，制作溫度計(jì)[如圖6（a）所示]。二是讓學(xué)生參與到教師的科研中。如以授權(quán)發(fā)明專利為基礎(chǔ)，讓學(xué)生根據(jù)圖紙，制作出3D數(shù)字模型[如圖6（b）所示]和實(shí)物模型，在制作過(guò)程中針對(duì)細(xì)節(jié)，學(xué)生會(huì)不斷完善，并提出意見(jiàn)和建議，實(shí)現(xiàn)學(xué)生和教師的深入交流，真正體現(xiàn)了教學(xué)相長(zhǎng)。

三、“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)改革與實(shí)踐取得的教學(xué)效果

“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程的教學(xué)改革模式已在廣西科技師范學(xué)院3屆學(xué)生中試用，深受學(xué)生的喜愛(ài)和歡迎，取得了良好的教學(xué)效果。主要表現(xiàn)為學(xué)生上課積極性提高，上課出勤率在95%以上;由于越來(lái)越多的學(xué)生慢慢喜歡上了課堂交流和體驗(yàn)，借助教師提供的多元化學(xué)習(xí)資源，主動(dòng)參與課前預(yù)習(xí)的學(xué)生達(dá)80%以上;課堂上學(xué)生之間的交流更加頻繁，提出的均為思考或討論后還存在疑問(wèn)的問(wèn)題;實(shí)驗(yàn)操作更加主動(dòng)，由于教師鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)儀器驗(yàn)證自己的想法，因此，課堂上常?？梢钥吹皆S多新奇的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象;課后，學(xué)生會(huì)主動(dòng)與教師交流心得和感想，其中較多的學(xué)生表示，“老師的新教學(xué)模式是提出問(wèn)題、講解理論后，讓我們動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，這樣同學(xué)們會(huì)更用心地去思考和完成實(shí)驗(yàn)”“老師提出問(wèn)題，講明實(shí)驗(yàn)原理后讓我們動(dòng)手操作，開(kāi)始覺(jué)得很簡(jiǎn)單，但真正操作時(shí)，問(wèn)題接二連三發(fā)生，雖然最終用的時(shí)間比較長(zhǎng)，不過(guò)還是完成了，老師的這種教學(xué)方式，不僅培養(yǎng)了我們的動(dòng)手能力，還提高了我們的思考能力和創(chuàng)新能力”。

四、“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)模式改革的設(shè)想

雖然“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)已經(jīng)做了一些有效嘗試，但課程教學(xué)改革是一項(xiàng)長(zhǎng)期的、系統(tǒng)的，需要更多人共同努力的復(fù)雜而艱難的工程，在改進(jìn)和提升應(yīng)用型人才質(zhì)量的大環(huán)境下，實(shí)驗(yàn)課教師在之后的教學(xué)中要做到以下幾點(diǎn)。

（一）課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)

以師德模范、學(xué)術(shù)造詣高和能夠深入教學(xué)一線的學(xué)術(shù)帶頭人為核心，凸顯引領(lǐng)效應(yīng)，優(yōu)化團(tuán)隊(duì)學(xué)員年齡和職稱結(jié)構(gòu)，提高團(tuán)隊(duì)凝聚力。創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)教學(xué)管理方式，提高團(tuán)隊(duì)成員的協(xié)作精神，建設(shè)一支樂(lè)于奉獻(xiàn)、服務(wù)學(xué)生、德藝雙馨的教學(xué)團(tuán)隊(duì)。

（二）教材建設(shè)

一方面，借鑒國(guó)內(nèi)外知名大學(xué)的“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”教學(xué)特點(diǎn)，提高教材的信息化程度，開(kāi)發(fā)建設(shè)具有圖文、聲像和超鏈接的電子教材;另一方面，圍繞應(yīng)用型人才應(yīng)具備扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和較強(qiáng)的實(shí)踐能力情況，在教學(xué)實(shí)踐中不斷完善理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)知識(shí)的交替循環(huán)，為學(xué)生掌握理論知識(shí)和提高動(dòng)手能力發(fā)揮作用。

（三）多元化的課程考核和評(píng)價(jià)

針對(duì)教學(xué)過(guò)程中存在“平時(shí)不學(xué)習(xí)、臨時(shí)抱佛腳”的現(xiàn)象，深入研究課程考核和評(píng)價(jià)方式，注重學(xué)習(xí)過(guò)程和實(shí)踐考核，通過(guò)引入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)和學(xué)生互評(píng)等多元化的考核方式，用簡(jiǎn)捷、易操作的方式體現(xiàn)學(xué)習(xí)過(guò)程，易于高效組織實(shí)施的操作考試，真正發(fā)揮考試導(dǎo)向應(yīng)用實(shí)踐的作用，改變課程考核方法單一的問(wèn)題，有效提高應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)課程教育教學(xué)質(zhì)量。

? ?（四）課程教學(xué)模式

順應(yīng)信息化的發(fā)展，大力促進(jìn)課程教學(xué)包的電子資源建設(shè)[11]。既要引導(dǎo)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)上豐富的教學(xué)資源，又要鼓勵(lì)教師針對(duì)學(xué)生學(xué)情，創(chuàng)新設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段和教學(xué)工具，這樣可以節(jié)省學(xué)生從種類繁雜的網(wǎng)絡(luò)資源中選取和甄別的時(shí)間，還可以有針對(duì)性地因材施教，使課程教學(xué)包的資源建設(shè)為教學(xué)互動(dòng)提供資源保障。

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編輯∕丁俊玲

收稿日期：2021-06-12 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?修回日期：2021-07-01

作者簡(jiǎn)介：楊鐵柱（1980—），男，河南蘭考人，廣西科技師范學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院副教授，研究方向：物理教學(xué)及電子陶瓷材料研究。

基金項(xiàng)目：河南省教育廳“基于HTML5的跨平臺(tái)大學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵技術(shù)研究”（教高2019〔75號(hào)〕2018GGJS181）;鄭州市教育局“基于LabVIEW的跨平臺(tái)大學(xué)物理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)”（ZZJG-B9029）