新農(nóng)科背景下普通高校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與探索

陳 軍 秦羽豐 王林輝 陳洪葉 韓 岳 劉海濤

(山東農(nóng)業(yè)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心 山東 泰安 271000)

2019年6月《安吉共識(shí)——中國(guó)新農(nóng)科建設(shè)宣言》標(biāo)志著中國(guó)高等農(nóng)林教育發(fā)展進(jìn)入新時(shí)代；2019年9月“北大倉行動(dòng)”工作研討會(huì)提出要全面推動(dòng)新農(nóng)科建設(shè)，開創(chuàng)新時(shí)代高等農(nóng)林教育新局面.習(xí)近平總書記給全國(guó)涉農(nóng)高校的書記校長(zhǎng)和專家代表的回信，以立德樹人為根本，以強(qiáng)農(nóng)新農(nóng)為己任，全國(guó)高等農(nóng)林教育以“安吉共識(shí)”“北大倉行動(dòng)”“北京指南”為抓手，全面推進(jìn)以“新農(nóng)業(yè)、新農(nóng)村、新農(nóng)民、新生態(tài)”為核心的新農(nóng)科建設(shè).在教育部的政策引導(dǎo)下，全國(guó)涉農(nóng)高校相繼部署、落實(shí)、推進(jìn)安吉共識(shí)、北大倉行動(dòng)、北京指南等一系列政策和行動(dòng)，通過將現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)融入現(xiàn)有涉農(nóng)專業(yè)中，布局適應(yīng)新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)發(fā)展需要的新型涉農(nóng)專業(yè)等，為鄉(xiāng)村振興和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展提供強(qiáng)有力的人才支撐.“新農(nóng)科”要解決的正是人才培養(yǎng)與需求的不適配問題，“新農(nóng)科”的本質(zhì)是一次專業(yè)的供給側(cè)改革.

“三合一”人才培養(yǎng)模式是目前中國(guó)農(nóng)業(yè)高等院校最核心的改革.這一模式由通識(shí)教育、通用理論與技術(shù)教育、專業(yè)理論與技術(shù)教育3部分組成.通識(shí)教育解決培養(yǎng)什么人的問題，旨在對(duì)學(xué)生的世界觀、價(jià)值觀進(jìn)行培育；通用教育指向某一領(lǐng)域的通用知識(shí)和技術(shù)；專業(yè)教育則要滿足學(xué)生在某一具體專業(yè)方向的就業(yè)需求.重理論、輕實(shí)踐，創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力不夠，協(xié)同發(fā)展、校企合作缺乏深度……這些都是傳統(tǒng)農(nóng)科人才培養(yǎng)存在的不足之處，也是“新農(nóng)科”建設(shè)“育新人”應(yīng)當(dāng)解決的問題.

實(shí)踐能力、應(yīng)用能力是構(gòu)成農(nóng)科人才素質(zhì)能力體系的核心.為了適應(yīng)和匹配農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，“新農(nóng)科”人才所具備的素質(zhì)和能力迫切需要通過不同平臺(tái)進(jìn)行錘煉.

涉農(nóng)高校逐漸構(gòu)建完善的產(chǎn)學(xué)研協(xié)同育人體系.首先，要確定人才培養(yǎng)的合適目標(biāo).要始終秉持“學(xué)必期于用、用必適于地”的育人理念，以現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展需求為導(dǎo)向，充分發(fā)揮高校的學(xué)科優(yōu)勢(shì)，培養(yǎng)出國(guó)家、社會(huì)、行業(yè)所需的新型農(nóng)科人才.其次，要多層次提升和深化實(shí)踐體系.實(shí)踐教育應(yīng)當(dāng)作為農(nóng)科學(xué)生培養(yǎng)的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，尤其可以適當(dāng)增加校外實(shí)踐實(shí)習(xí)比重，幫助學(xué)生獲得就業(yè)的基本經(jīng)驗(yàn).再其次，要多舉措加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè).培養(yǎng)校、企、政多方師資力量，深化“三全育人”，構(gòu)建師生產(chǎn)學(xué)研協(xié)同、教學(xué)育融合體系.

普通物理學(xué)實(shí)驗(yàn)課程是高等學(xué)校涉農(nóng)相關(guān)專業(yè)及農(nóng)業(yè)工程類、理工類本科生必修的基礎(chǔ)課，該課程是理解和掌握物理學(xué)相關(guān)理論實(shí)踐知識(shí)的最好途徑.課程設(shè)置以實(shí)踐為主，由物理學(xué)實(shí)驗(yàn)理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩部分組成，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐技能和動(dòng)手能力，是創(chuàng)新性卓越農(nóng)林人才培養(yǎng)的重要基礎(chǔ)組成部分.鑒于新農(nóng)科建設(shè)著力打造農(nóng)林教育“金課”，特別是對(duì)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)提出了更高的要求，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)與教學(xué)團(tuán)隊(duì)針對(duì)普通物理學(xué)實(shí)驗(yàn)課程現(xiàn)存的問題進(jìn)行了深入分析，并重點(diǎn)在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式及考核方式等方面進(jìn)行了深入改革，以期為培育卓越農(nóng)林人才奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).

1 普通物理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題

深入對(duì)照新農(nóng)科建設(shè)對(duì)于實(shí)踐類課程建設(shè)的要求，課程組認(rèn)為普通物理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要存在的問題有:

(1)課程學(xué)時(shí)數(shù)大幅減少近兩成.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)普通物理學(xué)課程為年課，與理論課程相關(guān)聯(lián)的實(shí)驗(yàn)課程也相應(yīng)地分為 2 個(gè)部分，課程學(xué)時(shí)較多.由于 2017 年后普通物理學(xué)課程教學(xué)大綱更改，課程壓縮，學(xué)時(shí)數(shù)大幅減少.

(2)課程內(nèi)容設(shè)計(jì)不合理.以往的普通物理學(xué)實(shí)驗(yàn)課程多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，綜合實(shí)驗(yàn)很少.

(3)課程教學(xué)方法陳舊.課程教學(xué)過于依賴課堂實(shí)驗(yàn)和保存的相關(guān)實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行教學(xué)，對(duì)于學(xué)生的實(shí)踐能力關(guān)注較少.

(4)課程成績(jī)考核手段單一.課程成績(jī)考核主要根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成質(zhì)量，對(duì)于學(xué)生綜合素質(zhì)考查極少涉及.

2 普通物理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革主要措施

新農(nóng)科建設(shè)北大倉行動(dòng)工作研討會(huì)提出著力提升學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力和科研素養(yǎng)，培養(yǎng)創(chuàng)新性卓越農(nóng)林人才.基于該標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合多年來積累的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，普通物理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程組對(duì)該課程教學(xué)體系進(jìn)行了多項(xiàng)改革，主要改革路徑包括提出通過完善課程設(shè)置和優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生所學(xué)物理學(xué)理論知識(shí)在教學(xué)實(shí)踐中得到更好的理解和鞏固，更好地激發(fā)學(xué)生對(duì)物理學(xué)的興趣，從而熟練掌握物理學(xué)研究技巧和方法; 通過加強(qiáng)設(shè)計(jì)性綜合實(shí)驗(yàn)和室外實(shí)踐環(huán)節(jié)，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，提高學(xué)生動(dòng)手能力以及獨(dú)立分析問題和解決問題的能力; 通過與教師的科研相結(jié)合，引入研究性教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力，進(jìn)而提高學(xué)生的綜合素質(zhì); 通過改革成績(jī)考核方式，加強(qiáng)過程考核力度，更好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的不斷提升.

2.1 修訂教學(xué)大綱完善教學(xué)內(nèi)容

為貫徹《教育部關(guān)于加快建設(shè)高水平本科教育全面提高人才培養(yǎng)能力的意見》和《教育部關(guān)于狠抓新時(shí)代全國(guó)高等學(xué)校本科教育工作會(huì)議精神落實(shí)的通知》重要精神，落實(shí)“學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”的理念要求，促進(jìn)課程大綱與新修訂的人才培養(yǎng)方案相銜接，于2019年啟動(dòng)了新的教學(xué)大綱修訂，普通物理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程組以此為契機(jī)對(duì)原有的教學(xué)大綱進(jìn)行了修訂.根據(jù)新修訂的大綱，普通物理學(xué)實(shí)驗(yàn)課程一共36學(xué)時(shí)，其中包括8次教學(xué)實(shí)驗(yàn)32學(xué)時(shí).鑒于之前的普通物理學(xué)實(shí)驗(yàn)大部分都屬于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，缺少設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，因此此次大綱修改在傳統(tǒng)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上適度增加了部分綜合性實(shí)驗(yàn)，這種變化不僅有利于學(xué)生發(fā)揮主動(dòng)能動(dòng)性、激發(fā)對(duì)實(shí)驗(yàn)課的熱情，還利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，使學(xué)生的科研素質(zhì)得以提高.整個(gè)過程由學(xué)生自己操作，以此培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題和解決問題的能力，帶著問題來獲得知識(shí)，提升學(xué)生創(chuàng)新能力.

2.2 編著實(shí)驗(yàn)教材完善教學(xué)材料

為滿足普通物理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需求，普通物理學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教師于 2020 年組織編寫了校級(jí)規(guī)劃教材《普通物理學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)指導(dǎo)》，該教材已于2020 年 8 月由中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社出版發(fā)行.教材共設(shè)計(jì)23 個(gè)普通實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和8個(gè)近代物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、4個(gè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，在培養(yǎng)物理學(xué)基本操作技能的基礎(chǔ)上，以提高學(xué)生的實(shí)踐能力、設(shè)計(jì)能力和分析能力為重點(diǎn)，為普通物理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利開展提供了重要基礎(chǔ)保障.

2.3 革新教學(xué)方法提升教學(xué)質(zhì)量

2.3.1 加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

通過購買仿真實(shí)驗(yàn)軟件和制作內(nèi)容豐富、形象生動(dòng)的多媒體課件，在校園網(wǎng)絡(luò)以模擬做實(shí)驗(yàn)、照片和視頻方式重現(xiàn)物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目.演示或模擬實(shí)驗(yàn)流程，使學(xué)生能準(zhǔn)確理解各實(shí)驗(yàn)的技術(shù)要領(lǐng)，掌握物理學(xué)常規(guī)的實(shí)驗(yàn)操作流程.極大提升了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和教學(xué)效果.

2.3.2 增加仿真和演示實(shí)驗(yàn)，拓展教學(xué)內(nèi)容

教學(xué)改革前物理學(xué)實(shí)驗(yàn)課程只能在規(guī)定學(xué)時(shí)內(nèi)講授固定內(nèi)容，多數(shù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開設(shè)30余年，使得其很難全面反映出物理學(xué)科的發(fā)展和內(nèi)容，特別是一些對(duì)實(shí)驗(yàn)條件要求高、不易操作、不利于學(xué)生準(zhǔn)確掌握的各種實(shí)驗(yàn).教學(xué)改革后將預(yù)習(xí)和課后作業(yè)等教學(xué)內(nèi)容設(shè)置在網(wǎng)絡(luò)上，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)打卡考核.此外，任課教師還借助演示實(shí)驗(yàn)儀器，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，并現(xiàn)場(chǎng)教授實(shí)驗(yàn)原理和演示實(shí)驗(yàn)過程.同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生利用課余時(shí)間觀看網(wǎng)絡(luò)物理小實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鍛煉了他們的實(shí)踐思維能力.

2.3.3 優(yōu)化評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)化注重過程培養(yǎng)

改革之前的普通物理學(xué)實(shí)驗(yàn)課程成績(jī)主要以實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成質(zhì)量，特別是對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，難以真實(shí)反映學(xué)生的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)態(tài)度、動(dòng)手操作能力和創(chuàng)新素質(zhì)等，部分學(xué)生出現(xiàn)以不認(rèn)真的態(tài)度對(duì)待實(shí)驗(yàn)操作.根據(jù)新修訂的教學(xué)大綱，普通物理學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的成績(jī)考核將貫穿到實(shí)驗(yàn)課程的全過程之中，對(duì)學(xué)生的預(yù)習(xí)、考勤、操作技能、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成質(zhì)量、課后作業(yè)和創(chuàng)新思維等進(jìn)行綜合評(píng)定.每次實(shí)驗(yàn)課特別關(guān)注學(xué)生是否能夠獨(dú)立認(rèn)真地開展實(shí)驗(yàn)操作以獲得準(zhǔn)確結(jié)果; 實(shí)驗(yàn)報(bào)告只占單次成績(jī)的 50%，其他著重考查學(xué)生平常學(xué)習(xí)及實(shí)驗(yàn)操作質(zhì)量，以及對(duì)物理實(shí)驗(yàn)理論的理解和感悟，以此調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性和積極性，進(jìn)而全面提高學(xué)生綜合能力.

3 結(jié)論

深入實(shí)施普通物理學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革為山東農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)課程構(gòu)建了高質(zhì)量的教學(xué)平臺(tái).學(xué)生通過該課程的學(xué)習(xí)，深入理解了普通物理學(xué)相關(guān)的理論知識(shí)，同時(shí)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力和科研素質(zhì)等有較大的提高.有部分學(xué)生還因?yàn)檫@門課程的學(xué)習(xí)提前進(jìn)入了計(jì)算機(jī)、電子技術(shù)等專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，并在老師和研究生的指導(dǎo)下開展相關(guān)的學(xué)習(xí)研究工作，課程改革取得了階段性的發(fā)展，揭示了改革模式符合新農(nóng)科建設(shè)對(duì)于培養(yǎng)卓越農(nóng)林人才的相關(guān)要求.在今后教學(xué)改革的實(shí)施過程中要不斷發(fā)現(xiàn)新的問題、解決問題，需要今后進(jìn)一步深入地探索與實(shí)踐.