沈璐，郭亮，張晶瑩

摘? ? 要：文章基于目前工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下公共基礎(chǔ)課程的研究現(xiàn)狀，結(jié)合工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證方法，分析了目前高?！按髮W(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程所面臨的和亟待解決的問題，并結(jié)合吉林建筑大學(xué)發(fā)展目標(biāo)，討論了工科院?！按髮W(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)改革的必要性。同時(shí)，根據(jù)吉林建筑大學(xué)各專業(yè)的工程教育認(rèn)證情況，初步提出了“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程模塊化改革方案，以期為公共基礎(chǔ)課程的改革和推廣提供參考案例。

關(guān)鍵詞：“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程；工程教育專業(yè)認(rèn)證；模塊化；持續(xù)改進(jìn)

中圖分類號(hào)：G642? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? 文章編號(hào)：1002-4107（2023）04-0073-03

工程技術(shù)人才的國際化是當(dāng)前經(jīng)濟(jì)全球化的必然要求，工程教育和工程師資格的國際互認(rèn)已成為全世界工程教育界共同關(guān)注的焦點(diǎn)。2016年6月，我國成為《華盛頓協(xié)議》正式成員，實(shí)現(xiàn)了我國與其他成員國本科工程教育所授學(xué)位的“實(shí)質(zhì)等效”。這不僅實(shí)現(xiàn)了我國工程教育認(rèn)證的國際互認(rèn)目標(biāo)，也有力推動(dòng)了我國工程教育專業(yè)認(rèn)證工作的進(jìn)一步發(fā)展，但在給國內(nèi)各高校的專業(yè)發(fā)展帶來機(jī)遇的同時(shí)也提出了新的挑戰(zhàn)。

“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程是教育部確立的高等院校理工科專業(yè)的6門基礎(chǔ)必修課之一，也是學(xué)生進(jìn)入大學(xué)階段最先接觸到的實(shí)踐課程，它對(duì)于學(xué)生辯證思考能力和解決問題能力的鍛煉作用毋庸置疑。雖然各高校的“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程都在根據(jù)學(xué)校的發(fā)展目標(biāo)等不斷進(jìn)行改革，但是其效果仍然與工程教育專業(yè)認(rèn)證所秉承的成果導(dǎo)向存在一定差距[1-3]。因此，高校針對(duì)公共基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程在工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下的課程改革迫在眉睫。

一、“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程面臨的問題

目前，高校的“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程在實(shí)際教學(xué)中存在以下與工程教育專業(yè)認(rèn)證理念有偏差的問題。

（一）教學(xué)內(nèi)容

以吉林建筑大學(xué)2019—2020學(xué)年為例，物理實(shí)驗(yàn)中心每學(xué)年要完成18個(gè)專業(yè)，共2 500人的“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程的教學(xué)任務(wù)，雖然設(shè)置了不同學(xué)分的實(shí)驗(yàn)課程，但學(xué)生并不能完全根據(jù)工程教育專業(yè)認(rèn)證的人才培養(yǎng)特點(diǎn)及專業(yè)達(dá)成度要求來選擇不同內(nèi)容的課程。例如，電氣工程專業(yè)較重視電學(xué)相關(guān)實(shí)驗(yàn)，而土木工程專業(yè)則比較重視力學(xué)相關(guān)實(shí)驗(yàn)。因此，實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容對(duì)于不同專業(yè)培養(yǎng)方案的支持度較低，對(duì)各專業(yè)的需求適應(yīng)度不高。

（二）教學(xué)方法

“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程目前仍存在“教重于學(xué)”的情況，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中只是“做”了實(shí)驗(yàn)，缺乏思考?！按髮W(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程雖然在一定程度上培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)創(chuàng)新意識(shí)和解決問題能力，但仍存在學(xué)生完全重復(fù)教師的操作流程，機(jī)械地 “被動(dòng)”實(shí)驗(yàn)的問題，無法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，學(xué)生難以通過實(shí)驗(yàn)加深對(duì)理論知識(shí)的理解，也不能達(dá)成提高學(xué)生自主解決問題能力的培養(yǎng)目標(biāo)。

（三）教學(xué)理念

目前，高校雖然增加了部分創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和開放實(shí)驗(yàn)課程，但由于仍存在重理論輕實(shí)踐現(xiàn)象，導(dǎo)致大部分學(xué)生的積極性不高，在一定程度上消磨了教師開拓新的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的激情，使得“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程的師生互動(dòng)狀態(tài)仍停留在學(xué)生按照教師教授內(nèi)容被動(dòng)地重復(fù)操作，致使實(shí)際的教學(xué)效果與期望的“學(xué)生為主體，教師做引導(dǎo)”的狀態(tài)差距較大。

二、“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程改革的必要性分析

自2017年以來，吉林建筑大學(xué)陸續(xù)有安全工程專業(yè)、土木工程專業(yè)、測(cè)繪工程專業(yè)通過認(rèn)證，同時(shí)給排水科學(xué)與工程、工程管理、建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程、地質(zhì)工程等專業(yè)陸續(xù)迎來中國工程教育專業(yè)認(rèn)證協(xié)會(huì)專家的現(xiàn)場(chǎng)考察。工程教育專業(yè)認(rèn)證推動(dòng)了理工科院校的專業(yè)發(fā)展，同時(shí)也帶來了很多挑戰(zhàn)。工程教育專業(yè)認(rèn)證要求都是圍繞“畢業(yè)生實(shí)踐能力達(dá)成”這一核心任務(wù)開展的。通過積極參與學(xué)校的工程教育專業(yè)認(rèn)證工作，物理實(shí)驗(yàn)課教師認(rèn)識(shí)到“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)體系的優(yōu)化不僅是專業(yè)認(rèn)證的需求，也是完善學(xué)?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)保障體系的關(guān)鍵任務(wù)，更是提升實(shí)驗(yàn)建設(shè)和教學(xué)管理的突破口。因此，針對(duì)工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下的公共實(shí)驗(yàn)課程改革工作勢(shì)在必行，“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課教師應(yīng)進(jìn)行積極的探索和實(shí)踐，尋求與時(shí)俱進(jìn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革方式。

三、“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程模塊化改革方案及實(shí)踐

通過問題分析，教師了解到目前“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程現(xiàn)狀與工程教育專業(yè)認(rèn)證所秉承的以學(xué)生為中心、成果導(dǎo)向的目標(biāo)還是有差距的[3-4]。在“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)過程中，教師通過經(jīng)典的驗(yàn)證性物理實(shí)驗(yàn)可以引導(dǎo)學(xué)生理解物理學(xué)科近三百年來的發(fā)展歷程，但與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的銜接性較弱，與學(xué)生專業(yè)的匹配度較低，難以激發(fā)學(xué)生對(duì)此類實(shí)驗(yàn)的興趣。為了更深入地了解學(xué)生對(duì)“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程的認(rèn)識(shí)程度及期望情況，教師向吉林建筑大學(xué)2019級(jí)和2020級(jí)理工科專業(yè)學(xué)生發(fā)放了2 000份調(diào)查問卷，結(jié)果顯示，約63%的學(xué)生能夠認(rèn)識(shí)到“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程的重要性。在實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置方面，67%的學(xué)生認(rèn)為“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程應(yīng)增加選修單元以有效發(fā)揮學(xué)生的自主性；79%的學(xué)生認(rèn)為“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程應(yīng)強(qiáng)化專業(yè)相關(guān)實(shí)驗(yàn)；23%的學(xué)生希望在課余時(shí)間完成更具有挑戰(zhàn)性和創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。在課程講授方式方面，45%以上的學(xué)生喜歡動(dòng)手操作環(huán)節(jié)；27%以上的學(xué)生愿意與其他同學(xué)討論完成實(shí)驗(yàn)；35%以上的學(xué)生更傾向于建立學(xué)習(xí)小組，采用合作形式完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。物理實(shí)驗(yàn)中心教師通過調(diào)查問卷的分析結(jié)果，進(jìn)一步了解到學(xué)生對(duì)于“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程的預(yù)期及需求，進(jìn)而結(jié)合物理實(shí)驗(yàn)中心現(xiàn)有條件，通過研討會(huì)的方式深入探討了如何建立工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下的公共基礎(chǔ)課程的支撐平臺(tái)，即從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)評(píng)價(jià)等方面入手，切實(shí)提高學(xué)生的理論基礎(chǔ)與工程運(yùn)用能力，使得“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程能夠?yàn)榧纸ㄖ髮W(xué)工程教育專業(yè)認(rèn)證工作和人才培養(yǎng)添磚加瓦，完成以學(xué)生需求為導(dǎo)向、培養(yǎng)實(shí)踐能力為目標(biāo)的公共實(shí)驗(yàn)課程改革工作。物理實(shí)驗(yàn)中心教師與相關(guān)專業(yè)負(fù)責(zé)人溝通后，選擇2020級(jí)電氣類專業(yè)學(xué)生作為課程改革試點(diǎn)，對(duì)課程進(jìn)行了以下改革，取得了較好的改革成果。

（一）教學(xué)內(nèi)容

在吉林建筑大學(xué)積極推進(jìn)工程教育專業(yè)認(rèn)證工作的背景下，適合不同專業(yè)的模塊化“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程圍繞以學(xué)生為中心，滿足不同層次學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)需求的課程設(shè)計(jì)，成為今后“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程的發(fā)展方向[5-6]。結(jié)合吉林建筑大學(xué)專業(yè)設(shè)置情況和物理實(shí)驗(yàn)中心現(xiàn)有條件，“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程采用的模塊化課程設(shè)計(jì)仍基于大學(xué)物理常用的實(shí)驗(yàn)科目分類，即力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、近代物理實(shí)驗(yàn)5個(gè)基礎(chǔ)模塊，完成先修基礎(chǔ)模塊后可選擇相應(yīng)分類的拓展模塊，進(jìn)行更加深入的專業(yè)相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的操作。綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)作為備開實(shí)驗(yàn)?zāi)K，由各專業(yè)根據(jù)自身的專業(yè)特色，再結(jié)合培養(yǎng)方案中各專業(yè)的學(xué)時(shí)要求，選擇與專業(yè)實(shí)踐或者理論課程銜接更好的實(shí)驗(yàn)?zāi)K[7]（圖1）。

“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程以學(xué)生需求為導(dǎo)向，課程設(shè)置在兼顧培養(yǎng)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)操作技能的同時(shí)，更應(yīng)滿足學(xué)生需求，融入激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、專業(yè)延展度較高的綜合性、創(chuàng)造性實(shí)驗(yàn)。以電氣類專業(yè)為例，“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程共48學(xué)時(shí)，其中常開實(shí)驗(yàn)和備開實(shí)驗(yàn)的學(xué)時(shí)設(shè)置分別為40學(xué)時(shí)和8學(xué)時(shí)。物理實(shí)驗(yàn)中心教師在與專業(yè)負(fù)責(zé)人溝通探討專業(yè)核心課程與“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程的關(guān)聯(lián)之后，確定電學(xué)模塊和電學(xué)拓展模塊作為其首選實(shí)驗(yàn)?zāi)K。物理實(shí)驗(yàn)中心在電學(xué)模塊中設(shè)置了“示波器使用”“電橋法測(cè)電阻”“示波器法測(cè)繪磁化曲線和磁滯回線”實(shí)驗(yàn)，而在電學(xué)拓展模塊中設(shè)置了“電表的設(shè)計(jì)和組裝”“電阻電容串聯(lián)電路暫態(tài)過程研究”“線式電位差計(jì)測(cè)電阻”等實(shí)驗(yàn)?？紤]到與吉林建筑大學(xué)特色的結(jié)合度，電氣專業(yè)以力學(xué)模塊、力學(xué)拓展、近代物理實(shí)驗(yàn)?zāi)K及綜合性實(shí)驗(yàn)?zāi)K構(gòu)成了“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程的完整模塊。物理實(shí)驗(yàn)中心根據(jù)電氣專業(yè)在常開模塊中的選擇情況，在綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)?zāi)K中設(shè)置了“太陽能電池特性及應(yīng)用”“微小形變量測(cè)量”“相位法測(cè)光速”等力學(xué)和電學(xué)相關(guān)實(shí)驗(yàn)。電氣類專業(yè)的“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程涵蓋了力學(xué)、電學(xué)和近代物理實(shí)驗(yàn)三大塊內(nèi)容，同時(shí)在綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和拓展性實(shí)驗(yàn)中，也涵蓋了少量的光學(xué)和熱學(xué)知識(shí)的交叉內(nèi)容，既滿足了專業(yè)相關(guān)性特點(diǎn)也兼顧了基礎(chǔ)技能的培養(yǎng)。

（二）教學(xué)方法

“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程是吉林建筑大學(xué)第一批校級(jí)混合式課程，目前也處于校級(jí)一流課程建設(shè)階段，在教學(xué)方法上的改革取得了不錯(cuò)的教學(xué)成果，獲得了良好的學(xué)生反饋意見[8]。因此，基于上述教學(xué)改革成果，電氣專業(yè)的“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程也采用線上線下相結(jié)合的教學(xué)方式，通過線上預(yù)習(xí)+線下操作+討論答辯相結(jié)合的方式進(jìn)行。課前，學(xué)生通過線上資源了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及涉及的知識(shí)點(diǎn)，并完成教師布置的在線預(yù)習(xí)測(cè)試題；課上，學(xué)生實(shí)際動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)儀器，解決各類問題；課后，教師線上發(fā)布討論內(nèi)容，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作情況參與討論、發(fā)表看法，教師有針對(duì)性地回復(fù)。線上線下相結(jié)合的方式增強(qiáng)了學(xué)生與教師之間的互動(dòng)，能夠及時(shí)解決學(xué)生在預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)、操作環(huán)節(jié)和討論環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的各類問題，有利于提高學(xué)生獨(dú)立思考、解決問題的能力。

（三）教學(xué)評(píng)價(jià)

在傳統(tǒng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)評(píng)價(jià)中，評(píng)價(jià)內(nèi)容主要是課前預(yù)習(xí)和實(shí)驗(yàn)操作兩大部分。目前，試點(diǎn)班級(jí)的評(píng)價(jià)體系主要包括線上成績和線下成績兩大部分。其中，線上成績包括視頻觀看時(shí)長、預(yù)習(xí)測(cè)試成績和討論參與度成績；線下成績包括實(shí)驗(yàn)操作成績、實(shí)驗(yàn)思考題、實(shí)驗(yàn)方案制定+結(jié)果答辯成績（綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)）。這完全符合工程教育專業(yè)認(rèn)證中注重過程性評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)，不僅可以多環(huán)節(jié)、多視角、多維度地評(píng)價(jià)學(xué)生的綜合能力，而且可以更全面、客觀地對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力，理論知識(shí)理解能

力，實(shí)驗(yàn)操作過程中的學(xué)習(xí)能力、解決問題能力、團(tuán)隊(duì)合作能力等進(jìn)行評(píng)價(jià)。

在完成了本學(xué)期的“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)任務(wù)之后，物理實(shí)驗(yàn)中心針對(duì)電氣類專業(yè)學(xué)生再次發(fā)放了200份調(diào)查問卷。關(guān)于實(shí)驗(yàn)題目設(shè)置的問卷部分，78%的學(xué)生認(rèn)為模塊化課程設(shè)計(jì)提高了專業(yè)相關(guān)度，提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。關(guān)于教學(xué)方法的問卷部分，67%的學(xué)生認(rèn)為線上預(yù)習(xí)的方式，讓學(xué)生在上課前可以有備而來，節(jié)省了課堂時(shí)間，調(diào)動(dòng)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的積極性。關(guān)于教學(xué)評(píng)價(jià)的問卷部分，雖然49%的學(xué)生認(rèn)為新的過程性評(píng)價(jià)方式可以更全面、更多角度地評(píng)價(jià)學(xué)生的綜合能力，但是也有近30%的學(xué)生認(rèn)為各評(píng)價(jià)內(nèi)容所占比重有待調(diào)節(jié)。針對(duì)問卷調(diào)查結(jié)果，物理實(shí)驗(yàn)中心教師與專業(yè)課教師就課程試點(diǎn)情況進(jìn)行了進(jìn)一步探討與溝通，教師一致認(rèn)為模塊化的課程設(shè)置不僅保證了學(xué)生對(duì)基本實(shí)驗(yàn)技能的掌握，而且在相應(yīng)模塊的基礎(chǔ)上還可以繼續(xù)學(xué)習(xí)拓展模塊，最終還可在綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)部分加入綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，對(duì)專業(yè)課程相關(guān)聯(lián)內(nèi)容進(jìn)行逐級(jí)遞進(jìn)和提升，課程設(shè)置方面取得了較好的效果。通過“示波器的使用”等電學(xué)基本模塊的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠掌握電學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作方法，提升電路搭建技巧及能力；通過“電表的設(shè)計(jì)和組裝”等電學(xué)拓展實(shí)驗(yàn)為與專業(yè)課程建立聯(lián)系打下基礎(chǔ)；通過“微小形變量測(cè)量”等綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)可以實(shí)際操作、驗(yàn)證、體會(huì)“傳感器原理及應(yīng)用”課程中涉及的傳感器知識(shí)，為后續(xù)的專業(yè)課程學(xué)習(xí)打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。通過線上線下相結(jié)合的方式，節(jié)省了部分線下課時(shí)，學(xué)生有更多的時(shí)間用來操作儀器，及時(shí)與教師互動(dòng)解決在實(shí)驗(yàn)中遇到的問題，充分體現(xiàn)了工程教育專業(yè)認(rèn)證提倡的“學(xué)生主體，教師主導(dǎo)”的教學(xué)方式。針對(duì)學(xué)生反饋的教學(xué)評(píng)價(jià)的建議，教師也進(jìn)行了深入探討，同時(shí)借鑒專業(yè)課程及專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程的評(píng)價(jià)體系，在后續(xù)的課程改革中再繼續(xù)將評(píng)價(jià)體系向更全面、更合理的方向調(diào)整，遵循工程教育專業(yè)認(rèn)證提倡的“持續(xù)改進(jìn)”策略。

針對(duì)“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程的教學(xué)改革，通過對(duì)電氣類專業(yè)學(xué)生的問卷調(diào)查及與電氣專業(yè)課教師的研討交流，提出的“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程模塊化教學(xué)方式，取得了預(yù)期的教學(xué)效果，得到了專業(yè)課教師和學(xué)生的積極反饋和一致認(rèn)可。同時(shí)，在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)的問題也會(huì)在后期的授課和面向其他專業(yè)推廣中保持持續(xù)改進(jìn)的策略。該模塊化教學(xué)方式使得“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程作為工程實(shí)踐能力提升的第一個(gè)基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，通過閉環(huán)的“評(píng)價(jià)—反饋—改進(jìn)”循環(huán)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了提升學(xué)生的實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)的目標(biāo)。

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編輯∕陳晶