基于卓越工程師培養的大學物理實驗教學改革

李 榮，賈天俊，高光珍

(濱州學院 光電工程系，山東 濱州 256603)

基于卓越工程師培養的大學物理實驗教學改革

李 榮，賈天俊，高光珍

(濱州學院 光電工程系，山東 濱州 256603)

為了更好地實現“卓越工程師教育培養計劃”所要求達到的目標，文中從構建面向卓越理工人才的大學物理實驗教學體系，組建具有培養卓越理工人才意識的實驗教學團隊等方面進行了有益探討，旨在提高大學物理實驗教學水平和質量，培養具有工程實踐能力、工程設計能力與工程創新能力的工程技術人才。

卓越工程師計劃；物理實驗；教學改革；探索

卓越工程師教育培養計劃(以下簡稱“卓越計劃”)的培養目標是面向工業界、面向世界、面向未來培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量工程技術人才[1]。該計劃將促進工程教育的改革和創新，全面提高我國工程教育人才培養質量，努力建設具有世界先進水平和中國特色的現代高等工程教育體系，促進我國由工程教育大國邁向工程教育強國[2]。

為發揮大學物理實驗在人才培養中的作用，實現卓越工程師教育培養計劃提出的強化培養學生的工程實踐能力和創新能力的目標，濱州學院大學物理實驗中心不斷探索與工程實際緊密聯系的大學物理實驗教學的新理念、新方法、新思路。目前，我校飛行技術、計算機科學與技術、化學工程與工藝等3個專業入選省級“卓工計劃”， 環境工程、電氣工程及其自動化、生物技術3個專業入選校級“卓工計劃”。 相信將來還會有更多的專業入選“卓工計劃”。大學物理實驗課程以此為契機，以強化工程實踐能力、工程設計能力與工程創新能力為核心，重構課程體系，優化教學內容。改革目前人才培養過程中以灌輸式和知識傳授為主的教學方法，著力推動基于問題的學習、基于項目的學習、基于案例的學習等研究性教學和學習方法改革，加強學生創新能力訓練。

本文結合我校實際，從大學物理實驗教學的教學體系，師資隊伍建設等幾個方面進行了探討。

1 構建大學物理實驗教學體系

1.1 設置與專業緊密結合的開放設計性實驗內容

本著“寬基礎，重應用”的原則，我們將物理實驗內容分為基礎實驗和開放設計性實驗?；A實驗多為驗證性和綜合性實驗，是必做實驗，面向開設大學物理實驗課程的所有專業學生，旨在培養學生的基本實驗技能和實驗素質，掌握實驗儀器的使用方法，了解實驗原理，掌握數據處理方法。開放設計性實驗為選做實驗，強調專業特色和創新，開設與專業緊密結合的實驗內容，重在培養學生工程實踐設計能力和創新能力[3-4]。

實驗中采用的實驗儀器、實驗方法和實驗技術在工程上可能有多方面的應用，這些應用可作為綜合性實驗或設計性實驗的內容。改變實驗儀器、改變實驗方法、改變數據處理方法等以此激發學生的創新思維。為鼓勵學生積極參與自制實驗儀器，可開設部分儀器改造實驗；同時，將改造的儀器用于課堂實驗，這樣既鍛煉了學生的動手能力，培養了創新能力，又激發了學生參與實驗的積極性。

以液體表面張力系數的測量實驗為例，為了能測不同溫度下液體的表面張力系數，學生改進了實驗儀器。實驗裝置中加了一個變溫水池、智能PID溫度控制儀、溫度傳感器、小型水泵、固態繼電器和加熱器。用水泵使加熱后的水循環于變溫水池的夾層，對變溫水池內的液體進行水浴加熱，溫度傳感器放在變溫水池內，測量水池內的待測液體的溫度，設定智能PID溫度控制儀上的溫度，開始加熱，直至所設定溫度裝置會自動停止加熱，液體最后穩定到設定溫度。這樣的裝置設計既能準確地測量一定溫度下液體的表面張力，又可以把原來的驗證型實驗改進為綜合型實驗。該項目的改進設計獲得了山東省物理科技創新大賽特等獎[5-6]。

1.2 改革教學方法，強化課前預習

各高校物理實驗均實行讓學生撰寫預習實驗報告的方式來進行實驗預習。但是僅憑一份預習實驗報告如何能確定學生認真預習實驗？較為普遍的現象是學生將實驗教材的內容“復制”到預習報告中，至于實驗儀器、實驗原理等根本不知其所以然。為了有效杜絕此類現象，強化預習效果，我校采取了一系列措施。如將實驗項目制作成課件，上傳至物理實驗中心網站，結合每個實驗都設置幾個問題，學生通過預習，上網查資料尋找答案，在實驗課時教師將針對所設置的問題進行提問，預習實驗報告書寫合格，且回答問題正確的學生才能進實驗室做實驗，否則將不允許進實驗室。

利用課件指導學生預習實驗，可以直觀地了解儀器的構造原理，調節方法以及實驗現象，既降低了學生對文字理解的難度，又增加了感性認識。利用課件模擬實驗現象的物理過程，使學生獲得的表象得以強化，通過反復觀察實驗現象發生及變化的條件，加深學生對抽象的理論知識的理解[7-8]。尤其是實驗問題的設置，促進學生主動思考，積極探索答案，提高學生自學能力。

1.3 改革實驗操作教學方法

為縮短教師授課時間，留出更多的時間給學生進行實驗操作，實驗課采用多媒體教學，可有效提高課堂教學效率，達到最佳教學效果。實踐證明，利用多媒體教學，將實驗中的注意事項和一些重要實驗儀器的使用方法通過FLASH動畫形式播放，使學生有了更加直觀的印象，其效果要好于教師口頭強調數遍。

1.4 搭建產學研用相結合的學生創新實踐平臺

鼓勵學生積極參與教師科研教研課題，搭建“產學研用”相結合的學生創新實踐平臺。為各專業的學生加大實驗室開放力度，提供開放設計性實驗平臺。如計算機專業學生可進行實驗數據處理系統的開發和應用，光信息專業學生可進行邁克爾遜干涉儀、微小距離測量等實驗進行儀器改造和實驗拓展。另外，在教師的指導下可組織學生利用物理實驗儀器設備為企業進行產品性能的檢測。由于性能檢測可能要對物理實驗儀器進行改造，也可能需要研制一些新的傳感器和配件，學生通過這些檢測工作可以學到物理學原理在工程技術中的應用知識的同時，也可以看到所學物理實驗知識的使用價值，不僅提高了學生解決實際問題的能力，而且激發了學生學習物理實驗的積極性和主動性[9-10]。

1.5 建立多元化考核和激勵辦法

2 組建大學物理實驗教學團隊

2.1 安排高學歷青年教師承擔實驗教學任務

要實現以卓越工程教育培養為導向的大學物理實驗教學改革，首先必須建設一支能夠滿足卓越工程師教育培養需要的高素質的物理實驗教師隊伍。

我校大學物理實驗中心承擔全校物理、化學、生物、地理、自動化、飛行學院等9個院系19個專業的物理實驗教學任務，僅僅依靠中心專職實驗教師難以完成教學任務。安排一批高學歷且具有較高教學能力、科研能力的老師進入實驗室承擔實驗課成為必然。近幾年引進的青年教師均承擔實驗任務，為實驗教學團隊補充了新鮮血液。由于青年教師多為碩士或博士，一方面提高了實驗教學團隊的學歷；另一方面由于這些教師都具有較強的科研能力，能較好地指導學生進行科研性、設計性的實驗，可以很好地開展在物理實驗教學中引入物理學原理在工程技術中的應用知識的工作。青年教師作為指導教師，指導學生在國家級、省級電子設計大賽、省級物理實驗技能大賽、全國節能減排大賽、國家創新訓練計劃、校級SRTP(大學生訓練計劃)等各級各類競賽中均獲得不俗成績。

2.2 實行“引進來，走出去”方針，鼓勵青年教師繼續深造

通過多種形式提高專業教師的工程實踐能力，強化專業教師的工程背景，逐步形成工程實踐能力強、教學經驗豐富、技術儲備強，集科研、教學和工程應用為一體的專業師資隊伍。學校采取一系列措施，為老師們提供便利和資金支持，鼓勵具有碩士學歷的青年教師考取博士學位，鼓勵教師進行國內外訪學，單科進修，到企事業單位進行頂崗鍛煉。通過考取博士或者訪學，將國內外高校先進的教學理念、教學方法和手段引進來，促進實驗教學水平的提高。另外，到企事業單位進行頂崗鍛煉，熟悉行業規范和技術手段，尤其是將一些工程技術手段帶到課堂，與學生專業相結合，在教學中突出工程技術知識的講解，使學生了解所學知識的應用價值。指導學生進行專業與工程技術緊密結合的開放性、設計性實驗，提高學生工程實踐能力和創新能力。

3.結束語

我校不斷提高工科專業人才培養質量，旨在真正地培養出適應區域經濟發展需要的具有良好社會責任感、富有創新精神、工程實踐能力強的高素質工程技術人才。大學物理實驗中心緊跟學校步伐，積極響應“卓工計劃”，以學生為主體，以實驗室為依托，改革物理實驗教學理念和教學方法，組建具有培養卓越理工人才意識的實驗教學團隊，為培養具有較高創新能力、知識綜合應用能力、科研能力的卓越工程技術人才做出應有的貢獻。

[1] 林 健.“卓越工程師教育培養計劃”通用標準研制[J]. 高等工程教育研究,2010(4):21-29.

[2]張文生,宋克茹.“回歸工程”教育理念下實施“卓越工程師教育培養計劃”的思考[J].西北工業大學學報,2011,31(1):77-79

[3]胡海云,劉兆龍,宋克輝,等. 面向卓越理工人才培養，建設大學物理精品課程[J]. 大學物理,2013,32(12):46-48.

[4]何永凡,周紅,李玉龍. 卓越工程師計劃對大學物理實驗教學改革的影響[J]. 實驗室研究與探索,2013, 32(11):422-424.

[5]馬國利,馮偉偉. 液體表面張力系數測量裝置的改進[J]. 物理實驗,2013,32(3):24-28.

[6] 夏思淝,劉東紅,孫建剛,等. 用力敏傳感器測液體表面張力系數的誤差分析[J]．物理實驗,2003,23(7):39-43.

[7]冷雪松,王艷東,姜麗娜,等. 基于卓越工程師培養目標下的大學物理實驗創新培養模式[J]. 大學物理實驗,2013,26(6):127-130.

[8]潘小青,羅飛,黃瑞強. 面向卓越工程師培養計劃，建設實驗精品課程[J]. 江西理工大學學報,2013,34(6):77-79.

[9]張君芳. 以卓越工程師培養為導向改革物理實驗教學的研究[D].合肥：合肥工業大學,2012.

[10]伊厚會,姚延立. 大學物理教學中數值模擬實驗的設計和研究[J]. 實驗科學與技術,2014,12(1):37-38.

Reform of University Physics Experiment Teaching for Educating and Training Excellence Engineers

LI Rong, JIA Tianjun, GAO Guangzhen

(Department of Optics and Electronics，Binzhou University，Binzhou 256603，China)

In order to improve the university physics experiment teaching level and quality and to train persons with engineering practice ability, engineering design ability and the innovation ability of engineering and technical, this paper analyzes how to build the university physics experiment teaching system based on the excellence engineer project and to form a experiment teaching team cultivating excellent talents of science and technology.

excellence engineer project; physics experiment; teaching reform；exploration

2014-05-17

濱州學院實驗技術研究基金資助項目(BZXYSYX M201316) 。

李 榮(1981-)，女，碩士，講師，主要從事大學物理及實驗等方面的教學和研究工作。

G642.423；O4-33

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2015.03.034