崔富剛

（陜西理工大學(xué) 物理與電信工程學(xué)院，陜西 漢中 723003）

“大學(xué)物理實驗”作為高等理工科院校各專業(yè)必開的實驗基礎(chǔ)課程，對培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、科學(xué)素養(yǎng)，以及科學(xué)實驗、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力起著其他課程不可替代的作用。在智能制造背景下，“大學(xué)物理實驗”課程需要主動適應(yīng)新時代對應(yīng)用型本科院校學(xué)生的基本要求，培養(yǎng)學(xué)生更多企業(yè)和社會所需要的技能和素質(zhì)［1］。大學(xué)物理實驗原理和內(nèi)容涉及面廣，對動手能力要求較高，學(xué)生實驗操作過程中會遇到各種問題，這一特點使得該門課程對培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力有著十分重要的作用。

為了提高課程教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，在智能制造背景下通過“大學(xué)物理實驗”課程師資培訓(xùn)，提高實驗師資隊伍的專業(yè)水平和教學(xué)能力，轉(zhuǎn)變“大學(xué)物理實驗”課程傳統(tǒng)教學(xué)模式、教學(xué)觀念及考核辦法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)造性。

一、“大學(xué)物理實驗”師資培訓(xùn)模式的現(xiàn)狀和存在的問題

“大學(xué)物理實驗”課程需要一支高素質(zhì)的專業(yè)師資隊伍，教師不僅要有淵博的理論知識，還要具備較強的創(chuàng)造性和開拓性［1］。目前，“大學(xué)物理實驗”師資培訓(xùn)主要按兩種模式開展：一是會議報告式培訓(xùn)，二是考察調(diào)研式培訓(xùn)。這兩種培訓(xùn)模式在提高教師專業(yè)水平和教學(xué)能力方面起到了一定的作用，但都缺乏系統(tǒng)性和針對性。通過零散的學(xué)術(shù)報告和講座對教師進行培訓(xùn)，沒有考慮到教師的個體情況和各個學(xué)校學(xué)生的差異，也沒有系統(tǒng)考慮到各高校的實驗室條件、專業(yè)發(fā)展以及教師業(yè)務(wù)發(fā)展的要求，導(dǎo)致了培訓(xùn)的零散性；沒有連續(xù)性的相關(guān)培訓(xùn)，使得培訓(xùn)的內(nèi)容和模式?jīng)]有針對性，導(dǎo)致了培訓(xùn)效果成效甚微。

二、智能制造背景下的“大學(xué)物理實驗”師資培訓(xùn)

（一）轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念和教學(xué)模式

目前，普通高校理工科“大學(xué)物理實驗”課程教學(xué)學(xué)時并不統(tǒng)一，安排45學(xué)時的院校較多。陜西理工大學(xué)“大學(xué)物理實驗”課程教學(xué)學(xué)時為48學(xué)時，根據(jù)學(xué)時和教學(xué)大綱要求，總共安排了16個實驗項目。實驗課的流程各高?；疽恢拢赫n前要求學(xué)生做好預(yù)習(xí)，熟悉原理和步驟，寫出預(yù)習(xí)報告。實驗課上，指導(dǎo)教師做必要的講解和演示，然后學(xué)生動手操作。實驗過程中，學(xué)生調(diào)節(jié)儀器、觀察現(xiàn)象、記錄數(shù)據(jù)和結(jié)果，教師檢查數(shù)據(jù)和結(jié)果。如果數(shù)據(jù)和結(jié)果有問題，在教師指導(dǎo)下重新實驗；如果數(shù)據(jù)和結(jié)果沒有問題，教師簽字，給出學(xué)生本次實驗課的操作成績，就算完成了本次實驗課的操作。課后學(xué)生完成實驗報告即完成了一次實驗。其余時間多數(shù)學(xué)生就不會再去關(guān)注物理實驗了。

對于理工科高校，每學(xué)期需要開設(shè)“大學(xué)物理實驗”課程的班級很多，我校有70多個，為了完成繁重的教學(xué)任務(wù)，實驗項目多數(shù)為驗證性項目，綜合性項目僅安排2個，而設(shè)計行性實驗項目只安排1個。每學(xué)期學(xué)習(xí)“大學(xué)物理實驗”課程的班級太多，不便進行統(tǒng)一期末考試。課程考核采用本學(xué)期每次實驗的操作成績和報告成績相加的方式，按百分制折合成最后的總成績。只要每次實驗課都能到實驗室完成實驗，課后完成實驗報告，95%以上的學(xué)生都能順利通過考核。

這樣的教學(xué)模式和考核辦法往往給很多學(xué)生一種錯誤的導(dǎo)向：只要每次上課按時到場，按要求完成實驗操作，測出實驗數(shù)據(jù)和結(jié)果，課后完成實驗報告，最后考核基本都能通過。傳統(tǒng)教學(xué)模式下“大學(xué)物理實驗”課程的缺點表現(xiàn)在教學(xué)模式單一、驗證性實驗項目偏多、儀器利用率不高、考核不夠全面、教學(xué)內(nèi)容統(tǒng)一規(guī)定、學(xué)生不能自由選擇實驗項目和時間等方面；另外，學(xué)生也無法按自己的想法進行研究性、探索性實驗。不僅不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，反而容易讓學(xué)生滋生惰性和依賴性，難以激發(fā)學(xué)生實驗的主動性與創(chuàng)新性。

要想扭轉(zhuǎn)“大學(xué)物理實驗”傳統(tǒng)教學(xué)模式的弊端，首先要讓實驗指導(dǎo)教師轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念和教學(xué)模式，實驗教學(xué)內(nèi)容不能僅局限在課內(nèi)。要因勢利導(dǎo)，利用電子設(shè)備和互聯(lián)網(wǎng)，讓學(xué)生在課余時間收集、觀看物理實驗小視頻，錄制演示實驗視頻，講解其原理，設(shè)計自制實驗儀器等多種活動，將實驗教學(xué)內(nèi)容延伸到實驗課之外，采用多種形式和辦法激發(fā)學(xué)生實驗的參與熱情和興趣。改變傳統(tǒng)的“教師為主體、內(nèi)容為中心、實驗操作為載體”的教學(xué)模式，形成“學(xué)生為主體、突出強調(diào)參與各種實驗活動且各類實驗教學(xué)方式并存”的教學(xué)模式，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性［2］。同時改變相應(yīng)實驗課考核內(nèi)容和辦法，將考核內(nèi)容和辦法分課內(nèi)部分和課外部分，通過改革提高學(xué)生參與實驗的積極性和主動性。

（二）智能制造背景下“大學(xué)物理實驗”師資培訓(xùn)方向和內(nèi)容

1.發(fā)揮物理實驗課程在思想政治教育中的優(yōu)勢作用。培訓(xùn)“大學(xué)物理實驗”課程教師應(yīng)充分把握本課程在實施課程思政中的特色優(yōu)勢，將課程思政教育融入“大學(xué)物理實驗”課程?！按髮W(xué)物理實驗”課程具有利于開展課程思政的兩個特色優(yōu)勢：一是豐富多樣的思政元素適合開展多主題的思想政治教育；二是“大學(xué)物理實驗”作為理工科院校各專業(yè)必修的基礎(chǔ)課程，其定位有利于實施量大面廣的課程思政。

“大學(xué)物理實驗”課程學(xué)習(xí)的內(nèi)容包括背景學(xué)習(xí)、實驗操作和知識拓展等，在實驗背景中有許多科學(xué)家奮斗的艱難歷程和科學(xué)發(fā)展史，這是實施課程思政教育鮮活生動的素材?！按髮W(xué)物理實驗”教學(xué)中教師的主導(dǎo)作用概括起來有兩個方面：一是政治思想導(dǎo)向，二是課程知識傳授。合格的實驗教師需要同時具備較高的思想道德修養(yǎng)和教學(xué)行政能力，即在教學(xué)過程中精通專業(yè)；以身作則、為人師表；能夠因材施教，組織實驗教學(xué)秩序，把握好嚴(yán)格要求品行和自由發(fā)展學(xué)術(shù)的平衡。

在實驗教學(xué)過程中，教師通過課程內(nèi)容講授和學(xué)生動手操作及相互討論，總能找到各種切入點實施思想政治教育。教師自身的人格魅力對于學(xué)生的影響是直接的、巨大的。教師的言行舉止、教學(xué)風(fēng)范都會潛移默化地影響學(xué)生。講解循循善誘、語言優(yōu)美、課堂氛圍和諧民主、教師作風(fēng)親切友善等都能讓學(xué)生從教師身上體會到責(zé)任感和敬業(yè)精神。因此，在實際教學(xué)中實驗教師應(yīng)順勢而為，加強對學(xué)生實施愛國主義和理想信念教育，以及包括社會主義核心價值觀在內(nèi)的各種主題的思想政治教育［3］。同時，在實驗室安全教育中融入習(xí)近平生態(tài)文明思想和社會公德教育，布置實驗工作和任務(wù)時強調(diào)職業(yè)道德和學(xué)術(shù)道德標(biāo)準(zhǔn)。

2.鼓勵學(xué)生自制實驗儀器，激發(fā)學(xué)生實驗創(chuàng)新能力。目前，高校實驗室的很多儀器設(shè)備集成度很高，學(xué)生實驗時不用連線路和儀器調(diào)試，經(jīng)過簡單操作就能看到實驗結(jié)果。用起來很方便，但使用的靈活性、擴展性、可開發(fā)性卻大打折扣。這樣的儀器設(shè)備容易使學(xué)生產(chǎn)生惰性，教學(xué)效果差，達(dá)不到培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才的目標(biāo)。為了加強理論與實踐相結(jié)合，課內(nèi)與課外相結(jié)合，突出學(xué)生個性化發(fā)展，切實鍛煉學(xué)生的動手能力，培訓(xùn)教師在實驗教學(xué)過程中，提出一些設(shè)計性實驗題目，讓一些實驗?zāi)芰Φ膬?yōu)秀學(xué)生組成團隊，并提供一些必要的幫助和支持，鼓勵其積極參與自制實驗儀器活動，注重激發(fā)學(xué)生的上進心和特殊興趣。

學(xué)生自制實驗儀器在開始起步階段有一定難度，不知道如何下手。培訓(xùn)教師可以引導(dǎo)學(xué)生先在網(wǎng)上收集收看演示實驗小視頻，受到引導(dǎo)和啟發(fā)后，從做一些簡單的演示實驗儀器開始，有了第一次的成功，學(xué)生體會到自制儀器成功的喜悅，就有了成就感。這樣由小到大，由簡單到復(fù)雜，就能逐漸培養(yǎng)出學(xué)生的興趣。有了興趣，就能提高學(xué)生實驗參與率。自制實驗儀器對提高教師自身業(yè)務(wù)水平和提高學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力都有重要意義。

3.鼓勵學(xué)生錄制演示實驗小視頻，激發(fā)學(xué)生實驗興趣和實驗參與率。物理演示實驗具有真實、直觀、形象和生動的特點，在實驗教學(xué)中有著特殊的魅力。運用物理演示實驗，訓(xùn)練學(xué)生動手、動腦能力，培養(yǎng)學(xué)生實驗技能，讓學(xué)生體會到“發(fā)現(xiàn)”與“克服困難，解決問題，獲得成功”的喜悅。由于演示實驗過程明顯、結(jié)果清晰并且便于觀察，因此正確運用演示實驗可以使物理教學(xué)從生硬和呆板中擺脫出來，顯得生動活潑、趣味盎然，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的理解能力和觀察能力［4］。

2021年陜西理工大學(xué)物理實驗教學(xué)中心建成一個面積達(dá)150多平方米的物理演示實驗室，內(nèi)容涵蓋力、熱、聲、光、電等基礎(chǔ)學(xué)科，涉及新能源、全息互動、磁懸浮等演示實驗項目60多個。這些演示實驗項目既能吸引學(xué)生親自動手參與操作，又能讓學(xué)生在娛樂之中思考和學(xué)到知識。

為了鼓勵學(xué)生利用課余時間到演示實驗室動手實驗，避免學(xué)生走馬觀花、看熱鬧，可要求學(xué)生把整個實驗過程錄制成視頻并講解其中的物理原理和實驗步驟，強調(diào)演示實驗的規(guī)范操作和注意事項，錄制的視頻編輯完成后可上傳至“學(xué)習(xí)通”，與全校師生分享。

4.利用創(chuàng)新實驗室讓學(xué)生參與到設(shè)計創(chuàng)新研究項目中去。本科生很難接觸到科研項目，培訓(xùn)教師利用創(chuàng)新實驗室，借助大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目和課外科技競賽等活動，讓參與成員能對科學(xué)問題的研究方法、思路方案及流程等方面有深入的了解，同時也能讓學(xué)生參與到設(shè)計、自制過程中，培養(yǎng)學(xué)生的研究創(chuàng)新能力和實踐動手能力。

我校物理實驗教學(xué)中心教師，根據(jù)自己的研究方向及多年教學(xué)經(jīng)驗給出了不少創(chuàng)新實驗題目，并將其公布在物理實驗教學(xué)中心網(wǎng)站上，鼓勵學(xué)生積極參與，開展創(chuàng)新實驗的研究工作。學(xué)生也可以提出自己的設(shè)計方案，然后和創(chuàng)新實驗教師聯(lián)系，由教師評估其可行性，并在教師的指導(dǎo)下完成。這種創(chuàng)新實驗項目，可以一個人獨自完成，也可以團隊合作完成。通過大學(xué)生創(chuàng)新實驗，建立創(chuàng)新實踐平臺及創(chuàng)新實踐項目庫，給學(xué)生提供進一步深入研究的平臺，為將來科研工作和工程設(shè)計打下堅實的基礎(chǔ)。

（三）智能制造背景下“大學(xué)物理實驗”考核方式

課程考核方式有很重要的統(tǒng)領(lǐng)和導(dǎo)向作用。為了配合教學(xué)模式和教學(xué)內(nèi)容的改革，讓改革取得滿意的教學(xué)效果，課程考核方式必須做相應(yīng)的改變?！按髮W(xué)物理實驗”考核方式采用課內(nèi)考核和課外考核兩部分，課內(nèi)考核部分占60%，課外考核部分占40%，大大降低了課內(nèi)考核的比例，把實驗教學(xué)延伸到課外廣泛的領(lǐng)域。通過課外考核成績的激勵，利用“互聯(lián)網(wǎng)+”和“學(xué)習(xí)通”平臺，鼓勵學(xué)生在課余時間自主學(xué)習(xí)。

1.課內(nèi)考核部分。為了便于操作，實驗課內(nèi)考核仍然采用操作成績與報告成績各占一半的形式。上課過程中，根據(jù)學(xué)生預(yù)習(xí)情況和實驗操作規(guī)范程度，儀器調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)讀取、數(shù)據(jù)記錄、現(xiàn)象觀察描述準(zhǔn)確性等方面給出實驗操作成績。根據(jù)實驗報告要求和規(guī)范，按照學(xué)生實驗數(shù)據(jù)處理、不確定度分析、實驗結(jié)果總結(jié)等情況給出實驗報告成績。

2.課外考核部分。課外考核由五部分組成。第一部分為演示實驗視頻制作。我校大學(xué)物理演示實驗室有60多個實驗項目，全天對學(xué)生開放。學(xué)生把實驗原理和內(nèi)容搞清楚后自己動手實驗，講解原理，錄制視頻。編輯完成后發(fā)布到“學(xué)習(xí)通”。這部分成績最多占課外考核部分的40%，單個視頻滿分15分。第二部分為演示實驗小視頻的收集整理。學(xué)生自行收集有趣的演示實驗小視頻，并解釋其中的物理原理，經(jīng)過編輯后發(fā)布到“學(xué)習(xí)通”。這部分成績最多占課外考核部分的30%，每收集編輯一個，滿分10分。第三部分為自制實驗儀器。這部分成績最多可以占課外考核部分的90%，每完成一個，滿分45分。第四部分為點擊觀看發(fā)布到“學(xué)習(xí)通”上的實驗小視頻。點擊觀看一個小視頻后，學(xué)生可以發(fā)表自己的觀點和感想，并提出自己的建議，這部分成績最多占課外考核部分的30%，每完成一個，滿分5分。第五部分為計創(chuàng)新研究項和專利申請，這部分成績最多可以占課外考核部分的80%，每完成一個，滿分80分。

結(jié)語

“大學(xué)物理實驗”師資培訓(xùn)要結(jié)合每個學(xué)校的具體情況，充分考慮到教師、學(xué)生、實驗條件等情況，在培訓(xùn)過程中，除了不斷提高實驗師資隊伍的專業(yè)水平和教學(xué)能力外，還要培訓(xùn)教師轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念和教學(xué)模式，改變不合理的課程考核方式，這樣才能取得滿意的培訓(xùn)效果。