兩光一車大學物理實驗教學思考

時間:2022-06-08 03:36:20

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兩光一車大學物理實驗教學思考

根據(jù)當前國家教育發(fā)展和服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟的要求,地方本科院校正在展開面向“應用技術(shù)型高校”的綜合教學改革[1],教學過程中強調(diào)學生創(chuàng)新思維、應用水平及實踐能力的提升,注重將教學內(nèi)容從學校學習轉(zhuǎn)到產(chǎn)業(yè)需求、從課堂理論轉(zhuǎn)到工作實踐。上饒師范學院作為傳統(tǒng)師范類院校,具有較深厚的歷史文化積淀,在本科高等學校轉(zhuǎn)型發(fā)展時期,形成了非常鮮明的師范性、地方性和應用型辦學特色,確定了以顯著提升服務(wù)地方經(jīng)濟社會發(fā)展的能力作為中期建設(shè)目標,從人才引進、教學改革、科學研究、學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動等多方面對接上饒市“兩光一車”地方產(chǎn)業(yè)的升級發(fā)展。大學物理實驗是高校為理工科專業(yè)學生開設(shè)的一門科學實驗訓練課程,是學習規(guī)范實驗方法和掌握必備實驗技能的重要實踐科目,具有豐富的實驗思想、方法、手段,在培養(yǎng)學生嚴謹?shù)膶W習態(tài)度、積極的創(chuàng)新思維、理論知識聯(lián)系實踐應用等綜合素質(zhì)方面發(fā)揮著重要作用[2]。當前,多數(shù)地方院校是按照國內(nèi)重點高校學術(shù)型教育人才培養(yǎng)模式開展本科教學,受當前教學模式和學校自身條件等方面的制約,大學物理實驗課程建設(shè)距離“應用技術(shù)型高?!本C合改革的效果差距較大,在教學上還有諸多環(huán)節(jié)需要進行優(yōu)化調(diào)整。

1地方本科院校大學物理實驗教學現(xiàn)狀分析

1.1實驗教學內(nèi)容設(shè)置與地方產(chǎn)業(yè)發(fā)展不匹配。目前,大部分地方本科院校因升本不久,授課過程中缺少系統(tǒng)完備的實驗教材,上課使用的講義是按照儀器設(shè)備廠商提供的教案以及參考一些通用的實驗教材,不同學校開設(shè)實驗項目差異較大,教學授課中側(cè)重開展一些基礎(chǔ)性和驗證性實驗,與“兩光一車”地方產(chǎn)業(yè)緊密聯(lián)系的科技創(chuàng)新型、綜合設(shè)計性實驗內(nèi)容少,理論知識與企業(yè)生產(chǎn)實際聯(lián)系不緊密,學生課堂學習熱情不高[3]。1.2學生對物理實驗缺乏興趣,課程重視程度不高。相對于國內(nèi)重點高校,地方本科院校學生自主學習能力較弱,對于大學物理實驗課程的預習環(huán)節(jié)不重視,實驗前雖有撰寫預習報告,但只是照著教案進行抄寫未能深入了解實驗原理及其應用發(fā)展。在課堂實驗過程中,授課教師進行理論講解和操作示范后,大部分學生是依據(jù)實驗教案對照老師操作過程進行模仿,缺少對實驗過程的認真了解和獨立思考,尤其是遇到實驗結(jié)果有誤或者數(shù)據(jù)偏差較大等問題時,會顯得不知所措,需要依靠老師或者同學的幫助才能有效解決。部分學生在課后撰寫實驗報告過程中總是疲于應付,缺少對整個實驗原理、實驗操作和數(shù)據(jù)處理的總結(jié)思考,實驗報告中結(jié)論、分析討論等內(nèi)容只有少部分學生是自己根據(jù)實驗過程得出的[4]。1.3實驗課程教學管理難度大,嚴謹?shù)恼n堂氛圍難以維持。隨著學校招生規(guī)模不斷擴大,使得大學物理實驗用房、儀器設(shè)備套數(shù)、實驗指導教師等教學資源比較緊張,學生開展實驗操作過程中因自身預習不充分、儀器設(shè)備存在問題、班次人數(shù)較多等眾多原因,容易造成課堂管理混亂,授課教師需要解決實驗中出現(xiàn)的各種小問題,嚴謹?shù)恼n堂氛圍也難以維持,部分學生會以應付或者完成任務(wù)的心態(tài)開展實驗,操作過程中缺乏耐心和細心,物理實驗學習成效較為一般。1.4實驗課程考核評價體系不完善,無法促進學生科研能力提升。大學物理實驗課程考核主要是以平時成績(包括預習報告、實驗操作和數(shù)據(jù)處理)、實驗抽查考核(抽考某個實驗的一部分內(nèi)容)以及思考題(抽考實驗的問題)解答三個方面成績進行加權(quán)評定,由于班級中一次參與抽考實驗的人數(shù)較多,實驗過程中教師無法詳細了解每個學生的操作過程,這種傳統(tǒng)考核方式相對比較全面考察學生對本門課程的掌握程度,但受主觀條件和客觀因素影響相對較大,不利于提高學生深入了解物理實驗原理及其數(shù)據(jù)處理方法,容易引起學生對實驗課的重視程度不夠[5]。同時,實驗課程考核過程缺少對學生個性化發(fā)展的考量,不利于學生針對某個實驗項目的興趣愛好發(fā)揮和創(chuàng)新能力的針對性訓練。1.5實驗教學儀器設(shè)備少,實驗室開放時間不足。物理實驗室建設(shè)和管理水平是高等學校辦學能力的一項重要標志,然而地方本科院校物理實驗儀器設(shè)備數(shù)量相對較少且更新較慢,也因缺乏足夠經(jīng)費不能及時添置與地方產(chǎn)業(yè)相適應的教學設(shè)備,實驗儀器和實驗場地無法滿足學生客觀需求,物理實驗室管理缺少師資力量,不能做到工作日8小時開放,非物理學專業(yè)的學生每周只有2-3小時課堂實驗時間,無法在課后針對自己感興趣的實驗項目進行深入研究以及開展創(chuàng)新實驗操作。

2“兩光一車”地方產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求分析

近年來,上饒市緊緊瞄準光伏、光學、汽車三大主導產(chǎn)業(yè),依托龍頭引領(lǐng)、集群發(fā)展,聚力做大“兩光一車”產(chǎn)業(yè)集群,地方產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與轉(zhuǎn)型升級,需要一大批能力素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展、具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神和實踐能力的理工科應用型人才,這些企業(yè)對于人才的需求,強調(diào)以綜合能力素養(yǎng)為核心,包括以下幾方面。2.1獨立實踐動手的能力學生能夠通過閱讀教材說明書、查詢有關(guān)資料,掌握生產(chǎn)線設(shè)備原理及方法、做好實踐操作前的準備;正確使用操作儀器及輔助設(shè)備、獨立完成生產(chǎn)線各項工藝流程操作、撰寫合格的生產(chǎn)報告;熟悉掌握車間生產(chǎn)流程、清楚了解相關(guān)技術(shù)指標、能夠開展維修保障的綜合實踐能力。2.2分析與研究問題的能力學生能夠融合大學所學基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識,結(jié)合崗前培訓內(nèi)容,充分理解“兩光一車”企業(yè)所從事的生產(chǎn)流程、工藝方法、實驗原理、設(shè)計思想,運用所積累的基礎(chǔ)知識和實踐經(jīng)驗,分析企業(yè)在生產(chǎn)經(jīng)營中所遇到的實際問題,認真開展現(xiàn)象剖析、原因查找、規(guī)律總結(jié)等工作,具備解決一般問題的分析與研究能力。2.3理論知識聯(lián)系實際問題的能力學生能夠在實際工作中善于發(fā)現(xiàn)問題、主動分析問題并學會解決問題,逐步提高自身綜合運用所學知識和專業(yè)技能解決“兩光一車”企業(yè)實際問題的能力。2.4創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的能力學生能夠完成“兩光一車”企業(yè)符合規(guī)范要求的設(shè)計性、綜合性的技術(shù)革新改進,初步進行具有研究性或創(chuàng)意性的“降本增效”課題或項目研究,結(jié)合自身發(fā)展方向激發(fā)自我的學習主動性,在實踐中提升自身的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

3面向“兩光一車”產(chǎn)業(yè)的大學物理實驗教學建議

大學物理實驗課程通過課堂實驗原理的講授,學生能夠采用實驗儀器設(shè)備將抽象的原理定律通過現(xiàn)象展示出來并測得具體數(shù)值,在動手操作過程中引導學生創(chuàng)新發(fā)散思維及分析解決問題能力,為培養(yǎng)出能夠適應“兩光一車”地方產(chǎn)業(yè)的理工科類人才,大學物理實驗教學改革勢在必行,教學模式創(chuàng)新迫在眉睫。3.1優(yōu)化“大學物理實驗”。教學內(nèi)容,融入“兩光一車”產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)理論按照課程教學要求,“大學物理實驗”會開設(shè)一定數(shù)量的基礎(chǔ)性實驗、綜合性實驗、設(shè)計性或研究性實驗,三類實驗學時占比大致為60%、30%和10%,并由力學、熱學、電磁學、光學四個部分實驗項目組成。為有效融入“兩光一車”地方產(chǎn)業(yè),在選擇具體實驗項目時要有針對性,既重視實驗的基本原理與地方產(chǎn)業(yè)應用基礎(chǔ)相統(tǒng)一,又注重學生基礎(chǔ)操作鍛煉與創(chuàng)新能力提升相輔相成,實現(xiàn)物理基本原理、實踐操作技能與產(chǎn)業(yè)應用創(chuàng)新三者的有機結(jié)合。在電磁學實驗項目中,通過開展“硅光電池特性的研究”實驗,可以了解光伏產(chǎn)業(yè)中最基礎(chǔ)的PN結(jié)形成原理及其工作機理,掌握硅光電池的工作原理及其工作特性。在光學實驗項目中,選做“透鏡焦距的測定”“雙棱鏡測光波波長”等實驗,通過熟悉了解透鏡的成像規(guī)律,掌握同軸等高的光路調(diào)節(jié)操作方法,為今后使用光學儀器設(shè)備或從事光學產(chǎn)業(yè)工作是非常有益的。在力學實驗項目中,選擇“牛頓第二定律的驗證”“驗證動量守恒定律”兩個實驗,從滑塊的受力、碰撞與加速等力學基礎(chǔ)原理,拓展到汽車運動過程中發(fā)動機提供動力、車體所受阻力、運動速度及加速度等基本參數(shù)的計算。3.2擴大實驗室的開放資源,增設(shè)面向?!皟晒庖卉嚒碑a(chǎn)業(yè)創(chuàng)新實驗室開放實驗室的建設(shè)對本科生創(chuàng)新能力培養(yǎng)發(fā)揮重要作用,由于實驗室教師管理人數(shù)相對較少,實驗室可結(jié)合勤工儉學崗位,或挑選部分有創(chuàng)新實驗興趣愛好且動手實踐能力強的學生參與實驗室的維護與管理工作。同時,大學物理實驗室應安排相應時間(晚上、周末或者寒暑假期)對學生開放,在實驗授課過程中發(fā)現(xiàn)并鼓勵部分興趣強烈、動手實踐較好的學生開展設(shè)計性實驗內(nèi)容,也可開展部分與“兩光一車”地方產(chǎn)業(yè)相結(jié)合且應用性強的創(chuàng)新實驗,能夠有效提高實驗室儀器設(shè)備使用時長,同時,可以整合實驗室現(xiàn)有設(shè)備和地方企業(yè)科研儀器設(shè)備,針對部分基礎(chǔ)性研究內(nèi)容共同組建一個面向“兩光一車”產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新實驗室。3.3發(fā)揮學??蒲袆?chuàng)新比賽功能,鼓勵學生申報面向?!皟晒庖卉嚒碑a(chǎn)業(yè)創(chuàng)新課題高等院校每年都有相應的職能部門開展各種課題申報或者項目比賽,比如大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目計劃、互聯(lián)網(wǎng)+比賽、科研項目以及地方企業(yè)資助的挑戰(zhàn)賽。對于大學二年級的理工科學生,在學習“大學物理實驗”這門課程的同時,可以充分利用課堂實驗教學,結(jié)合自身專業(yè)特色和興趣愛好,在實驗教師的指導下申報面向“兩光一車”產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新實驗項目,利用課余時間或寒暑假期,在創(chuàng)新實驗室開展并完成相應的課題內(nèi)容,不僅能夠提升大學實驗課程的理論知識和實踐水平,也能熟悉了解“兩光一車”產(chǎn)業(yè)當前發(fā)展現(xiàn)狀及所處的技術(shù)水平,更能讓學生學會獨立思考、主動發(fā)現(xiàn)問題和解決問題,為畢業(yè)論文(設(shè)計)打下良好基礎(chǔ)。3.4重視大學物理實驗課程教學管理,完善實驗成績考核評價機制。大學物理實驗課程對學生動手實踐要求較高,教師在課堂中會介紹實驗原理、講解操作過程并提出實驗報告的撰寫要求,之后是學生按照講義開展實驗操作并記錄數(shù)據(jù),養(yǎng)成嚴謹?shù)慕虒W氛圍和良好的操作習慣是實驗成功的基本保證。大學物理實驗課堂教學每個實驗項目一般安排3個學時,大部分同學能夠按時完成實驗數(shù)據(jù)的檢測,但學生數(shù)據(jù)計算處理能力較弱且實驗結(jié)果誤差較大,任課教師可以增加1個學時時間,以此要求學生重復實驗并在課堂內(nèi)完成數(shù)據(jù)處理,避免某些學生編造數(shù)據(jù)或抄襲實驗報告,充分發(fā)揮學生主觀能動性,激勵學生高效、準確完成實驗之后方能下課。為培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)新意識,有必要完善以實驗報告為主的傳統(tǒng)考核評價方式,可以采取以下四個方面相結(jié)合的考核評價機制:一是基于平時成績與實驗操作抽查的綜合性考核方式;二是針對所開展實驗撰寫合格的實驗論文;三是開展大學物理創(chuàng)新實驗(結(jié)合“兩光一車”產(chǎn)業(yè))設(shè)計及操作演示;四是以課程實驗內(nèi)容為基礎(chǔ)申報大學生創(chuàng)新或科研等項目。通過考核方式的多樣性,給予學生更多選擇并按照考核要求進行長時間準備,可以更有效地鍛煉學生綜合能力素質(zhì)。3.5結(jié)合學校省級平臺中心建設(shè),健全完備的實驗教師團隊。實驗教師隊伍的建設(shè)直接影響實驗課程的教學效果,針對教師團隊緊缺的現(xiàn)狀,可以從院系的省級平臺中挑選實踐經(jīng)驗豐富的年輕教師從事實驗課程教學,尤其是與“兩光一車”產(chǎn)業(yè)相結(jié)合的專業(yè)老師,一般都有深厚的理論功底和科研實驗基礎(chǔ),能夠啟發(fā)培育學生創(chuàng)新思維。同時,實驗教師團隊不僅要專注物理實驗理論知識的講授,也要經(jīng)常赴“兩光一車”地方產(chǎn)業(yè)開展調(diào)研和項目合作,解決企業(yè)生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題,增強團隊理論知識聯(lián)系生產(chǎn)實際的能力,以此促進大學物理實驗教學水平的提高,并能在課程教學大綱、培養(yǎng)方案、教學模式等多方面進行改革創(chuàng)新,多途徑全方位壯大實驗教師團隊力量并提高教學研究水平。

4結(jié)束語

助推“兩光一車”產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大學物理實驗教學思考是地方院校面向“應用技術(shù)型高?!本C合改革的一項探索性教學研究,是針對當前理工科學生大學物理實驗課程中存在的一些共性問題,以地方本科高校轉(zhuǎn)型發(fā)展為契機,以學生成長成才為根本,在教學實踐中不斷地探索教學內(nèi)容優(yōu)化、實驗室資源開放、學生創(chuàng)新意識培養(yǎng)、實驗教學過程強化和實驗教師團隊建設(shè),緊密聯(lián)系當前“兩光一車”地方產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景,重點培養(yǎng)學生的主動意識、創(chuàng)新精神和團隊協(xié)作能力,讓學生做到學以致用,更好地為地方產(chǎn)業(yè)發(fā)展服務(wù)。

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作者:何星 毛杰鍵 王明 姜貴文 俞增清 單位:1.上饒師范學院物理與電子信息學院 2.江西省電動汽車部件智能化工程研究中心