“平台方法与项目三位一体”大学物理实验创新方法研究与探索

李未 陈小玲 邱深玉

摘   要：本文对目前大学物理实验教学存在的普遍现状和问题进行了深入分析和总结，结合南昌工程学院以水利为特色的理工科专业特点，提出了以省级物理教学实验示范中心和瑶湖学院创新示范教学模式为平台，以大学生创新创业科研训练计划和学科竞赛项目为引导，以学生为中心的OBE创新教学指导方法的三位一体实验教学创新模式。多年的改革探索和实践教学表明，以“平台为支撑、方法为智库、项目为引领”的三位一体大学物理实验创新模式具有良好的效果，经过训练的学生参加国内各种科技创新大赛，屡获殊荣。

关键词：三位一体  实验创新教育模式  实践教学

1  引言

实验教学是高等学校特别是地方工科院校教学的重要内容，是高等院校对创新型人才培养过程中必不可少的重要组成部分[1-3]。为了全面提高工科院校实验教学质量，国务院和教育部颁布并实施了有关高等学校教育改革和发展的若干纲要文件。2012年3月教育部颁布了《关于开展“十二五”高等学校实验教学示范中心建设工作的通知》的文件，要求高等学校的教育必须以学科专业为基础、教学和科研相协同、对学生注重因材施教、高校和企业之间的优质资源互补;同时，高校在人才培养过程中要充分发挥学生的积极主动性，提出适合本高校学科发展的实验教学内容、方法和手段。目前，国内许多高校针对传统实验教学思想、体系和方法的不足，采取了多种改革措施，取得了一定的成效[4-5]。

随着时代和社会的进步，我国的教育专家对大学物理实验内容、教学手段和教学模式进行了研究和探讨。陈国杰[6]等人指出，培养学生综合素质和能力的基础就是对物理实验内容和教学方法进行改革。蒋爱华[7]等提出了一种新的教学改革模式，将“教学内容分模块与分类别”、“专业知识渗透”和“课外科技活动创新”互相融合为“三位一体”，逐步培养学生科学创新研究能力和社会适应能力。顾佩华和杨毅刚[8-9]等人提出必须实施以学生为中心、教师为主导的OBE教学模式，实施探究式、“互联网+”师生互动学习模式，才能培养学生的创新思维和能力。目前，国内许多高校对目前存在的实验教学都开展了各种改革措施，但仍然存在一些问题：（1）理论与实践相脱节，学生缺乏精准选择和辨别创新项目的思维和能力。在宽口径培养模式下，大多数专业课程的学时数极其有限，而且缺乏完整体系的实践环节体系，不能发挥创新人才的培养作用。（2）课程实验、课程设计、大学生创新实验与毕业设计之间的关联性较弱，实验与实际和科学研究脱节，学生容易养成数据不好就慌张，数据好就万事大吉的坏习惯。这种传统的教学方法容易限制大学生思维方式，缺乏创新的动力与兴趣，不利于大学生知识面的拓展和思维的活跃，导致大学生在课堂上学到的知识不能有效地应用到实际创新创业中，而在教材中又找不到实际创新创业中碰到的问题。因此，在新时代背景下，如何改变传统的实验教学模式，充分激发学生的创新思维和创新能力是目前迫切需要解决的问题。

对目前大学物理实验教学存在的普遍现状和问题进行了深入分析和总结，结合南昌工程学院以水利为特色的理工科专业特点，提出了以平台为支撑、方法为智库、项目为引导三位一体教学模式，即以学生为中心的OBE创新方法为指导，以省级大学物理实验教学示范中心和瑶湖学院为平台，以及把大学生创新创业科研训练计划和学科竞赛项目作为有益补充的实验教学创新模式。

2  学生为中心的OBE教学方法

以学生为中心的成果导向教育（Outcome Based Education，OBE）由Spady等人于1981年提出，可基于预期的持续改进学习成果为中心来进行组织、实施和评估教育，已成为美国、英国和加拿大等西方发达国家教育改革的主流理念。成果导向具有以下五个特征：自我远景、内部激励、行动性、挑战性和高标性[10-11]。自2016年中国正式加入《华盛顿协议》以来，我国就一直致力于推进以学生为中心的OBE教学模式改革。这种教学以教师为主导，通过教师多角色扮演，实施探究式和“互联网+”等多种师生互动学习模式。使学生能够理解工程过程中的问题，调动学生思考和动手的积极主动性，可以遵循从做实验以及项目教育和学习的原则，改革教师简单灌输式的教学形式，将学习的主体由教师转变为学生。

3  “平台、方法与项目三位一体”创新实验教学体系

传统的教学设计是以知识为导向，以教师、书本知识和课堂教学为中心，旨在通过教师的讲授，使学生能够在某一学科领域获得较完备的知识。针对当前物理实验课程教学所面临的问题，结合南昌工程学院理工科专业的课程特点，提出构建了“平台、方法与项目三位一体”的实验教学新体系，该体系切实可以培养和提高大学生的创造能力，如图1所示。以实现平台为支撑，方法为智库，项目为引导，在实践中提高三位一体人才培养模式。在该平台上，演示实验被用来激发兴趣，基础、综合、创新实验用来夯实基础。根据学习过程中所遇到的困难，找出问题的根源实在，并运用OBE方法获得适合自身的解决方案。通过创新实验、科研训练和学科竞赛等多种培养形式，强化培养学生的自主创新意识，探索他们对未知领域的兴趣。将国家级和省部级科研平台的研究成果纳入实践教学设计中，合理划分项目模块和知识模块，使学生更容易在循序渐进的培养模式中掌握使用知识分析和解决复杂工程问题的能力，能够从这种竞争和训练中获得如专利、文章、竞赛获奖等创新成果，实现创新并引领实现创业梦想。

4  实验创新人才培养思路

南昌工程学院实验教学改革创新人才培养的思路图如图2所示：在以学生为中心的OBE教学方法指导下，将基础实验、综合实验、专业实验和演示实验相融合，完善实验教学和学生考核评价体系，探索由“基礎—综合设计性实验—激发兴趣的演示实验—创新实验”循序渐进的实验教学新模式。在OBE创新理论和方法的指导下，以解决项目的来源，挑战杯项目、科研项目、学科竞赛和创业项目将被整合并设计成新的创新创业科研训练计划，。构建一条教育和教学链，逐步培养学生的“认知—实践—创新”，实现三项能力的统筹、递进和协同培养。结合国际工程教育理念与南昌工程学院实际校情，培养以水利土木为特色的工科专业创新型工程人才为“纲”，整合“新课程、新师资、新评估、新方法”这“四目”，构建适合南昌工程学院以水利为特色的“一纲四目”本科实验教学新体系。探索并形成以大学物理实验为基础、创新方法为纽带，改变工科人才培养“偏理化”的倾向，为培养和提高学生创新能力打下坚实基础。

5  改革与实践成效

我校在近几年的实践教学中取得的改革成果非常丰硕，并得到有关领导的认可（全国政协副主席马培华参观了科技创新竞赛作品）。实验室教师先后申请到了10多项国家和省部级科研基金资助项目，其中国家级大学生科研训练项目两项;省级及校级教学改革课题9项;发表了与实验改革相关的教学改革与管理研究论文10余篇;出版了两套物理实验教材;建立了基于校园网的“大学物理实验教学中心”网站。近几年，学生在国家和江西省创新训练项目、挑战杯和江西省大学生物理创新竞赛中取得了显著成绩，其中瑶湖学院2017级万琪伟同学在2018年江西省大学生物理创新竞赛荣获一等奖。近几年来，通过实验教学改革，涌现出一批优秀的教师，并取得了许多优秀的教学成果，如实验教学中心的教师曾获得省“实验讲课比赛二等奖”和校级 “十佳青年科技工作者”、“学生科技活动优秀指导教师”、“实验讲课比赛一、二等奖”、“优秀实验技术人员”等荣誉。

6  结语

以OBE创新方法为指导，以省级实验示范中心和瑶湖学院教学模式创新示范点为平台，以各种创新创业科研训练和学科竞赛项目为引导的三位一体大学物理实验教学新模式下，注重理论与实验教学相协调，突出学生的主体地位，改变教学方式，培养学生的创新精神和创业能力。简而言之，大学教师应积极探索新的教学模式和教学方法，有效提高学生应用知识和解决问题的创新能力。

参考文献

[1] 张学军，王锁萍.全面改革实验教学培养学生创新能力[J].实验室研究与探索，2005，24（1）：4-6.

[2] 刘艳，孟威，孟令军，等.大学生创新实践教育模式的探索与实践[J].实验室研究与探索，2016，35（1）：166-168.

[3] 王庆，肖文波，史久林，等.普通工科院校创新教育方法的研究与探索[J].实验室研究与探索，2018，37（3）：192-194.

[4] 张荣富，陆伟锋，姚莉.高校拔尖学生“三自主”育人模式探索与实践[J].南昌工程学院学报，2018，37（5）：90-93.

[5] 孙文彬.开放性创新实验教学改革与实践[J].实验室研究与探索，2006，25（2）：148-151.

[6] 陈国杰，何立善，陈娟瑜，等.改革大学物理实验教学，培养学生综合素质和创新能力[J].中山大學学报论坛，2002，22（1）：126-129.

[7] 蒋爱华，唐文强，李明，等.“三位一体”大学物理实验教学模式的探索与实践[J].探索.实践，2016（10）：65-66.

[8] 顾佩华，胡文龙，林鹏，等.基于“学习产出”（OBE）的工程教育模式——汕头大学的实践与探索[J].高等工程教育研究，2014（1）：27-37.

[9] 杨毅刚，孟斌，王伟楠.基于OBE模式的技术创新能力培养[J].高等工程教育研究，2015（6）：24-30.

[10]白雪.利用成果导向教育理念构建课程考核新模式分析[J].现在职业教育，2017（18）：90-91.

[11]赵东柏，唐少炎，钟云飞，等.以问题为导向的毕业设计（或论文）教学改革理论与实验研究[J].教育教学论坛，2014（45）：131-133.