王红梅 邹 艳 栗 军 刘汉平 王春玲 杨海莲 张秀梅

德州学院物理与电子信息学院 山东德州 253023

新工科(Emerging Engineering Education，3E)这一概念是2016年提出的，教育部在组织专家深入研讨后，于2017年正式提出要加快建设和发展新工科，新工科提出的核心背景是“新经济”的发展，新经济(以新技术、新业态、新产业为特点)的蓬勃发展，必然要求高等学校培养的工程科技人才具备更高的创新创业能力和交叉融合能力。《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》的第22条非常鲜明地指出了新建本科院校发展方向，鼓励各高校办出特色，走产学合作之路和大力培养应用型、复合型、技能型、创新型人才[1,2]。只有具备现代实践能力的人才才有可能成为创新型人才[3]。大学物理实验是为理工科各专业学生开设的必修实验课程，针对大学物理实验教学如何培养学生创新能力进行了研究和实践，提出了构建新工科背景下应用型本科院校大学物理实验创新教学的基本教学理念，提出了具体的创新措施，并在教学中进行了实践，取得了一定的成效。

1 “1+2+3”的实验创新教学理念

新型应用型本科高校应该以“学以致用，用以促学”为人才培养理念[2]。我校的人才培养定位为培养创新性应用型人才。我院坚持“以学生为中心”的互动模式，变“指导实验教学”为“合作实验教学”，改变传统以教师为主的教学模式，通过让学生参与实验的设计、安排和实施，激发他们做实验的热情，从而变被动接受为主动参与，有利于培养学生的创新意识和主动学习意识。在教学的各个环节注重培养学生的实践动手能力、知识应用能力和自学能力，培养实基础、强实践、求创新的创新性应用型人才。

2 实验教学创新的对策

2.1 高度重视大学物理实验教学

人才培养是高校的根本使命和核心任务，我校的人才培养目标是培养“实基础、强实践、求创新、高素养、宽视野、重责任”的创新性应用型人才。因此我校非常重视实践教学，确保经费投入，切实保障教学，在实验设备上加大投资，淘汰了一大批过时、废弃的实验仪器。我院物联网工程专业获批山东省重点专业(培育)建设项目，得到省教育厅1000万的建设资金，学校也1:1配套拨付资金来进行专业建设，学校要求在实践教学方面的投入不低于总资金的50%，坚持“好钢用在刀刃上”，坚持教学投入优先原则，保障了大学物理实验创新教学的顺利开展。

2.2 构建新的实验教学体系

科学合理的实验教学体系能够有效地培养学生动手能力、知识应用能力和自学能力。在构建实验教学体系时，注重以下原则。

2.2.1 注重基础性

学生认知活动具有不同层次，实验教学应该遵从认知规律[4]，在修订实验教学内容时首先应该强调大学物理实验的基础性，突出物理实验的特点，在力、热、电、光、原子五个领域选择经典的、基础性强的实验项目，这些实验在实验教学中占的比重是40%。在这部分实验项目中要进行严格的“三基”(基本理论、基本方法、基本技能)系统训练，培养学生具有良好的科学实验素质[5]。通过该部分内容的教学，一方面，让学生掌握基本的实验操作技巧，提高动手动脑能力；另一方面，与理论教学内容相辅相成，有助于理论教学内容的理解。

2.2.2 注重专业的特点和学科的交叉性

我院承担全校20多个不同专业的大学物理实验教学，每一个专业都有自己的学科特点。在传统的大学物理实验教学中，不论什么专业，只要学分相同，实验项目都完全一样，因此教师为了满足所有专业的要求，选择的实验都是比较简单、自主操作性较差的实验，这样教学的后果导致教学内容与学生的专业特点脱离，缺乏针对性，学生做实验没有积极性，敷衍应付情况比较普遍，严重影响了教学质量。因此在实验教学内容改革的过程中，经过充分调研，与不同专业的负责人座谈，了解不同专业的需求，制订有针对性的实验教学内容。在实验教学内容上注重学科交叉性，“新工科”中“新”包含三方面含义，即新兴、新型和新生。新工科有5个特征：引领性、交融性、创新性、跨界性和发展性[6]，其中交融性这个特征也反映了多个学科的交叉、融合、渗透或拓展。因此在实验项目的设计中加入了学科交叉项目，例如，对于生物技术专业，开设一些与生物相关的实验，如交变电场对过氧化物酶活性影响、人体重心测量与分析等，学科交叉的实验项目在实验教学中占的比重是20%。通过该部分实验内容的教学，一方面，让学生明确大学物理及实验的重要性，提高学生学习的积极性，另一方面，实验内容与专业内容相关，有助于对专业知识的学习，除此之外还有助于培养学生的学科交叉意识。

2.2.3 注重创新性

实验教学体系的创新对培养学生的创新精神和创新能力非常重要。首先，根据“以学生为本、培养创新能力、提高素质”的人才培养要求，通过“校内与校外结合、自主与创新结合、理论与实践结合”，对培养学生创新能力作用不大的基础性实验和验证性为主的实验项目进行删除或修改，增加一些有代表性、体现现代实验技术应用价值的创新实验内容，增加综合设计实验和研究型实验的比例[7]。其次，探索将实验教学与科研活动相结合，教师根据自己的研究项目，把其中能够和实验相联系的部分设计成课程实验，以项目研究带动教学的模式，将研究成果和研究思维融入实验教学中，该部分实验项目的教学既是对学生基础理论和实验技能的强化培养，也是提高学生综合素质的重要措施，同时让学生提前接触科研训练，培养科研兴趣，有助于创新思维的培养。大学物理实验项目共60个，分为基本型、交叉型、综合设计型和研究创新型4种类型。其中综合设计型的实验项目24个，在实验教学中占的比重是40%；交叉型6个，在实验教学中占的比重是10%；研究型3个，在实验教学中占的比重是5%。

2.3 实验教学与社会实践相结合

根据“新工科建设”与发展的内涵特征，需要培养大批新兴工程科技人才，通过专业教学计划的修订，突出强化实践教学地位[8]。我校建立了校内及校外的“4+4+5”实践教学平台，校内实验、实践训练与校外实践训练相结合，通过社会实践活动的开展，使学生走入社会，并从社会中挖掘新的实验素材，共同培养学生的创新实践能力，具体如图1所示。

图1 大实践教学平台

构建“4+4+5”实践教学体系，即4类实验教学体系(基本型、交叉型、综合设计型和研究创新型)、4个实践能力训练环节(专业实习、工业见习、课程设计和毕业设计)和5个平台(实验教学平台、大学生科技文化竞赛培训平台、发明创造平台、科研训练创新平台、社会实践创新平台)。其中工业见习、社会实践创新平台属于校外的实践教学平台，其他部分属于校内实践教学平台。大实践教学平台的建设和使用，拓展了学生视野，丰富了学生阅历，有助于培养学生独立思考能力、创新创业能力、协作精神和社会担当能力。

2.4 强化支撑点 加强师资队伍建设

教师是立教之本，兴教之源。随着“新工科建设”的提出，教师队伍建设必须考虑学校类型和新工科专业特点[9]，这就要求要建立适应新形势发展需要的高校实验技术队伍[10]。近年来，我校吸引高层次人才加入专职实验教师队伍，目前大学物理实验指导教师10人，高级职称的教师占80%，其中博士4人、硕士3人、学士3人，4名博士教师都是在近三年内补充到实验教师队伍中的。同时，学校实施“天衢英才”等人才建设工程，引进“企业高技能人才”指导实验教学。为引导并激励广大实验技术人员积极投入创新性应用型实验技术研究，提升实验室建设与服务地方工作水平，根据《德州学院实验技术项目立项及成果奖励办法(试行)》(德院政字〔2009〕32号)和《德州学院自制实验仪器设备管理办法(试行)》(德院政字〔2011〕41号)的文件精神，每年都要开展实验技术和自制仪器设备项目立项，给予一定的资金支持。将外部激励与内在动力结合起来，通过恰当的外部激励机制，如物质的或非物质的奖励、职称的晋升、社会声望的提高等激发教师追求发展的内在热情[11]。

2.5 创新的实践考核方法

“实验报告定终身”的考核方法不利于培养学生的创新能力，德州学院出台了《德州学院实践课程考核办法》，实践考核方法分为两大部分，课内实验考核和课外实践训练考核，围绕学生的知识、能力和素质进行考核。计划内的实验课程考核成绩由三部分组成：操作成绩30%；实验报告成绩40%；期末实验考试成绩30%。课外实践训练考核分两个部分，一个是计划外开放实验的考核，另一个是创新技能的考核。学生参加开放实验撰写的论文、专利以及大学生竞赛获得的奖项，根据德州学院出台的《德州学院创新学分和技能学分认定办法(暂行)》获得相应的创新学分，可以代替其他选修课的学分。考核方式由单一考核变为多样化的考核，才能对学生的创新能力和动手能力进行全方位的考核，考核方法更科学，学生在多样性考核方法的激励下，可根据自己的兴趣爱好取得相应的学分，有利于发挥学生的特长，从而进一步促进学生创新能力的培养和综合素质的全面提升[12,13]。

3 建设成果与成效

新工科的提出及建设，给大学物理实验教学的改革提供了新的思路和途径，经过研究和实践，形成了“1+2+3”的实验创新教学理念、制订了“4+4+5”的实践教学体系、建设了校内校外相结合的大实践教学平台，改革了实验考核方法，有效地培养了学生的创新能力，得到上级部门和社会的广泛认可，教学成果“面向‘新工科建设’的大学物理‘一体四翼’教学体系的构建与实践”2018年获山东省教学成果二等奖，近三年获批与大学物理知识相关的大学生创新创业训练项目15项，学生在大学生科技文化竞赛中获得省级以上奖励300余项；实验教师队伍的教学和研究能力也得到提升；出版大学物理实验教材2本；在探索和应用过程中也获得了一些高级别的教研课题。大学物理实验教学，是理工科学生进入大学后的第一门实验课程，因此实验教学的成败关系到学生后续的学习，在“新工科建设”的背景下，要以学生发展为中心，以提高人才培养质量为目标，系统设计，统筹规划，加强对外交流与合作，进一步加大实验教学的改革力度，为培养具有竞争力的新工科创新型人才做出应有的贡献。