周 政 彭立新 郭 刚 张丽娟

(湖南工学院，湖南 衡阳421002)

推进新工科建设也是国家为了我国加快实现产业升级和产业转型的必然要求。为进一步加快培养新一轮产业变革所需要的新工科人才，教育部多次组织高校开展了新工科建设研讨会，为高校新工科建设指明了建设重点和建设方向。2017年，教育部明确了新工科建设需要紧紧围绕工程教育改革的新理念、新结构、新模式、新质量、新体系等方面来开展。相较于部属重点高校，地方高校、特别是新建地方应用型本科院校办学定位则要充分利用和融合地方资源，发挥自身办学优势，主动对接地方经济社会发展需要，加强产教融合和校企合作建设，积极开展新工科建设要求的研究和实践，从而推动地方高校改造和升级自身传统的工科专业。地方应用型高校作为新工科建设的重要力量，必须主动抓住时代发展机遇，积极谋划、潜心提炼自身学科建设对应用型人才培养的核心目标，全面提升地方应用型高校学生培养质量以适应地方经济社会的发展和地方产业结构的升级。

1 新工科人才培养要求

新工科建设是国家在“卓越计划”基础上提出的一项以“培养并造就一大批具有高素质、复合型工程人才”为建设标准的高校工科专业人才培养与教育改革行动[1]。鉴于此，众多地方应用型高校纷纷主动地迎合国家和地方社会产业发展新需求，新增以互联网和工业智能为核心的新工科专业，同时也在新旧工科专业人才培养基础上开拓教育改革新路径，而针对人才知识体系和专业课程的教育改革必然绕不开对工科类专业学生进行科学实验训练起到重要基础的大学物理实验课程。众所周知，物理实验是工程技术和高科技发展的基础，大学物理实验在培养工科学生的科学素质和创新能力等方面具有非常重要的作用，是一门实践性较强的在低年级工科学生中开设的基础性必修课程，是工科大学生系统学习科学研究方法和科学思维方法的开端，在实践教学中起到了承上启下的作用，是工科大学生后续专业课程学习的基础。大学物理实验教学不仅承担着教授学生掌握科学的实验方法和技术以及进一步巩固物理理论知识的任务，还能提高学生在实践活动中的动手能力。但是，目前大多数地方应用型高校大学物理实验教学都没有脱离传统的教学模式的桎梏，传统教学模式过分强调教师对知识的灌输，学生在实验教学过程中创造性思维与创新性意识的没有得到很好的锻炼，在培养学生团队协作精神以及学生终生自主学习能力等方面也有着明显的不足，导致学生进入后续的一系列专业课程学习后劲不足。这种传统的教学模式已经极大地落后于当今科学技术发展的步伐，无法达到新工科建设对地方应用型高校人才培养提出的新要求[2]。因此在新工科背景下，地方应用型高校不应该停滞不前，得过且过，避重就轻，应该正视现有教学模式存在的各种问题，加快改革步伐，立足于国家、特别是地方产业需求和技术发展趋势，创新实验课程的教育方式和手段，提高实验课堂效率，增强物理实验教育竞争力，积极转变传统的大学物理实验教学模式，站在区域经济发展和产业转型升级的高度上来培养新工科人才。

2 OBE教学理念

Outcome based education(英文简称OBE，产出导向教育)，由美国教育学家W.D.Spady等人在1981年提出[3]，目前已经成为许多西方国家高等学校主流的教学理念[4]。国内对OBE理念的研究则是以2016年为分水岭。在2016年之前，国内学者、高校教育工作者和管理者对OBE理念的研究大多停留在对其概念的理解和研究上，基于OBE理念的实践教学研究不多。在2016年我国正式成为《华盛顿协议》成员国后，国内学者、高校教育工作者和管理者等开始从实践教育教学应用等角度对OBE理念进行探析。在传统的教育模式下开展的教学改革研究主要强调教师如何更好地将教学内容传授给学生，并不会深入地研究社会和用人单位对学生培养的新要求，但是OBE理念则是反过来以成果为导向来评价教育的新模式。具体到对学生的培养过程，OBE理念要求先明确社会需求预期需要达到的教学目标，然后再设计教学目标能够实现的专业课程体系。因此，OBE理念从本质上就决定了培养出来的人才是满足社会和用人单位的需求，在根本上也就保证了社会和用人单位的需求与高校人才培养结果的一致性。另一方面，OBE理念倡导的教学思想与作为推动新工科建设重要抓手的工程教育专业认证的标准是一致的，OBE理念也已然成为引导我国高等学校各门课程改革的一个非常重要的教育理念，对我国高等学校提高新工科人才培养质量至关重要。新形势下不同类型的高等学校必须根据自身的办学目标和办学定位的不同，积极采取不同的、适合各校校情的新工科建设策略和人才培养机制。

3 大学物理实验教学存在的突出问题

大学物理实验课程在地方应用型高校中是一门针对低年级工科学生开设的基础实验课程，可为学生后续的一系列专业课程打下坚实的基础。因此，在新工科建设背景下，地方应用型高校大学物理实验教师应该积极开展教学改革，根据社会和用人单位对人才培养的新需求，转变大学物理实验的教学理念和教学目标，为地方应用型高校培养新工科人才做出应尽的贡献[5]。由于受到办学条件和师资力量等方面的限制，尤其是在新工科建设背景下，新建地方应用型本科院校大学物理实验课程教学的问题和不足更加明显，无法达到国家新工科建设对大学物理实验教学提出的新要求和社会与用人单位对新工科人才培养的新需求。以笔者所在单位为例，部分新建地方应用型本科院校存在的突出问题主要体现在如下几个方面：

3.1 实验室条件不足

大学物理实验课程主要涵盖了力学实验、热学实验、电磁学实验、光学实验和近代物理实验等五个方面的知识体系。教育部已经在文件中明确要求大学物理实验课程需要分别开设一定数量的基础性实验、综合性实验和研究性实验。但是，目前部分新建的地方应用型本科院校开设的各个方向的大学物理实验都是独立的、关联不紧密，从而导致学生对各类实验之间的联系认知存在不足。另外，在有的新建地方应用型本科院校人才培养方案中，大学物理实验的学时附属在理论课中，实验不独立设课，导致大学物理实验教学内容残缺，学生对实验数据处理、实验基本方法、实验误差理论和有效数字没有充分认识。同时，由于实验课时少，只开少数实验，许多仪器没有说明书且质量差，相当一部分仪器被长期闲置不用，大部分仪器无法正常运转，修复困难且修复成本高，有些仪器几近报废。在实验时长和实验设备等条件的限制下，学生缺乏对综合研究性实验的学习和独立思考。

3.2 教师教学方法落伍，缺乏工程意识

目前，部分新建地方应用型本科院校采用的传统大学物理实验教学中，教师非常重视实验结果，对实验过程并不重视。上大学物理实验课时，由于学生对实验原理的理解不深和动手能力较差，实验教师一般不仅讲解实验原理和实验步骤，还需要详细演示实验过程，学生再按照老师的讲解和演示过程进行重复实验。近几年，多媒体等信息化技术也已经被广泛地引入到各类学科教学中，在大学物理实验教学中多媒体技术等信息化技术的运用不论在实验课堂中还是实验课堂外都为学生学好这门课程带来了极大地便利，具有传统的大学物理实验教学手段无法达到的优势。但是目前，部分大学物理实验教师更多的是在传统的教学模式下以多媒体等信息化技术为辅助手段开展实验教学，没有重视自身的信息化技能的更新提升，没有充分利用仿真实验室等网络技术优势，不仅会造成高校教学资源闲置浪费，也会导致相关师生在遇到疫情等原因而不得不网络教学的情况下严重削弱实验授课质量；还有部分教师完全依赖于信息化技术，削弱教师的主导作用，把一堂实验课几乎变成了影像视听动画课。综合来看，如果学生长期没有积极参与到实验教学课堂中来，他们只是被动地接受大学物理实验教师讲授的实验教学内容和教学任务，这样极大地限制了他们在大学物理实验学习过程中的创造性和主动性，偏离了大学物理实验课程的一个重要目标是培养学生利用所学的物理知识分析和解决实际问题的能力。由于大多地方应用型高校处在非省会城市，引进高层次人才较为困难，导致地方应用型高校大学物理实验教师由物理理论课教师兼任较为普遍，而非专业的理论课教师对大学物理实验课程教学改革思考不足，并不能肩负起新工科建设背景下大学物理实验的教学改革。其次，目前很多大学物理实验教师为研究生毕业后直接进入地方应用型高校任教，他们缺乏实际工程和企业工作经验。这也势必导致地方应用型高校培养的学生的逻辑思维能力和动手能力不足，不能满足新工科人才要求。

3.3 忽视专业差异

地方应用型高校大部分工科专业学生都要开设大学物理实验，大学物理实验教师教学任务艰巨。受实验室资源紧张和大学物理实验教师人数不足等方面客观因素限制，地方应用型高校开设的大学物理实验项目基本一致、区别不大，忽视了不同专业学生的差异。但是，社会需求对不同专业学生的要求不同，不同专业学生的培养目标也差异较大。如果学生被动地学习与自己专业关联不大的大学物理实验，导致他们不能积极参与大学物理实验教学中来，经过几个大学物理实验项目之后，他们就会逐渐丧失对大学物理实验的学习兴趣，从而致使大学物理实验教学和学生专业上的学习需求相脱节。另外，部分新建地方应用型本科院校大部分大学物理实验开设的项目这么多年来一直没有太大的改变，仅是对实验结果的反复重现和经典物理原理的验证，同时在真实实验操作中，学生难免会遇到有危险性的实验，有受场地设备条件限制不能完成或难以重复的实验，实验现象模糊而难以观察细节的实验，没有跟上科技创新发展的陈旧实验内容，这些均会导致学生无法正确掌握实验操作步骤并分析有效实验结果，被动的机械的都不利于学生增强创新意识和自主学习意识，随着时代发展对大学物理实验内容和实验过程的新需求进行改革和创新，对培养学生创新性思维能力的作用有限。如光学干涉实验中，由于地方应用型高校受自身资源限制，目前在光学干涉实验中所使用的方法和现代干涉检测技术相差较大，难以引起学生的学习兴趣，也达不到社会需求对新工科人才的要求。

3.4 考核方式单一、忽视能力考核

大学物理实验课程考核是检验新工科建设背景下地方应用型高校培养新工科人才成败的一个关键元素。但是，目前部分新建地方应用型本科院校采用的传统的大学物理实验考核过于强调实验结果，并不重视学生在实验过程中的动手能力和思维能力的提升，难以体现出学生利用物理知识解决实际问题的能力，这种只注重实验结果的考核方式忽略了对学生动手实践能力的考察和学生在实验过程中创新的评定，导致学生只注重实验结果的正确性而无心深入探究实验原理和实验过程中创新性思维能力的培养，偏离了国家新工科建设对地方应用型高校在强化学生创新性思维能力培养的要求。

针对部分新建地方应用型本科院校大学物理实验教学中存在的突出问题，笔者进行了较为深入的思考和研究，并在所在单位开展了一定的教学改革尝试。下面分别从培养目标、教学内容、教学模式和考核方式等四个方面，阐述近几年将OBE教学模式运用到大学物理实验教学中的思考和教学改革尝试。

4 OBE教学模式在地方应用型高校大学物理实验教学中的实践

4.1 基于OBE理念由需求确定大学物理实验培养目标

OBE理念不同于传统的教学模式，这种新的教学模式强调以学生需求为中心，这将更有利于地方应用型高校新工科人才的培养[6]。针对目前部分新建地方应用型本科院校采用的传统大学物理实验教学模式中存在的问题，制定基于OBE理念的适合地方应用型高校不同专业的大学物理实验教学培养目标显得尤为重要。首先，开展充分的市场调研，重点考察地方经济对地方应用型高校新工科人才培养的新要求，确定不同专业大学物理实验的人才培养需求，再在此基础上确定适合不同专业的大学物理实验人才培养要求和培养目标。大学物理实验教师再根据不同专业的培养要求和培养目标，在不同专业学生中开展模块化大学物理实验教学，形成适合不同专业学生的实验项目。最后，在具体实践过程中对不同专业学生的培养要求和培养目标进行进一步的优化和完善。

4.2 基于OBE理念优化和重组大学物理实验教学内容

4.2.1 在大学物理实验项目中融入工程教育理念

大学物理实验教师大都是物理学专业毕业，虽然他们具备较好的物理专业知识，但是工程实践能力不强。因而，大学物理实验教师如何在自身工程实践能力不强的劣势下培养学生具备这种能力，是地方应用型高校在新工科建设背景下要解决的问题。一方面，我们将尝试在学校提供教师到企业挂职锻炼的契机，选派一部分大学物理实验教师去企业学习。另一方面，我们将尝试在大学物理实验教学中，根据不同专业的需求通过项目式实验方式来融入本专业的工程教育素材，实现与不同专业实际需求的结合，强化学生科技创新意识和工程实践的能力，这样可以契合新工科背景下大学物理实验课堂教学中注重学生工程实践能力培养的要求。

4.2.2 模块化教学、适应专业差异

不同专业学生的需求的不同导致大学物理实验教学内容和教学目标也应该存在不同，但是不同专业的差异化教学会极大地增加地方应用型高校大学物理实验的教学工作量和教学成本。因此，在不增加大学物理实验教师教学工作量和教学成本的基础上，达到新工科建设对人才培养的要求，地方应用型高校大学物理实验教师需要对实验教学内容进行合理的模块化处理。不同工科专业学生选择不同的教学内容或者教学模块，大学物理实验教师需要尽量避免向学生开设与学生专业关联度不大的大学物理实验，从而在最大程度上达到新工科建设对不同专业的教学目标和教学要求。

4.2.3 充分利用大学物理实验仿真教学，打破地方应用型高校自身条件限制

近年来，随着计算机和智能手机的普及，信息化教学越来越受到教育工作者的重视，计算机已经成为现代课程教学非常重要的辅助工具。计算机在大学物理实验教学中作用非常显著，如计算机在大学物理实验中已经被广泛用于实验数据的分析和处理等。随着科学技术的发展，计算机仿真技术和仿真软件也日益成熟，如果能够在大学物理实验中充分利用计算机技术虚拟仿真部分物理实验，那么能够很好地解决地方应用型高校目前实验设备和实验场地受限的问题。利用计算机模拟仿真软件也能设计出许多综合研究性实验，培养学生的创新性思维。因此，建设计算机仿真实验室，将是地方应用型高校大学物理实验室建设的一个重要方向。

4.2.4 增加研究型大学物理实验、强化新工科背景下学生能力培养

受生源和师资水平的影响，目前地方应用型高校大学物理实验过程都非常简单，在实验过程中学生能够在教师全盘演示的基础上重复出实验，在实验后学生能够较好地完成实验和正确地处理实验数据，这个实验学生就顺利过关了。这种传统的教学模式已经背离了新工科建设背景下地方应用型高校大学物理实验教学对新工科人才培养的要求和目标，严重影响了地方应用型高校大学物理实验教学质量。在大学物理实验项目中适当地增加研究性实验，减少一些基础性实验。研究性实验将以学生为中心，尽量不让学生被动地接受实验教师教授的内容，在大学物理实验课堂中让学生能够积极地思考，全身心地参与进来。研究性实验对培养学生科研探索精神至关重要，这对地方应用型高校培养新工科建设背景下创新型人才具有重要意义。

4.3 基于OBE理念转变地方应用型高校传统的大学物理实验教学模式

目前，地方应用型高校大学物理实验教学模式主要还是以教师为中心，在实验课堂上教师讲授大学物理实验的基本原理和给学生进行实验演示；学生在此过程中只是被动的学习和重复实验。这种传统的教学模式是“以教师为中心”，在这种传统的教学模式下，学生参与度不高，被动地接受老师灌输的知识，从而让他们感觉大学物理实验课堂教学内容枯燥，丧失了学习兴趣，不利于学生自主学习能力和创新能力的提高。OBE理念则是提倡“以学生为中心”。地方应用型高校大学物理实验教师应该积极改变以前传统的大学物理实验教学模式，基于OBE理念，转变为“以学生为中心”，有利于地方应用型高校新工科人才的培养。首先，对于不同专业的学生，大学物理实验需要制定不同要求的学习目标；大学物理实验课堂上必须让学生掌握本次实验的学习目标。让学生非常清楚地明白大学物理实验需要他们达到何种预期效果。其次，将大学物理实验课堂教学以教师为中心转向以学生为中心。最后，大学物理教师需要启发学生积极参与到物理实验中来，调动他们学习的能动性和学习的主动性，鼓励他们在大学物理实验中敢于探索。大学物理实验教师还应该引导学生对物理实验中出现的问题或对物理实验原理的理解上能够共同研究，这样既能培养学生的团队精神，也能促使学生相互学习、共同进步，增强学生对大学物理实验、甚至大学物理理论课程的学习兴趣。

4.4 基于OBE理念改变大学物理实验课程考核方式

课程考核是促进课程质量提高的重要动力，也是影响地方应用型高校学生培养质量好坏的重要因素。与传统的大学物理实验课程考核侧重点不同，基于OBE理念的大学物理实验教学强调学生创新能力和解决实际问题能力，因而相应地在大学物理实验课程考核中也需要重点考核学生的这些方面的能力。在新工科建设背景下，地方应用型高校大学物理实验的考核标准也需要做相应的改革。例如可以这样设计基于OBE理念的大学物理实验考核标准：大学物理实验课堂前的预习和学生出勤情况占总成绩的10%，主要考查学生对大学物理实验的重视程度和学习态度。大学物理实验过程的考核环节占总成绩的40%，主要考查学生的观察、动手、合作及创新等方面能力。实验报告结果的正确性、小论文的创新性及学生思想政治素质等进行综合评定，本项占总成绩的40%。答辩环节占总成绩的10%，主要考查学生的思维创新能力、临场应变能力和语言表达能力。大学物理实验教师在实施过程中还应根据不同专业学生的培养要求和培养目标的不断变化，进一步优化和完善考核标准。

5 结论

文章分析了部分新建地方应用型本科院校目前大学物理实验教学存在的突出问题，例如：实验室设备条件不足、教师教学方法落伍和缺乏工程意识、忽视专业差异和忽视能力考核等。基于OBE的“以学生为中心”理念，提出由需求确定大学物理实验培养目标、优化和重组大学物理实验教学内容、转变地方应用型高校传统的大学物理实验教学模式以及改变大学物理实验课程考核方式等方面的大学物理实验的教学改革方案。OBE理念有助于地方应用型高校促进新工科建设，对不同工科专业学生培养质量的提高也非常重要。作为地方应用型高校，根据自己的实际情况和当地的经济和技术需求，结合国家新工科建设对大学物理实验教学提出的新要求，改变传统的大学物理教学模式，研究建立一种基于OBE理念的适合于自身学校办学特色的大学物理实验教学模式是十分必要的，也有助于地方应用型高校学生培养质量的提高。