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大学物理实验教学改革十年探索

——广西师范大学打造西部民族地区特色创新人才培养模式

2022年04月18日15:36 | 来源:人民网-广西频道
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大学物理实验课程是高等学校理工科学院学生必修的一门实践课程,是理工科学生系统学习基本实验知识、实验方法和实验技能的开端,对提高学生实践能力、创新精神和良好科学作风具有重要作用。而目前国内高校的很多学生重理论轻实践现象问题较为突出,学生对实验兴趣度不高、创新意识不强,为改变这一现状,切实提高大学物理实验教学质量,自2011年以来,广西师范大学大学物理教学团队依托物理学国家级实验教学示范中心(以下简称中心)坚持“以生为本、分类建设、多元参与、循环促进”的建设方针,以学生的需求为根本,通过规范性和个性化并举的课程设置、分层分类教学的体系、开放式实验教学新方法、科研协同育人等一系列举措,打造了一套具有西部民族地区特色的大学物理实验创新人才培养模式。

建立分层分类的教学内容新体系。学院将近年来本科教学中各门物理实验作为一个整体统一安排,打破力、热、电、光、原等之间的界限,对原来的大学物理实验和近代物理实验统筹安排,从物理实验的研究内容和规律出发,将规范性和个性化实验教学有机融合,尊重物理学传统学科地位,传承物理实验教学的科学方法,培养学生扎实的理论知识和严谨的科学研究意识,并通过课程体系设置的综合性、设计性实验培养学生的动手能力和创新意识,通过学生参与科学研究、独立完成实验,全面培养学生的实验能力和科研素质,从而形成完整的分层分类的课程教学内容体系。实验教学内容采用“三层一辅助”的教学体系结构,即:教学内容按由简单到复杂的原则分成“A 类(基础)实验、B 类(专业)实验和 C 类(研究性)实验”三个教学层次。其中:A类基础实验面向所有理工科学生开课,属于专业必修课,侧重培养学生从事实验的规范性和科学性。B类专业实验面对物理学专业的学生开设,包括普通物理、 近代物理和教学论实验在内约100个实验项目, B类实验属于教学计划内容,基本属于专业必修课。C类研究性实验实行导师制,所有C类实验室的项目设定、项目发布、项目研究与考核都采用导师负责制,学生成绩纳入学分管理,目的是以C类实验促进A、B类实验进步,以C类实验促进实验室的全面开放。C类实验属于教学计划内容,属于专业选修课,主要考核学生的科研工作能力和团队协作工作效果。辅助教学则采用灵活多变的方式进行,主要通过大学生创新创业计划项目、学科竞赛、学生科技社团等一系列综合创新平台来实现。

出版配套物理实验教材满足新教学体系需求。近十年来,先后编写及修订出版大学物理实验A(基础类),大学物理实验B(专业类)以及近代物理实验教材。教材打破了力、热、电、光、近代物理等传统物理实验项目独立分块的界限,根据学生物理知识的认知过程和实验能力发展规律,建立由基础到前沿、由接受知识型到培养综合能力型的分层次教学思想,新的教学体系合理地减少了验证性实验,以创造更大空间的增加了综合性、设计性实验。新教材内容充分反映我们的教学理念和指导思想,注重实验设计思路、提供多种实验方案、增加了设计性实验课题、增添新的实验内容,反映了国内外实验技术方法以及实验教学改革内容,为学生个性化发展提供一个自主的学习空间。新教材的编写吸收了广西区内多所高校教师参与建设,融入了各高校物理实验教学研究的成果和课程思政建设内容,既体现了创新性又有很强的应用性,是一套具有民族地区地方特色的教材,为广西大学物理实验课程建设提供了强有力的支撑。

构建开放式实验教学新模式。一是实验室的全方位开放。开放实验室,不仅在时间和空间上开放的,而且在实验内容和仪器设备等方面也是开放的,在教学时间上由实验教师来保证开放时间,在开放期间学生可根据自己的需求自主安排实验时间。二是构建物理实验开放式教学平台,建立了大学物理实验慕课网络教学平台,课前,学生通过线上课程设置视频学习任务点,同时设置预习答题环节,提升预习效果;课中,开展以学生为主体的实验教学,在教学过程中教师要对学生进行启发式的引导;课后,线上提交实验报告以及进行线上讨论。通过混合式教学方法改革有效激发了学生的学习兴趣,提高了学生的主动性和创造性,锻炼了学生的动手能力和创新思维能力,提高大学物理实验的教学质量。三是建立资源丰富的大学物理实验教学网站。以网络为载体,积极开发网络资源,使得网络这一现代化的教育资源在实验室的管理、开放式教学、学生主动性学习等方面发挥了很好的作用。建立虚拟仿真实验辅助教学,仿真实验通过计算机网络把实验设备、教学内容和学生操作有机融合为一体,扩大了物理实验的空间和时间,打破了教与学、理论与实验、课外与课内的界限。

推动教研协同育人新模式。学院强大的科研师资力量和科研平台为科研引领实验教学创造了得天独厚的条件。积极推动四新实验发展,与时俱进的建设和发展与物理学发展前沿相关的“新技术、新现象、新材料、新应用”类实验,其内容更深、涵盖面更广,更贴近物理学的发展前沿。学院有多个省级科教平台可用于教学科研活动,广西核物理与核技术重点实验室、科学计算与模拟实验室、现代核分析技术及应用实验室、物理虚拟仿真实验教学示范中心等,近五年先后承担国家自然科学基金重点项目等46项国家级别项目、50项省部级项目、20多项横向项目,积极举办一系列国内与国际高水平学术会议,每年设有专项资金资助学生参加国内外学术交流活动,吸引了大批学生参加,学生的调查分析、阅读写作、交流合作等能力也得到显著提升,学术水平和研究能力得到卓有成效的提高。在师生共同努力下,学院科研成果斐然,进一步促进了教学质量的提高,并实现良性循环。

在一系列强有力的举措下,物理学国家级实验教学示范中心在人才培养方面取得了可喜成果,近五年来,获得大学生创新项目125项,其中国家级30项,省部级95项;学生以第一作者共发表论文88篇,其中SCI、EI收录文章43篇;学生参加全国各类竞赛成绩优异,获国家一等奖22项、二等奖20项,三等奖25项,并输送了一批优秀学生进入双一流建设高校、中国科学院等或国际知名大学继续深造学习。(魏代会、周厚兵)

(责编:周雨乐、许荩文)

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