物理实验教学改革探索与实践

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摘要：本文将CDIO工程教育理念引进高等职业教育物理实验教学实践过程中，对传统物理实验模式进行了改革，并将其应用于本校机械系学生实际教学过程中，教学效果良好，学生的综合素质、创新能力有所提高，指导老师的研究能力也得到了提升。

关键词：CDIO理念；物理实验；教学改革

高等职业教育作为我国高等教育的一部分，在人才培养及社会进步方面起着举足轻重的作用。当前，国家大力推进高等教育，职业教育也面临了新的机遇和挑战。在发展机遇面前，高等职业教育必须紧跟时代步伐，适时引进国内外先进的教育理念，对传统教学过程进行改革，才能够培养出适合现代社会的创新型高素质人才。我校是一所工科为主的高等职业院校，各工科系部等均要求学生掌握一定的物理知识，如：机械系等要求学生掌握一定的力学等知识；电系要求学生掌握电学和电磁学部分内容；石油系对物理实验方法有要求，比如旋光仪的使用等。物理实验是重要的基础实践课。物理实验教学目的不仅是使学生掌握基本理论知识、实验方法和操作技巧，更重要的是培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，特别是与社会进步相适应的综合素质及创新能力。CDIO工程教育理念是国际上先进的教育模式之一，其首字母分别代表构思（Conceive）、设计（Design）、实施（Implement）和运作（Operate）四个阶段[1]。我们拟将CDIO理念引入物理实验教学中，对传统教学模式进行改革。在物理实验开课之初，让学生进行设计性实验项目选取，先构思和设计具体实验目的、内容和过程，在此过程中获得知识和能力，完成实验后，学生应用所学知识解决实际问题的能力和交流沟通能力都将有所提升[2]。

一、大学物理实验传统教学过程中存在的问题

物理实验课程的教学内容包括基础性实验、综合性实验基于CDIO模式的高等职业教育物理实验教学改革探索与实践高倩男耿小丕(承德石油高等专科学校河北承德067000)和提高性实验。但是具体到不同的专业，由于专业特色不同、所分配的课时不同，那么，不同专业的学生所能够开设的物理实验项目不尽相同。一般来说，传统的物理实验教学设计是本着循序渐进的原则，有利于学生对知识的理解和掌握。然而，在实际教学过程中，综合性实验和提高性实验往往无法全数开设。学生通过物理实验这门课程的实践学习，能够掌握的知识往往是一些经典的、基础的知识；在能力上，观察能力、操作能力能够得到一定的提高。但是，通过学习，学生素质的提高与该课程的教学目的不相适应，更无法满足现今社会的创新型高素质人才要求。

二、大学物理实验教学改革构想

传统的大学物理实验教学过程是由老师讲授，学生按着要求完成相应实验项目，从本质上来说，还是以灌输式教育为主。采用CDIO工程教育理念，需要根据CDIO工程教育理念的12条标准制定大学物理实验教学大纲，根据基于CDIO工程教育理念的教学大纲和各专业学生的实际学情，进行基于CDIO模式的教学设计。在大学物理实验课程开课之初，将提高性实验项目或学生自主选题作为本学期物理实验教学的目的，在整个学期的教学过程中，学生一直带着最初选定的教学目的进行阶段性的验证实验、思考为实现一些特定目标而进行创新性实验。以物理实验基于CDIO工程教育理念的教学大纲为例，具体的教学过程分为四个阶段，如图1所示。（一）构思（Conceive）阶段开学初，每个专业在开设物理实验课程时，将进行4个学时的基础知识讲授，根据学生学习兴趣进行分组，同时，引导学生进行创新性实验项目选取或进行自主选题。设计性实验题目确定后，学生随即开始利用构思如何开展后续的工作。利用课余时间，各个小组将根据需要开展组内讨论，并进行任务分配。（二）设计（Design）阶段随着实验课程的开展，在该阶段，学生学习了部分基础实验内容，掌握了一定的实验操作技能。因此，在该阶段，各个小组内，应集思广益，为实现设计性实验目标而进行阶段性的实验。如需要开展一些课外的创新性实验，则应设计好相应的实验方案（包括所需实验仪器、实验原理及实验步骤），与指导老师讨论实验方案的可行性，经老师指导后开展实验项目的准备工作。（三）实现（Implement）阶段此时，学生还将进行进一步的学习综合性实验项目的开展。同时，学生可在课上或者课后到综合性实验室开展阶段性实验项目，辅助实现最初确定的实验目标。（四）运作（Operate）阶段一个学期的实验学习结束后，运作阶段将对学生一个学期的学习表现进行考核。最终考核方法即综合考虑过程考核和学生实验成果展示情况两部分。其中，过程考核是根据学生的平时参与实验的积极性、参与程度、实验报告完成情况、为完成最终实验目的而开展的创新性实验报告等进行的；成果展示即以小组为单位进行作品演示、讲解原理、介绍设计经验并回答其他学生和指导老师提出的问题。指导老师根据学生的现场展示情况给予评价。最终，根据学生平时成绩和成果展示成绩给予学生综合评价，并作为学生的总评成绩。另外，对于完成较好的创新性科技作品，鼓励学生继续完善作品，并参加校内外各类竞赛活动或发表相关科技论文。

三、大学物理实验教学改革实践

基于CDIO工程教育理念的大学物理实验教学模式在18级机械制造专业01班进行了试行。全班共30人，共分6组。该班学生基础较好、学习积极性高、有良好的学习习惯。在选题时，部分学生选择了老师提供的提高性实验项目，在老师的指导下，顺利完成了相应的实验项目。另外，有一组同学进行了自主选题，设计了一台新型电位差计。在选题上，学生们从传统实验仪器出发，提出仪器使用过程不够便捷，想要设计一台操作简单、读数方便的电位差计。在实验过程之初，同学们也没有思路，于是在跟着老师学习基础实验的同时查询相应的文献、总结各类仪器的使用经验，终于形成了一个初步的模型，在与指导老师认真讨论后，确定了制作方案。经过指导老师和学生们的共同努力，新型的电位差计做出来了，经过实验验证，新式电位差计适用于高等职业教育物理实验教学。在完成各个实验项目的过程中，绝大多数同学能够积极参与其中，贡献自己的一份力量。这样的教学过程是以学生为主的教学过程，无疑对学生思考问题、分析问题、解决问题的能力，创新能力和团队合作精神等都有一定的提高。

四、结束语

对传统的物理实验教学模式进行改革，采用项目式的教学模式，有利于培养学生用心完成一件事的信心；在完成项目的过程中，学生能够主动思考、积极行动；项目展示及参加竞赛等过程能够教会学生如何准备相关材料，如何更好地展示自己及成果，更加契合学生参加工作后的状态。

参考文献：

[1]张颖，徐向伟，王一行.以培养新工科人才为目标对高校CDIO体系建设的思考[J].教育现代化，2018，5（01）：151-153

[2]郑菡蕾，母继荣.基于CDIO模式的大学物理教学改革实践[J].绵阳师范学院学报，2018，37（11）：51-54.

作者:高倩男 耿小丕 单位:承德石油高等专科学校