導(dǎo)語：新工科物理實(shí)驗(yàn)課程改革論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:本文從培養(yǎng)“新工科”人才的教育目標(biāo)出發(fā)，提出了新工科背景下多學(xué)科交叉創(chuàng)新性物理實(shí)驗(yàn)改革方案，從擬解決的問題及目的、國內(nèi)外各個(gè)高校關(guān)于此問題的改革措施、多學(xué)科交叉創(chuàng)新性物理實(shí)驗(yàn)課程的改革方案的具體思路和舉措等方面做了詳細(xì)闡述．該改革方案將傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)與多學(xué)科科學(xué)前沿相結(jié)合，推動(dòng)教師將科研成果及時(shí)轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)開發(fā)各學(xué)科交叉融合的新型物理實(shí)驗(yàn)，將為“本研貫通人才培養(yǎng)”奠定基礎(chǔ)．

關(guān)鍵詞:新工科;多學(xué)科交叉;創(chuàng)新性

1多學(xué)科交叉創(chuàng)新性物理實(shí)驗(yàn)課程改革方案擬解決的問題及目的

在新工科背景下，目前我國物理實(shí)驗(yàn)課程所面臨的問題主要有以下幾個(gè)方面:1)物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊過時(shí)，知識(shí)點(diǎn)單一，往往只是教科書上已有基本物理知識(shí)的簡(jiǎn)單重復(fù)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不交叉、不綜合，當(dāng)前的物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容很難體現(xiàn)最新的科學(xué)研究成果［3］．導(dǎo)致物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容跟不上時(shí)代的發(fā)展，在當(dāng)前高速發(fā)展的科學(xué)前沿新知識(shí)和新技術(shù)面前顯得格格不入;2)在傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中，物理實(shí)驗(yàn)往往被簡(jiǎn)單分割為普通物理實(shí)驗(yàn)與近代物理實(shí)驗(yàn)兩門相互獨(dú)立的課程．而其中普通物理實(shí)驗(yàn)又被分為力、熱、光、電、磁等相互獨(dú)立的內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在物理學(xué)科內(nèi)部都很少實(shí)現(xiàn)交叉融合．學(xué)生更難將物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與本專業(yè)科研應(yīng)用交叉聯(lián)系，這與當(dāng)前發(fā)展多學(xué)科交叉新工科的目標(biāo)相違背;3)傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)模式一般都是教師講授實(shí)驗(yàn)原理和演示實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生按照老師的操作步驟要求按部就班的按照一樣的實(shí)驗(yàn)方法重復(fù)同樣的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容．過程中學(xué)生各自利用實(shí)驗(yàn)室配備的相同的實(shí)驗(yàn)儀器完成同樣的數(shù)據(jù)測(cè)量．這樣的教學(xué)模式枯燥無味且毫無創(chuàng)新性和趣味性，學(xué)生不感興趣，只是機(jī)械的完成課堂任務(wù)，過程中很少有機(jī)會(huì)激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新和創(chuàng)造意識(shí)，很難培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力．正因?yàn)檫@樣，多年來我國培養(yǎng)的學(xué)生與西方先進(jìn)國家學(xué)生相比，雖然考試中可以發(fā)揮的很出色，但是一到解決具體問題時(shí)，就顯得很不自信，面對(duì)問題不知所措，相比之下，動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力就顯得尤其匱乏;4)按照傳統(tǒng)教學(xué)模式授課，教師方面也大多只是每節(jié)課機(jī)械的完成相同的教學(xué)內(nèi)容，就教師教學(xué)而言，也很難激發(fā)教師的教學(xué)主動(dòng)性和開發(fā)新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的興趣．針對(duì)以上問題，本文提出多學(xué)科交叉創(chuàng)新性物理實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)，從面向新工科發(fā)展和培養(yǎng)多樣化、創(chuàng)新型人才的角度來考慮，期望通過改革實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo):1)將傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)結(jié)合多學(xué)科科學(xué)前沿，推動(dòng)教師將科研成果及時(shí)轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)開發(fā)各學(xué)科交叉融合的新型物理實(shí)驗(yàn)，將本專業(yè)科學(xué)前沿與物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相結(jié)合．使學(xué)生不僅僅能熟練掌握自己專業(yè)領(lǐng)域的知識(shí)技能，還能夠?qū)W會(huì)融會(huì)貫通，理解各個(gè)學(xué)科之間的交叉融合．達(dá)到“舉一反三”的教學(xué)效果，為“本研貫通人才培養(yǎng)”奠定基礎(chǔ)．2)培養(yǎng)學(xué)生具有工程設(shè)計(jì)思維，學(xué)會(huì)用批判性的思維角度看待科學(xué)問題，進(jìn)一步提高學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，具有獨(dú)立自主學(xué)習(xí)的能力，具有跨學(xué)科交叉融合的新工科人才特征，具有利用所學(xué)知識(shí)解決現(xiàn)有實(shí)際問題的能力，并且有能力通過學(xué)習(xí)新知識(shí)和新技術(shù)去預(yù)測(cè)和解決未來科學(xué)發(fā)展過程中可能會(huì)遇到的問題．3)將現(xiàn)代信息技術(shù)帶入教學(xué)，比如“雨課堂”等．結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)方法，改變目前傳統(tǒng)單一的“教師講、學(xué)生聽”的授課模式．通過信息化的教學(xué)手段，使學(xué)生真正融入課堂教學(xué)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，也充分調(diào)動(dòng)教師教學(xué)熱情和激情．

2國內(nèi)外各個(gè)高校關(guān)于物理實(shí)驗(yàn)課程的改革措施

由于國外先進(jìn)的教學(xué)理念，它們更加突出物理實(shí)驗(yàn)“設(shè)計(jì)性、研究性、探索性”的教育功能，國外著名大學(xué)各自形成了各具特色、比較完善和先進(jìn)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式．德國大學(xué)所開設(shè)的物理實(shí)驗(yàn)課偏重于設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)．著名的德累斯頓大學(xué)(DresdenUniversity)和凱澤斯勞騰大學(xué)(KaiserslauternUniversity)對(duì)物理實(shí)驗(yàn)相當(dāng)重視，他們開設(shè)的“物理實(shí)驗(yàn)”課程中包含很多研究性物理實(shí)驗(yàn)，教材中不給出實(shí)驗(yàn)步驟和過程，只提問題和要求，要求學(xué)生自行設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)方案，過程中不僅要求學(xué)生設(shè)計(jì)具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)方案，實(shí)驗(yàn)所需的儀器也需要學(xué)生開動(dòng)腦筋去構(gòu)思設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)室不給學(xué)生提供現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)儀器，需要學(xué)生自己根據(jù)設(shè)計(jì)思路，采購所需配件進(jìn)行組裝，最后利用組裝好的儀器再進(jìn)行測(cè)量［4-6］．這個(gè)過程雖然耗時(shí)，但是真正鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，通過該課程，使學(xué)生不僅學(xué)習(xí)了某個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理和現(xiàn)象，還掌握了儀器測(cè)量原理．例如，幾何光學(xué)關(guān)于薄透鏡的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，我們現(xiàn)在的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)是要求學(xué)生根據(jù)提供的光學(xué)元件，利用光學(xué)原理測(cè)量透鏡的焦距等，實(shí)驗(yàn)枯燥又缺少實(shí)際意義，學(xué)生雖然學(xué)習(xí)了透鏡原理，但是連日常生活中的透鏡應(yīng)用原理也說不清楚;德國大學(xué)將薄透鏡實(shí)驗(yàn)按設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生利用提供的若干塊薄透鏡先自己組裝透鏡組裝置，比如望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡等，然后再利用所組裝儀器進(jìn)行觀察并測(cè)量分辨本領(lǐng)和放大倍率等，雖然實(shí)驗(yàn)難度上比較大，但事實(shí)上這種設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力等方面卻有很好的效果．英國的曼徹斯特理工大學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)也非常重視，與我國高校要求大二開始做實(shí)驗(yàn)不同，曼徹斯特大學(xué)要求物理專業(yè)學(xué)生從大學(xué)入學(xué)開始就著手設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的練習(xí)，學(xué)生以小組形式完成實(shí)驗(yàn)，各成員之間分工合作，過程中首先需要搜集資料，然后根據(jù)整理的資料進(jìn)行組內(nèi)團(tuán)討，整理出實(shí)驗(yàn)方案，就實(shí)驗(yàn)方案開展實(shí)驗(yàn)，遇到問題大家一起討論尋找解決辦法，也可以根據(jù)討論結(jié)果征求教師的指導(dǎo)意見，取得一致意見后繼續(xù)開展實(shí)驗(yàn)．在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，小組內(nèi)各個(gè)同學(xué)分別發(fā)揮出了各自特長(zhǎng)，在搜集資料、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作和論文書寫等方面分工協(xié)作完成．另外，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上，基本各個(gè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容都與教師的科研工作相結(jié)合，使學(xué)生逐步了解和適應(yīng)科研工作，鍛煉了學(xué)生的科學(xué)研究能力［7］．而我國大部分高校仍采取傳統(tǒng)驗(yàn)證性物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間統(tǒng)一完成規(guī)定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，不利于學(xué)生創(chuàng)新思維的形成，嚴(yán)重制約了創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，與我們現(xiàn)在“本研貫通”的人才培養(yǎng)目標(biāo)嚴(yán)重脫節(jié)，另外，繼續(xù)按照這種驗(yàn)證性教學(xué)模式教學(xué)也不利于我國高新科學(xué)技術(shù)的發(fā)展．近年來，國內(nèi)一些高校逐漸意識(shí)到該局面的嚴(yán)重性，逐步開始采取一些措施改變當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教育現(xiàn)狀，相繼開設(shè)了一定量的研究性和設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，為一部分能力較強(qiáng)的學(xué)生提供了進(jìn)一步發(fā)展和提高的機(jī)會(huì)［8］．其中，復(fù)旦大學(xué)走在國內(nèi)高校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的前列．他們所開設(shè)的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，教材中沒有實(shí)驗(yàn)步驟，只有實(shí)驗(yàn)研究課題沒有實(shí)驗(yàn)原理，只有一系列的問題．他們將設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)以選修課的形式開設(shè)，但是授課模式近似于課題研究形式，要求學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)要求，最少一個(gè)學(xué)期完成一個(gè)研究性課題．過程中學(xué)生自己先根據(jù)課題名稱和教師列出的一系列問題查閱資料，以自學(xué)為主，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，組裝和調(diào)試實(shí)驗(yàn)裝置，測(cè)量數(shù)據(jù)，完善測(cè)量裝置和方法，最后完成課題［9］．浙江大學(xué)也開設(shè)有“小課題物理實(shí)驗(yàn)”，主要是設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)．首先由學(xué)生根據(jù)各自興趣愛好特長(zhǎng)等選擇所研究的課題，實(shí)驗(yàn)室配備基本實(shí)驗(yàn)儀器和所需基本資料等，學(xué)生按照課題要求在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)，但是由于課題的設(shè)計(jì)性和開放研究性，完成時(shí)間會(huì)較長(zhǎng)，一般為一學(xué)期內(nèi)完成，實(shí)驗(yàn)授課模式不局限于課堂教學(xué)，學(xué)生隨時(shí)可與教師取得聯(lián)系，針對(duì)遇到的問題進(jìn)行討論，最終完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容［10］．北京交通大學(xué)全面改革了物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，核心就是變?cè)瓉淼慕忉屝詫?shí)驗(yàn)為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在親自參與和動(dòng)手設(shè)計(jì)中訓(xùn)練實(shí)際動(dòng)手能力和數(shù)據(jù)分析能力［11］．綜上所述，國內(nèi)部分高校已經(jīng)開始著手創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的改革，但是就改革內(nèi)容來說大多只是針對(duì)教學(xué)方法和手段進(jìn)行改革，將傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)原有內(nèi)容改為設(shè)計(jì)性或研究性實(shí)驗(yàn)，而并沒有針對(duì)適應(yīng)新工科要求的多學(xué)科交叉特點(diǎn)對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容做顛覆性改革．本論文提出的多學(xué)科交叉創(chuàng)新性物理實(shí)驗(yàn)課程改革，以開發(fā)適應(yīng)新工科人才培養(yǎng)要求的多學(xué)科交叉創(chuàng)新性物理實(shí)驗(yàn)為目標(biāo)，結(jié)合相應(yīng)教學(xué)方式的改革，期望為培養(yǎng)多元化、創(chuàng)新型人才提供支撐．

3多學(xué)科交叉創(chuàng)新性物理實(shí)驗(yàn)課程改革的主要思路和舉措

我們知道，物理學(xué)是一門非常重要的自然科學(xué)學(xué)科，它之所以重要離不開其本身所具有的社會(huì)性，物理學(xué)在我們的生活中可以說是無處不在，人們生活質(zhì)量的提高離不開物理學(xué)的貢獻(xiàn);另外，其重要性還體現(xiàn)在其所表現(xiàn)出的時(shí)代性上，物理學(xué)科的教學(xué)內(nèi)容必須與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展接軌，這樣才能保證物理學(xué)科是一門鮮活和生動(dòng)的學(xué)科，才能吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和創(chuàng)造性．物理學(xué)是一門基于實(shí)驗(yàn)的學(xué)科，離開了物理實(shí)驗(yàn)物理學(xué)科的發(fā)展將舉步維艱．而物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)在提高學(xué)生對(duì)物理學(xué)的興趣度和培養(yǎng)高科技人才方面具有重要作用，所以我們應(yīng)該重視物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)．在物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過程中，我們不僅僅應(yīng)該重視物理學(xué)原理知識(shí)的傳授與強(qiáng)化，更應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、科學(xué)探究能力、創(chuàng)新創(chuàng)造能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作等方面的能力．因此，我們首先要對(duì)傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行篩選和改造，結(jié)合當(dāng)前的科學(xué)前沿，設(shè)計(jì)多學(xué)科交叉融合的創(chuàng)新性物理實(shí)驗(yàn)，編寫新的多學(xué)科交叉的綜合性創(chuàng)新性物理實(shí)驗(yàn)教材，改變現(xiàn)有的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容不交叉不綜合的現(xiàn)狀，不僅僅將基本的物理學(xué)科范圍內(nèi)的力、熱、光、電、磁等內(nèi)容結(jié)合起來，還要聯(lián)合其他學(xué)科內(nèi)容如材料、化工、電氣自動(dòng)化和機(jī)械等等工科專業(yè)，實(shí)現(xiàn)把物理實(shí)驗(yàn)從輔助教學(xué)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式中解脫出來，使學(xué)生通過綜合性物理實(shí)驗(yàn)課程能將從物理實(shí)驗(yàn)課中學(xué)到的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維和創(chuàng)新能力應(yīng)用到本專業(yè)中，將物理知識(shí)與本專業(yè)科學(xué)前沿應(yīng)用結(jié)合起來，真正體現(xiàn)物理實(shí)驗(yàn)是各個(gè)學(xué)科實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)作用，使我們培養(yǎng)的學(xué)生具備多學(xué)科交叉融合的特征，為未來培養(yǎng)多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才提供支撐．教學(xué)模式上，我們依靠現(xiàn)代化的教學(xué)手段來實(shí)現(xiàn)，結(jié)合微課和網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)等數(shù)字化和信息化教學(xué)手段，調(diào)動(dòng)教師教學(xué)熱情和學(xué)生學(xué)習(xí)積極性．另外，我們還要在實(shí)驗(yàn)管理制度、考核和評(píng)價(jià)方面創(chuàng)新．具體措施如下:1)和相關(guān)院系和課題組積極對(duì)接，引入專業(yè)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，為開發(fā)綜合多學(xué)科交叉融合的綜合性大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)造實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ);2)在現(xiàn)有的傳統(tǒng)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行篩選和改造，根據(jù)現(xiàn)今科學(xué)研究的現(xiàn)狀，尋找和其它醫(yī)、工科的交叉點(diǎn)和契合點(diǎn)，開發(fā)出能夠?qū)崿F(xiàn)多學(xué)科交叉融合(物理、材料、電子、信息、機(jī)械和醫(yī)學(xué)等)的綜合性大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提升大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)地位，也提高現(xiàn)今大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的課程難度，改變目前大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)輔助教學(xué)的從屬地位;3)將設(shè)計(jì)的綜合性物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行整合，編寫新的綜合性物理實(shí)驗(yàn)教材，這包含一系列簡(jiǎn)單卻又涉及多學(xué)科知識(shí)交叉的新型綜合性物理實(shí)驗(yàn)教材，這將改變當(dāng)前大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教材內(nèi)容“千篇一律”的現(xiàn)狀，教材內(nèi)容上不僅體現(xiàn)了物理原理和思想，更重要的是讓更多工科學(xué)生了解物理學(xué)在本專業(yè)領(lǐng)域中的體現(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)以致用;4)實(shí)驗(yàn)的操作模式上，采取各學(xué)科專業(yè)學(xué)生合作，學(xué)生組成團(tuán)隊(duì)，利用各自專業(yè)知識(shí)分配實(shí)驗(yàn)任務(wù)，首先搜集資料討論實(shí)驗(yàn)方案，分析可執(zhí)行度，確定方案以后自行準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)所需配件材料等，組內(nèi)同學(xué)分工合作，相互指導(dǎo)，共同完成實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程中他們一定會(huì)用到各自的專業(yè)知識(shí)，這時(shí)候發(fā)揮他們各自的專業(yè)特長(zhǎng)，增強(qiáng)其自信感，通過一輪輪討論分析，他們會(huì)產(chǎn)生自己的創(chuàng)新點(diǎn)，培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)造的能力，符合“新工科”人才的培養(yǎng)目標(biāo)．5)教學(xué)方法上，要打破傳統(tǒng)的“教師講，學(xué)生聽”的授課模式．我們所設(shè)計(jì)的多學(xué)科交叉的創(chuàng)新型大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，采用現(xiàn)代先進(jìn)的信息化教學(xué)方式，結(jié)合微課和翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)形式，基于我們的線上學(xué)習(xí)終端，學(xué)生可以在線上獲取到實(shí)驗(yàn)相關(guān)的大量學(xué)習(xí)資料，內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)相關(guān)素材資料、微課視頻等，基于這些材料，學(xué)生利用手機(jī)即可登陸學(xué)習(xí)，隨時(shí)隨地非常方便，基于預(yù)習(xí)內(nèi)容和結(jié)合線下搜集的資料，學(xué)生基本可以擬定初步實(shí)驗(yàn)方案，對(duì)于同一實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，鼓勵(lì)學(xué)生選擇不同的實(shí)驗(yàn)方案，并自行準(zhǔn)備和制備所需實(shí)驗(yàn)裝置．這個(gè)過程中學(xué)生可能會(huì)遇到各種各樣的問題，課堂上教師將集中解決過程中遇到的問題，不必再重復(fù)基礎(chǔ)知識(shí)的講解，這樣可以將大大提高教師的教學(xué)效率和學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)目標(biāo)性更強(qiáng)．除此以外，通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，教師和學(xué)生的溝通將延伸到課堂外，學(xué)生可將實(shí)驗(yàn)方案、過程或結(jié)果上傳至網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，接受所有學(xué)生和教師的在線點(diǎn)評(píng)，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案更加完善，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和教師的教學(xué)熱情．具體過程如圖1所示．6)針對(duì)我們多學(xué)科交叉創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)課程，其考核機(jī)制也將改變傳統(tǒng)的重視實(shí)驗(yàn)結(jié)果轉(zhuǎn)向重視實(shí)驗(yàn)過程，改變傳統(tǒng)的以教師教為核心轉(zhuǎn)向以學(xué)生學(xué)為核心，逐漸引導(dǎo)學(xué)生更加重視實(shí)驗(yàn)過程，并在過程中實(shí)現(xiàn)知識(shí)內(nèi)化、創(chuàng)新思維和能力的培養(yǎng)，教師將根據(jù)圖1多學(xué)科交叉綜合物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生表現(xiàn)出的學(xué)習(xí)能力、思考能力、研究能力和創(chuàng)新能力，綜合考慮后給以評(píng)價(jià)．下面，我們以我們所設(shè)計(jì)的一項(xiàng)實(shí)現(xiàn)了多學(xué)科交叉的綜合物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目《利用光學(xué)法測(cè)量微位移實(shí)驗(yàn)》為例詳細(xì)介紹分析該課程綜合性．該實(shí)驗(yàn)包含自制實(shí)驗(yàn)用磁致伸縮樣品、自制產(chǎn)生磁場(chǎng)的線圈、自制直流穩(wěn)壓電源等內(nèi)容，涉及到了物理、材料和電氣自動(dòng)化專業(yè)多學(xué)科交叉知識(shí)，涵蓋了單晶材料的制備及加工、光學(xué)基本原理、磁致伸縮原理、電磁場(chǎng)產(chǎn)生、軟磁材料特性和電流電控等基本原理，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容既實(shí)現(xiàn)了將多學(xué)科交叉融合，又可結(jié)合了當(dāng)前學(xué)科的科學(xué)前沿?zé)狳c(diǎn)(磁致伸縮材料)，學(xué)生以小組形式開展實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)要求包括自制實(shí)驗(yàn)所需裝置和材料，學(xué)生結(jié)合自身專業(yè)特長(zhǎng)分工合作完成實(shí)驗(yàn)．協(xié)作完成實(shí)驗(yàn)過程中，不僅僅將本專業(yè)領(lǐng)域所學(xué)專業(yè)理論知識(shí)運(yùn)用到了實(shí)際中，而且通過和其他理工科專業(yè)學(xué)生共同討論，也學(xué)習(xí)到了本專業(yè)與其它專業(yè)的契合點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)過程中開發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)了創(chuàng)新能力，符合新工科人才的培養(yǎng)目標(biāo)．另外，該實(shí)驗(yàn)內(nèi)容還可以進(jìn)一步拓展，例如微位移傳感器、汽車減震和微位移精準(zhǔn)控制等，通過類似這樣的一系列簡(jiǎn)單又綜合多學(xué)科知識(shí)的綜合物理實(shí)驗(yàn)，將對(duì)打破現(xiàn)有傳統(tǒng)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)不交叉、不融合的現(xiàn)狀具有重要作用，鍛煉了學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際和創(chuàng)新創(chuàng)造能力，將對(duì)“新工科”人才的培養(yǎng)發(fā)揮重要作用．

4多學(xué)科交叉創(chuàng)新性物理實(shí)驗(yàn)改革的創(chuàng)新性

基于新工科背景下，我們提出的多學(xué)科交叉創(chuàng)新性物理實(shí)驗(yàn)課程改革，這是一個(gè)重點(diǎn)針對(duì)適應(yīng)新工科發(fā)展需要的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容方面的改革，具體創(chuàng)新性科體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面:1)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容具有時(shí)代性和綜合性:打破了傳統(tǒng)孤立的力、熱、光、電、磁物理實(shí)驗(yàn)體系，結(jié)合當(dāng)前科學(xué)前沿，設(shè)計(jì)綜合物理(包含力、熱、光、電、磁等)、材料、電子、信息、機(jī)械等多學(xué)科創(chuàng)新性物理實(shí)驗(yàn)，將改變傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不交叉、不綜合的現(xiàn)狀，是一項(xiàng)適應(yīng)新工科建設(shè)需要的革命性改革;2)教學(xué)主體具有最大程度的開放性:鼓勵(lì)不同專業(yè)學(xué)生相互合作，發(fā)揮各自專業(yè)專長(zhǎng)，自行設(shè)計(jì)組裝實(shí)驗(yàn)裝置，協(xié)作完成實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程要參與到教師的科研中，使學(xué)生逐步適應(yīng)獨(dú)立的科研工作;3)教學(xué)方法和手段的多樣性:結(jié)合微課和翻轉(zhuǎn)課堂等形式，線上、線下相結(jié)合，通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)“師—生”、“生—生”交互，使預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)、提問、討論的時(shí)空得以延伸，提高教學(xué)效率;4)教學(xué)考核的靈活性:針對(duì)不同實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置不同考核方法，打破以往只憑報(bào)告給分的評(píng)價(jià)方法．

5結(jié)束語

在大力發(fā)展“新工科”和建設(shè)“雙一流”大學(xué)的新形勢(shì)下，面臨競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的國際產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，高校加強(qiáng)培養(yǎng)多元化的創(chuàng)新型“新工科”人才刻不容緩，我們急需發(fā)展“新工科”和培養(yǎng)新工科人才，來支持國家新經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要．大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)了所有工科實(shí)驗(yàn)的科學(xué)共性，在培養(yǎng)大學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新思維能力方面具有重要作用，培養(yǎng)適應(yīng)時(shí)展要求的“新工科”人才離不開大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)這一基礎(chǔ)課程。然而，僅依靠當(dāng)前傳統(tǒng)驗(yàn)證性的教學(xué)內(nèi)容和模式很難實(shí)現(xiàn)課程的真正價(jià)值，也很難培養(yǎng)出符合時(shí)代要求的多元化新工科人才．因此，本文提出了新工科背景下多學(xué)科交叉的創(chuàng)新性物理實(shí)驗(yàn)改革，其重點(diǎn)是首先改革傳統(tǒng)驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行篩選和改造，結(jié)合當(dāng)前科學(xué)前沿，綜合考慮物理學(xué)實(shí)驗(yàn)與其它工科專業(yè)知識(shí)的交叉點(diǎn)，設(shè)計(jì)開發(fā)多元化的新型綜合物理實(shí)驗(yàn);其次，教學(xué)模式上也要打破傳統(tǒng)的以教師為主的授課模式，讓學(xué)生自己動(dòng)手解決實(shí)驗(yàn)過程中從設(shè)計(jì)到測(cè)量等各種問題，結(jié)合現(xiàn)代信息化的教學(xué)手段提高教學(xué)效率，過程中不僅可培養(yǎng)學(xué)生的寬基礎(chǔ)，更鍛煉了學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際、跨學(xué)科交叉融合和敏銳的科學(xué)思維能力，將為培養(yǎng)多元化、創(chuàng)新型的“新工科”人才提供支撐．

參考文獻(xiàn):

［1］霍劍青．大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)基本要求的指導(dǎo)思想和內(nèi)容解讀［J］．物理與工程，2007，17(1):5-9．

［2］王青．近代物理和高新技術(shù)物理與“新工科建設(shè)”———《物理與工程》“新工科建設(shè)”欄目開篇語［J］．物理與工程，2017，27(6):3．

［3］謝莉莎，肖蘇，鄧小玖．大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的思考與實(shí)踐［J］．合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版)，2009，23(1):19-22．

［4］沈元華．設(shè)計(jì)性研究性物理實(shí)驗(yàn)介紹［J］．物理實(shí)驗(yàn)，2004，24(2):33-37．

［5］陳冬穎．中、外工科物理實(shí)驗(yàn)研究［D］．合肥工業(yè)大學(xué)，2006．

［6］樂永康．德國大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)情況介紹［J］．物理實(shí)驗(yàn)，2001，21(3):42-46．

［7］張慧云．淺談曼徹斯特理工大學(xué)物理系的實(shí)驗(yàn)教學(xué)［J］．物理實(shí)驗(yàn)，2004，24(7):42-44．

［8］韓思思，羅瑩．大學(xué)物理教學(xué)研究現(xiàn)狀與展望［J］．大學(xué)物理，2018，37(6):50-56．

［9］沈元華．設(shè)計(jì)性研究性物理實(shí)驗(yàn)教程［M］．復(fù)旦大學(xué)出版社，2004．

［10］陳水橋，李海洋，陳洪山，等．打造“創(chuàng)新”型基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)［J］．實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2013，32(4):106-109．

［11］張麗梅，彭繼迎，張進(jìn)宏，等．大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)分級(jí)教學(xué)探究［J］．物理與工程，2016，26(Z1):186-188．

作者:王立英 秦珠 廖怡 戴海濤 米文博 單位:天津大學(xué)