主要解决问题

本成果主要解决国内高校大学物理实验教学缺乏统一标准，新入职实验教师胜任工作难，不同层次学生对实验有不同需求等关键问题等问题，并为此进行了深入的研究与实践。

一、本成果主要解决问题

1.国内高校大学物理实验教学缺乏统一标准问题

大学物理实验是理工科学生在大学接触的第一门实验课，能够帮助学生掌握物理实验基本方法，提高实验操作及创新能力，养成良好实验素养。但因实验课的特殊性：相同的实验原理可由不同的实验方法来验证，名称相同的实验设备内部构造又往往不同。大学物理实验课一直无法制定有效的教学标准。高校各自为政，在实验项目设置及教学要求上各行其道、缺少规范。对“不确定度理论”的讲解可谓“一‘度’各表”：置信概率取0.683还是0.954？不确定度何时保留2位？南北有差异，东西不相同；标准问题在全国大学物理实验竞赛阅卷时也常引起争议（阅卷老师来自参赛高校），甚至有的高校内部都不能组织统一的实验操作考试，因为不同指导教师对相同实验项目的解读不一样。

有了标准，各高校大学物理实验课就有了统一规范的教学要求，从而实现“南北统一，东西和谐”。

2.大学物理实验新教师入职难问题

教学标准的缺失、设备型号的杂乱还造成实验教师入职难，他们不知如何把控实验内容，也不知该如何实施分层次教学。传统的口口相传易造成教学内容和经验“越传越少”甚至传错。

有了标准化，教师心中就有了明晰的教学定位和教学指南，管理者和考核者也有章可依，有据可循，新教师也能尽快入职。

3.不同专业不同层次的学生学有所得，创新人才脱颖而出问题

大学物理实验课面对的是不同专业不同层次的学生，既要保证一般学生掌握物理实验基本方法、锻炼操作能力、养成良好实验素养，又要设法让创新人才脱颖而出，一个僵硬的标准是无法实现的。

大学物理实验教学标准化是根据人才培养方案和课程教学大纲制定统一规范的标准，使之成为教材编写、教学设计、考试与竞赛命题的依据。

有了分层次标准化教学要求，不同层次的高校、不同专业学生，从分层次教学标准中先找到与之发展相适应的教学最低要求。因材施教、实施分层次标准化教学，在将基本要求落到实处的同时也要将高阶要求体现出来，有利于创新人才脱颖而出。

二、解决问题的方法

1.优化实验教学过程，针对不同层次的教学要求建立实验教学标准化指标体系。

(1)精选40个实验项目，为每个项目设置基础、提升、进阶、高阶四个层次的教学目标。强调项目在培养学生科学素养、创新能力方面的作用，明晰每个项目关联的知识点、学科知识与延伸实验，为教师教学设计打开了思路。

(2)同步设计了40个项目的实验教学PPT；

(3)录制了基于分层次教学理念的40节教学视频，丰富了大学物理实验典型案例教学库。

2.实践分层次教学，提炼课程内容，不同专业采用不同的教学模式。

对理科专业，要求学生至少完成基础、提升、进阶实验内容，学有余力，学习兴趣较强的学生探究高阶创新性实验内容。对于工科学生，在完成基础、提升内容实验后，加强物理实验技能和本专业知识结合的结合，开展创新实验。对同专业学生依据个人能力和兴趣提出不同的要求。如河南大学明德物理实验班，采用传统和PASCO相结合的分层次教学模式。课前学生通过线上自学、预习实验标准化教学库视频，完成测试题并提出问题。课中师生就有代表性的问题进行研讨。课后借助PASCO平台验证猜想，达到举一反三的效果。学生设计创新作品，参加各级大学生物理实验竞赛以及“挑战杯”等比赛。

3.逐步完善标准化指标体系，三所国家级示范中心的20多位一线教师直接参与了本标准的制定与应用，形成的标准可操作性更强。凝练标准化实验教学内容，出版教材《普通物理实验》。

4.该教材紧扣实验教学大纲和最新前沿科技，体现课程思政与教学标准化，每个实验项目都明确了基础必做与选作内容，是国内首部实验标准化教材。另外，完成《数字化物理实验》初稿，为创新性实验的开展拓宽了道路。

5.借助河南大学实验室与实践教学综合服务平台和钉钉将标准化教学改革成果应用于教学实践。通过钉钉直播教学，或事先将视频上传钉钉、实验室与实践教学综合服务平台，供学生课前预习。课堂上进行问题研讨和实验探究，传统实验课变成了线上线下相结合模式，这更有利于分层次教学的开展。

6.疫情之初的2020年春天坚持标准化实验教学实践，创新了实验教学模式。

以“线上：直播+虚拟仿真”使学生掌握实验的基本要求；以“线下：DIY+操作实验”使学生体会动手的乐趣以及完成创新作品的自豪感。最终顺利完成了2716名学生的大学物理实验课任务要求。本学期，对龙子湖校区人工智能专业120名学生又一次践行了此教学模式。

7.以赛促学，检验标准化分层次教学的改革成果。

大学物理实验是目标教学，而参加各级比赛可以整合诸多小目标创新实现大目标。