2010年6月23日教育部召開卓越工程師教育培養計劃啟動大會，批准了61所高等學校實施卓越工程師教育培養計劃。2011年3月14日通過的《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要》指出：擴大應用型、複合型、技能型人才培養規模，突出培養造就創新型科技人才。2014年為推進高等農林教育綜合改革，教育部、農業部、國家林業局首次共同組織實施包括拔尖創新型、複合應用型、實用技能型三類人才培養模式改革，推出了“卓越農林人才教育培養計劃”。
隨著社會對人才需求的變化，高等院校改革不同專業人才的培養計劃，對課程結構和學時學分進行了不同程度的調整，有些學校出現了為保證自身專業課而減少公共基礎課學時的情況。由於一些院校大學物理教育仍然釆用傳統的教學模式，教學內容與專業未能緊密結合，許多學生認為“大學物理難學無用”因而導致大學物理課學時被大幅削減。面對當前形勢在現有條件下如何深化大學物理教學改革，推進卓越農林人才的教育培養，是現實而又緊迫的重要問題。
大學物理的自適應生態教學研究就是在新形勢下深化大學物理教學改革，將導師制下教師的生態教育與學生的自適應學習相結合，推進卓越農林人才的教育培養
一、導師制下的生態教學生態
生物在一定的自然環境下生存和發展的狀態，也指生物的生理特性和生活習性。生態教學就是“把教學看作個整體，用生態的眼光來審視課堂教學，在課堂教學情景中堅持以學生為中心和主體，滿足人對精神、情感、交往的需要，調動學生的積極性，培養學生的學習能力和突出自主學習，使師生產生互相激發、共同參與、質疑探究、和諧發展的教學活動。
卓越人才教育培養背景下的生態教學需要在教學中注意學生的個性特點，根據學生的基礎知識結構和學習能力，量身定製教學計劃，因材施教，動態調整教學內容、方法和手段。由於卓越人才的規模通常不可能很大（班級人數不可能太多），被培養者將更有機會獲得特別的教育方式、佔有特殊的教育資源和享有不同的教育待遇，因而在卓越人才教育培養背景下更有利於開展生態教學。卓越人才教育培養需要精選師資隊伍以優秀的博導、碩導負責制下實現_對_甚至多對一的針對性指導，實行仿照本碩博連讀形式的長期性跟蹤教育而不僅僅侷限於大學本科教育。因此，對卓越農林人才採用導師制下的大學物理生態教學，不能急功近利竭澤而漁，需要精選物理師資力量或教學團隊配合導師進行長期性跟蹤指導，根據卓越農林人才的班級甚至是個人的專業特點量身定製物理教學計劃，採用生動的教學形式、現代的教學方法手段、與生產生活實踐活動密切相關的教學內容，而且相應的計劃內容和方法手段等還可隨著科學技術的最新發展和物理前沿的研究狀況進行動態調整。
（一）教學計劃與內容的適應性調整
根據《“十二五”規劃綱要》精神，推進高校物理教育大眾化程序，努力開展文科物理和社會學習，“農科物理中大學生創新思維能力的培養”構建了三階式小型化階梯課程體系H。為適應卓越人才教育培養需要，在課時削減的形勢下必須做相應的調整。
文科物理和社會學習等修1個學分學習第一階課程，共16學時1個學分（理論課8學時，實驗課8學時）。文科物理和社會學習等應簡單掌握物理理論突出實踐應用，以開設與生產生活密切相關的物理實驗為主。例如，萬用表和示波器的簡單原理及使用，電冰箱等家用電器的工作原理與注意事項。
理科（農科）物理等修2個學分學完第二階課程，共48學時3個學分（可分為理論課24學時1。5個學分，實驗課24學時1。5個學分）。在農科物理教學中，針對動科動醫等專業多講一些血液血漿的粘滯係數作為疾病診斷引數的問題、氣體栓塞影響血液流動的原因等，針對農學林學等專業多講一些毛細現象對植物生長的作用、光譜分析對稻穀水果的無損檢測等，這樣在一定程度上能夠激發學生的學習興趣，糾正學生們的錯誤觀念。實驗方面，選擇性地開設長度測量、液體粘滯係數的`測定、液體表面張力系數的測定、旋光儀測旋光性溶液的濃度、萬用電表的使用、電子示波器原理與應用、分光計的調節使用、光電效應及普朗克常數測量等。
工科物理等修6個學分學完第三階課程，共96學時6個學分（理論課64學時4個學分，實驗課32學時2個學分）。理論課方面，注重理論推導能力的培養，突出理工科各專業的特色，瞭解掌握近現代物理中的創新思維和先進技術。實驗課方面，選擇性地開設長度測量、剛體轉動慣量的測量、分光計的調節與使用、用牛頓環測量凸透鏡的曲率半徑、液體粘滯係數的測定、液體表面張力系數的測定、萬用電表的使用、電子束實驗、電子示波器原理與應用、旋光儀測旋光性溶液的濃度、霍爾效應及霍爾係數的測定、光電效應及普朗克常數測量、模擬法測繪靜電場等。
大學物理實驗不能因為學時的削減而簡單地減少實驗次數，而應該在保證基本教學內容的前提下采取以下方式改革：
（1）進行相關實驗的合併。例如，液體粘滯係數的測定與液體表面張力系數的測定可合併成一次實驗，長度測量可與旋光儀測旋光溶液濃度合併，電子束實驗可與電子示波器原理及應用實驗合併等。
（2）開設模擬模擬實驗和輔修選修實驗。將那些並非卓越人才專業培養必需掌握的不易實現的物理實驗或比較抽象的物理概念，利用計算機進行三維動畫模擬，設計成模擬模擬實驗，變抽象為形象，幫助學生建立正確合理的物理表象，學生能更好的在頭腦中形成認知結構；鑑於生源基礎知識結構的差異，有些地方中學物理實驗開設不多甚至根本未能開設，要對這些實驗涉及的部分基礎實驗開設輔修選修課。
（二）以實驗為重心的模組化教學
現代的大學物理教育必須樹立新型的教學觀念，需要突破狹隘的課堂教學範疇，實施可以發揮個性創新和開展換位思考多維拓展的廣義教學。導師制下的大學物理生態教學是在卓越人才教育培養背景下注重發揮個性創新和開展換位思考多維拓展的廣義教學的發展和延伸，提倡以實驗為重心開展模組化教學。
為在學時削減的形勢下更好地激發學生學習大學物理的興趣，自適應生態教學以農科物理教育為例提出了以實驗為重心的多媒體模組化教學思想。
首先，本科院校的大學物理教研室對本校非物理專業的各專業進行調研綜合，精選出與各專業相關較高的實驗，大部分實驗從以前的驗證性實驗改進為探索性實驗，並且儘量使物理實驗和學生所學的專業聯絡起來，使學生認識到物理的重要性，從而提高學生學習物理的主動性。將這些實驗以力、熱、光、電等或更細地劃分成相應的模組。
其次，根據劃分的模組，收集整理相應的理論知識，以4或8學時為單位打造成講座單元，並可由不同教師負責不同單元的授課講解。對於各個講座單元的教學具體實施採用以下三步：
（1）以實驗室為教學場所，利用2個學時左右，讓學生自行展開包括總體設計、基本理論以及該實驗在專業領域應用問題在內的實驗教學。
（2）利用大約1個學時，在教師指導下利用包括大型開放式網路課程（MOOC）在內的多媒體教學為中繼輔導，完善相關的知識理論，介紹該單元研究的思路歷程及講解相關的理論，對實驗原理、實驗內容進行預講，讓學生明白實驗目的和內容，並且自行設計實驗方法和步驟，帶著問題有針對性地去做實驗，採用發現式、探究式等方式多元化建構，啟發學生思考，以此促進學生把握物理研究的思路脈絡，培養學生的物理創新思維能力。
（3）最後利用大約1個學時，組織學生對實驗結論和效果自評自議，進行相應的討論，完成單元教學。此外，課後動態跟蹤網路答疑充分運用網路資源，在學校論壇上對學生留下的問題進行解答，同時通過QQ、微信和郵箱等方式與學生交流，進一步激發學生的學習熱情，既促進教學又增進師生感情，從而提高教學效果。
簡言之，以實驗為重心的多媒體模組化教學就是以綜合專業共性的實驗為基準，在多媒體教學支援下以實驗室為主要教學場所，以實驗內容為主要講座單元，輔以理論指導的模組化教學。
當前大學物理教學基本上都是由一位教師負責一個班整個學期的課程，不僅容易使學生產生感官疲憊，而且使教學質量受限於該教師的教學水平。採用以實驗為重心的多媒體模組化教學由精選出的配合導師的物理師資力量或教學團隊中不同教師負責不同單元的授課講解，既能克服這些弊端，又能集中優勢資源，發揮教師優勢特長，提供更優質的教學。
（三）現代的MobiSPOL教育技術手段
現代教學突破了傳統的課堂教學形式，開設網路課堂和虛擬課堂等多種形式，開展實踐學習、網路學習和社會學習的互動教學。網際網路給人類帶來全新的生活方式，也給人類的教育事業（特別是教育方式）帶來了深刻的變革。在大學物理課堂教學中運用計算機、網路和通訊等現代資訊科技手段，充分享用網上豐富的課程資源，開展豐富多彩的教學活動，現在這些手段形式已經比較普遍了。
2012年“MOOC浪潮”（大規模線上開放課程，MassiveOpenOnlineCourse）的到來，可將世界上最優質的教育資源傳播到地球最偏遠的角落，使全球各地的人可以感受頂尖高校明星教師的課堂教學甚至取得學位，引發了全球的關注。採用“MOOC模式”不僅可以解放教師，而且可以使學生按照個人意願，自主選擇學習時間、學習地點、學習方式。伴隨著“MOOCs”的快速發展，還湧現了“後MOOC”時期的新型樣式，基於“無線網路+手持終端學校”的移動教學方法已開始實踐“MobiMOOC”樣式已出現。此外，還有如“SPOC”“Meta—MOOC”“DLMOOC”“MOOL”“DOCC”“PMOOC”和“MOOR”等新型樣式[4_3。現代的高等教育院校大學物理教學需要找到適合自身特點的“MOOC”模式及“後MOOC”時期的新型樣式。
鑑於卓越計劃背景下人才教育培養的結構、規模和特點，引入“MobiSPOL”樣式與“以實驗為重心的多媒體模組化教學配合，非常適合於導師制下的生態教學的需要。SPOL（Small，PrivateOnlineLabs）表示小型的私有的線上實驗室“MobiSPOL”就是通過移動裝置學習的小型的私有的線上實驗室“MobileSPOL”。具體步驟方案如下：
（1）高等院校根據卓越人才專業培養需要，規劃整理教學大綱和教學內容，在確定了學生需要開設的物理實驗之後，搜尋或製作相應的適於手機等移動裝置執行的實驗課網路學習軟體。
（2）任課教師組織教學物件通過密碼口令等方式進入，使學生隨時隨地通過手機等移動裝置與教師互動，進行線上物理實驗，教師實時指導給出評價。
（3）對評價較高操作較好的學習者，選擇適當時間安排其進入真實的實驗室進行實驗。
二、學生的自適應學習
自適應生態教學必需改變傳統教學模式，突破狹隘的課堂教學範疇，加強學生的課外實踐學習，培養學生自主學習、自強自立和適應社會的能力。學生課外的自主學習主要採取自適應學習訓練和互教互學的形式，其自適應學習原理如圖2所示。
（一）自適應學習訓練
自適應學習訓練可採用模組化分階段漸進的學習訓練方式，也可按課程內容的難度分階段漸進的方式，其中每一個模組化（或難度）階段的學習主要分以下幾個步驟。
首先，通過自學教程掌握物理學的基本知識。自學教程實際上就是一個包含物理學基本概念、定律等知識內容的軟體包，學生開啟軟體包，瞭解掌握大學其次，學生利用訓練系統練習自學教程中學習過的主要內容，加深對定律、概念的理解和掌握，並提高解題能力和分析問題的能力。學生訓練系統包含有大量有針對性的練習題，習題是培養學生運用基本規律的方法之一，對不同型別的學生，習題應有所選擇。
再次，學生通過自測系統組合出課程考試試卷以檢驗學習效果和摸清自身對知識的掌握程度，進一步督促自己對物理課程的自覺學習。自測系統包含了填空題、選擇題、簡答題、計算題等各種型別的典型試題。
最後，根據自測系統成績，通過自適應演算法判定學生是否進入下一階段學習或返回該階段重新學習。
（二）學生的互教互學
現代的廣義教學提倡師生互動，發揚民主，改變“老師臺上講學生臺下聽”的課堂教學簡單模式。一方面，利用學生課外自主學習，通過在自適應學習訓練中自學和互助掌握了一些基本的概念、定律，可以很好地提高教學效率；另_方面，課堂教學採用發現式、探究式等方式多元化建構，條件允許時儘可能讓有不同見解的學生上講臺闡述自己的思想觀點，通過同學間的探討思辨、互教互學，學生能夠更完整更透徹地掌握所學知識，有利於培養邏輯思維能力和科學創新意識。
模組化教學中的實驗教學，其組織形式應該是靈活多樣的，有的實驗要讓學生在沒有教師指導的情況下獨立完成，以便培養學生的獨立操作能力，有的實
驗需要讓學生在教師指導下通過同學間的合作完成，以便在老師的啟發引導下培養創新思維能力和相互協作的實踐技能。實驗教學中提倡民主，發揚能者先行、學優為師的作風互教互學，可以更好地保證教學質量提高教學效率。以分光計實驗為例，若採用傳統的方式，教師上實驗課非常辛苦卻又不能保證所有同學在兩個學時內真正完成實驗。因此採取以下措施：“
首先，教師將主要步驟歸納為“自準遠準臺平”三大步六個字，要求同學掌握“各半調節法”的重要意義和具體做法，並操作演示一遍。其次，學生開始獨自操作完成實驗，對班上一些先完成的學生於報告冊上標註完成時間；再次，將這些學生的儀器旋鈕調亂讓他們重新操作一遍，對再次完成實驗的學生打出成績“優”或“A”最後，安排這些得到“優”或“A”的學生去指導其他未能完成的學生，如果指導成功，經檢測這些被指導的學生也完成並掌握了實驗方法，那麼這些得到“優”或“A”學生的成績升至“優+”或“A+”。以此類推，班上學生基本能夠完成實驗。能者先行學優為師，猶如教師學到了孫悟空的分身法，不僅有利於保證教學質量、提高教學效率，而且使得考核成績更加客觀準確。
三、結束語
大學物理的自適應生態教學是在作為基礎課的大學物理理論課和實驗課的學時數被大幅削減的形勢下針對卓越人才的培養問題提出的，在導師的指導下和各門課程師資團隊的配合教育下動態制定特殊的教學計劃和大綱，在注重發揮個性創新和開展換位思考多維拓展的現代廣義教學的基礎上提倡以實驗為重心開展模組化教學，充分利用現代教育手段，培育學生的物理創新思維能力和實際應用技能，並隨著科學技術的最新發展和物理前沿的研究狀況對學生進行長期跟蹤教育。在此項教學改革研究過程中，不僅初步設計了教學計劃內容，改進和完善了三階式小型化階梯課程體系，而且大力倡導支援了長期教育和終身學習的思想，樹立了新的教學理念，促進了新型師生關係和生生關係的建立，體現了與時俱進、勇於創新的教育精神。