根据学校应用型人才培养方针，为满足不同层次学生的需求，构建以“学生为中心”，以能力培养为目标的“基础-综合-开放”三层次、三能力、多课程的实验教学体系。建设“知识、能力、素质”三位一体的教学模式；实践问题引导的互动启发教学方法；建设各类资源库，自研三维虚拟仿真系统，2021年编写问题启发式教材；建设开放物理实验室，与课程同步进行开放物理实验，组织师生参加各类竞赛，取得一系列成果。2016年课程立项校级精品课、2020年立项虚拟仿真一流实验课程；2023年获校级教改成果特等奖1项，2014、2016、2020年获校级教改成果二等奖3项，于2021年立项陕西省一流课程建设。
一. 构建“三层次、三能力、多课程的实验课程体系。
“基础-综合-开放”三层次、三能力、多课程的实验教学体系。面向全校工科类、经济管理类及护理等专业学生开设。
图1 “基础-综合-开放”分层次实验教学体系
三能力：以培养学生的基本实践能力、综合实践能力和实践创新能力为目标。
三层次：构建基础物理实验®综合物理实验®创新开放实验三个层次。三个由低到高的层次，各层次相互独立又相互关联，最终形成以社会发展需求为导向的全面发展的能力。
多课程：六门课程的物理实验课程体系结构。课程有：基础物理实验（大学物理实验1/16学时、大学物理实验2/32学时）、综合物理实验、开放物理实验1（48学时）、开放物理实验2（32学时）、物理虚拟仿真实验（32学时）。
二. 基础物理实验中的“知识、能力、素质”培养
建立以培养学生知识、能力、素养三位一体的实验课培养目标。每个实验项目设置了分层次实验内容，明确每个实验项目的知识、能力、素养的目标培养点。面向全校工科类学生开设。
1. 知识培养
各实验内容及实验仪器所涉及的物理原理、物理知识及其在生产生活中的应用；有效数字运算，不确定度计算，各种数据处理方法（列表法、作图法等）等。
2. 能力培养
图2 能力培养关系图
3. 素质培养
实验素养、动手能力和创新意识对学生今后的学习、工作乃至生活都将产生深远的影响。基础物理实验课要求每位学生在预习、操作、数据处理三个环节独立完成,可以充分发挥和培养学生的自主思考能力和意识。特别是不少物理实验仪器较难调节，需要花费不少时间进行操作，通过这些训练可以培养学生迎难而上、坚持不懈的实验精神，进而提升实验素养。另外，通过实验室氛围建设也为人才素质培养提供了环境支撑。
图3 素质培养
三. 开展以学生为中心的教学方法
在课程教学中，开展以学生为中心的教学方法：“问题启发式（PBL）+对分课堂（PADO）+任务驱动”。编写了“知识、能力、素质”在线题库，促进学情精准了解，促进师生高效互动。
图4 西安交通大学教师互动启发式教学
图5 学生单人单套进行基础实验
210道建设题库，涵盖每个实验的知识、能力、素质要素。该题库的一个显著特点是将实验中的素质要素凝练成习题，强化学生素质提升。
四. 建立“基于能力+素质培养”的考核评价体系
在课程考核中，建立“基于能力+素质培养”的考核评价体系：“平时+期末”、“课内+课外”。
（1）平时考核：设置能力、素养考核点
（2）期末考核：笔试+操作。笔试题：含素养考核；操作题：不仅考核学生实验技能，还加强利用实验方法解决实际问题等具有物理特色的创新能力考核，通过操作考试体现出教学的效果。
五. 建立多元化的实验资源库
针对学生学习的难点和重点，利用软件平台3dmax、Blender、Unity3d，自研3D虚拟仿真仪器（可旋转、可操作、可透视、可拆分和组装等），使学生“知结构、懂原理、会操作”，供学生预习及课外学习。
六. 进阶技能训练—综合设计性物理实验
为了培养学生综合运用所学知识分析解决实际问题的能力、开放性思维和创新意识。实验室根据学生专业特点，以兴趣为切入点，设置了力学、热学、光学和电学模块，每个模块由相应的系列实验组成，学生可根据兴趣选择相应模块进行学习，在此过程中，初步学会研究性学习方法。
课程面向全校学生开设。
图6 综合设计性实验框架图
七. 项目训练—开放物理实验
当学生具备基本实践动手能力和经过系统技能训练后，通过项目训练进一步提升创新能力，根据学生专业对项目进行重新设置：（1）为经管类和文科学生开设以演示实验装置制作为主的项目，旨在培养学生动手能力和提升科学素养；（2）为工科生开设仪器改进、实用小制作和科研小课题，旨在培养学生创新能力和塑造科学精神。
在进行课题选取时，以基本实验方法和实验技能为基础，对现有内容进行扩展：例如改进现有实验仪器，用新方法测量某个物理量等。课题需要学生查阅大量资料，自行设计实验方案，最后购置元器件完成仪器的组装和调试，具有一定的挑战性。通过完整课题的制作，学生能够熟练掌握研究性学习的方式。为了保持课题的创新性和挑战度，除少部分课题进行持续拓展外，其余均为新课题。
课程面向全校学生开设。
图7 查阅资料
八. 创新创业—学科竞赛
学生通过“基础-综合-开放”分层次实验教学体系的训练后，已经初步具备进行创新工作的条件。在此基础上，老师和学生利用课外时间对项目进行完善和功能扩展，培养学生创新创业意识。
