［摘 要］新工科建設(shè)需要注重更新教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)理念，以培養(yǎng)符合時代要求的工程技術(shù)人才。大學(xué)物理實驗課程是培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力的啟蒙課程之一，加強大學(xué)物理實驗課程的建設(shè)對培養(yǎng)全面發(fā)展的人才具有重要意義。物理實驗教材是物理實驗課程實踐的重要依據(jù)。文章從體現(xiàn)產(chǎn)教融合理念、加強信息技術(shù)應(yīng)用、拓展學(xué)生創(chuàng)新思維、培養(yǎng)學(xué)生道德情操等方面探索開發(fā)符合新工科人才培養(yǎng)理念的物理實驗教材， 以更好地發(fā)揮大學(xué)物理實驗課程在培養(yǎng)符合時代需求的工程技術(shù)人才方面的作用。

［關(guān)鍵詞］工科；物理實驗；教材；產(chǎn)教融合；信息化；工程技術(shù)人才

［中圖分類號］ G642.423 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2023）13-0012-04

“新工科”這一概念誕生于2016年，其內(nèi)涵是以立德樹人為引領(lǐng)，以應(yīng)對變化、塑造未來為建設(shè)理念，以繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)調(diào)與共享為主要途徑，培養(yǎng)未來多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才[1]。新工科建設(shè)要求工程教育要不斷更新教學(xué)內(nèi)容和課程體系以適應(yīng)產(chǎn)業(yè)與技術(shù)的發(fā)展，不斷提高課程趣味性、學(xué)業(yè)挑戰(zhàn)度。高校應(yīng)推進產(chǎn)學(xué)合作、產(chǎn)教融合、科教協(xié)同，構(gòu)建新工科人才能力體系，培養(yǎng)大批具有較高行業(yè)背景知識和工程實踐能力水平、能夠適應(yīng)行業(yè)發(fā)展需求的應(yīng)用型和技術(shù)技能型人才，為我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展和參與國際競爭提供智力和人才支持[2-4]。

大學(xué)物理實驗是高等學(xué)校理工科專業(yè)學(xué)生的一門重要的必修基礎(chǔ)課程，是大學(xué)生接受系統(tǒng)實驗方法和實驗技能訓(xùn)練的開端[5]。通過學(xué)習(xí)大學(xué)物理實驗課程，學(xué)生能初步掌握科學(xué)實驗的知識和方法，形成認真嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度和實事求是的科學(xué)作風(fēng)，為今后的專業(yè)學(xué)習(xí)和進一步深造打下堅實的基礎(chǔ)。因此，作為培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力的啟蒙課程之一，大學(xué)物理實驗課程的建設(shè)對培養(yǎng)全面發(fā)展的工程技術(shù)人才具有重要意義[6]。大學(xué)物理實驗課程的教學(xué)內(nèi)容設(shè)置應(yīng)在不降低基礎(chǔ)理論、基本技能要求的前提下，及時將基礎(chǔ)知識與新產(chǎn)業(yè)、新技術(shù)、新教學(xué)理念相結(jié)合，以更好地發(fā)揮大學(xué)物理實驗課程在培養(yǎng)符合時代需求的工程技術(shù)人才方面的作用。

課程是教材存在的合法性根據(jù)，教材是課程實施的重要依據(jù)[7]。完成教材內(nèi)容的傳授是課程實施的重要任務(wù)，也是達成課程目標的主要途徑。教材建設(shè)是教學(xué)內(nèi)容更新的重要方面，根據(jù)新工科建設(shè)的理念進行物理實驗教材的編寫能更好地發(fā)揮大學(xué)物理實驗課程在培養(yǎng)工程技術(shù)人才方面的作用。常州工學(xué)院（以下簡稱我校）作為應(yīng)用型本科建設(shè)高校，始終堅持面向基層、服務(wù)地方的辦學(xué)定位，致力于培養(yǎng)切合地方經(jīng)濟社會發(fā)展需要的應(yīng)用型人才，對適用于培養(yǎng)工程技術(shù)人才的物理實驗教材的開發(fā)與建設(shè)有迫切的需要。基于此，本文主要從體現(xiàn)產(chǎn)教融合理念、加強信息技術(shù)應(yīng)用、拓展學(xué)生創(chuàng)新思維、培養(yǎng)學(xué)生道德情操等方面進行探索，開展工科物理實驗教材建設(shè)研究[8]。

一、加強理論應(yīng)用介紹，體現(xiàn)產(chǎn)教融合理念

應(yīng)用型本科高校的教學(xué)應(yīng)以培養(yǎng)具有較強社會適應(yīng)能力和競爭能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才為目標。實際上，利用學(xué)校與企業(yè)不同的教育資源和環(huán)境，在高等學(xué)校中采用產(chǎn)教融合、校企合作的機制來培養(yǎng)應(yīng)用型人才，在世界范圍內(nèi)已經(jīng)取得了突出的成效。目前，我國在“產(chǎn)教融合、校企合作”方面已積累了多年實踐經(jīng)驗。在全球科技競爭與新一輪產(chǎn)業(yè)變革的背景下，國家產(chǎn)教融合建設(shè)也被賦予了新的使命，其內(nèi)涵和外延不斷擴大，已經(jīng)上升為推進產(chǎn)業(yè)與教育協(xié)同發(fā)展的國家戰(zhàn)略。

大學(xué)物理實驗作為高等院校理工科專業(yè)的一門必修基礎(chǔ)課，其基本原理、基本規(guī)律在理工科各專業(yè)的學(xué)習(xí)、實踐中有廣泛的應(yīng)用。將物理實驗教學(xué)與生產(chǎn)實際密切結(jié)合，突出物理理論的實際應(yīng)用，不但可以提高理工科學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還可以助力學(xué)校在人才培養(yǎng)過程中實施產(chǎn)教融合。作為大學(xué)物理實驗課程教學(xué)過程中的基本工具，物理實驗教材需要體現(xiàn)這些原理、規(guī)律的實用價值，才能更好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的動力，為各專業(yè)在培養(yǎng)人才的過程中實施產(chǎn)教融合奠定良好的基礎(chǔ)[9]。

基于此，課程組針對每一個基礎(chǔ)性、綜合性物理實驗，精選其實驗原理、方法的實際應(yīng)用作為大學(xué)物理實驗課的引言，介紹物理實驗原理在各個領(lǐng)域的應(yīng)用，體現(xiàn)物理理論在產(chǎn)業(yè)中的價值，克服了傳統(tǒng)物理實驗教材只注重基礎(chǔ)理論驗證、不聯(lián)系產(chǎn)業(yè)發(fā)展的缺點。比如，在“剛體轉(zhuǎn)動慣量的測定”實驗內(nèi)容前添加引言：“當人造衛(wèi)星在軌道中運行時，高精度的姿態(tài)控制是衛(wèi)星高質(zhì)量完成工作的保障，而高精度姿態(tài)控制需要精確掌握衛(wèi)星的轉(zhuǎn)動慣量信息。太空溫差的變化會導(dǎo)致衛(wèi)星機械構(gòu)造的微小形變，從而改變衛(wèi)星的轉(zhuǎn)動慣量。因此，地面人員在衛(wèi)星發(fā)射前要通過模擬太空環(huán)境進行仿真計算或?qū)嶒灉y量等方式獲得衛(wèi)星的轉(zhuǎn)動慣量信息，為衛(wèi)星的設(shè)計與控制提供必要的數(shù)據(jù)?！蓖ㄟ^引入這樣與生產(chǎn)實際相結(jié)合的內(nèi)容，可以讓學(xué)生直觀地了解物理實驗的原理、方法與高科技產(chǎn)業(yè)的聯(lián)系，從理念上幫助學(xué)生認識學(xué)校學(xué)習(xí)與企業(yè)生產(chǎn)之間的緊密關(guān)系，發(fā)揮大學(xué)物理實驗課程在產(chǎn)教融合中的作用。

二、利用信息技術(shù)，開展“虛”“實”互補的教學(xué)改革

在傳統(tǒng)大學(xué)物理實驗課程學(xué)習(xí)中，不少學(xué)生課前預(yù)習(xí)是以教材為主，在預(yù)習(xí)時對實驗儀器的了解僅限于圖片和文字描述，而學(xué)生真正進入實驗室后，還是需要花大量時間對照教材了解實驗儀器，這就導(dǎo)致在課堂中，學(xué)生沒有足夠的時間對實驗過程進行深入研究與思考。

隨著互聯(lián)網(wǎng)和現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，教育信息化逐漸成為現(xiàn)代教育改革的主要內(nèi)容之一。教育信息化要求在教育過程中較全面地運用以計算機、多媒體、大數(shù)據(jù)、人工智能和網(wǎng)絡(luò)通信為基礎(chǔ)的現(xiàn)代信息技術(shù)，促進教育改革，從而適應(yīng)信息化社會提出的新要求，對深化教育改革、實施素質(zhì)教育具有重大的意義。教育信息化是時代潮流，將大學(xué)物理實驗課程的學(xué)習(xí)與網(wǎng)絡(luò)信息、仿真技術(shù)、人工智能等有機融合是大學(xué)物理實驗教學(xué)研究的必然發(fā)展方向[10]。

在大學(xué)物理實驗教材的編寫中，為把大學(xué)物理實驗教學(xué)與教育信息化相結(jié)合、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，課程組重點采取了以下措施：第一，設(shè)置關(guān)于仿真實驗的內(nèi)容，突出網(wǎng)絡(luò)在學(xué)生自主學(xué)習(xí)、個性化學(xué)習(xí)方面的作用，延伸學(xué)生學(xué)習(xí)的時間和空間。在物理實驗仿真系統(tǒng)中設(shè)置實驗預(yù)習(xí)和實驗仿真模塊，使學(xué)生可以通過仿真系統(tǒng)中的實驗預(yù)習(xí)模塊，克服傳統(tǒng)實驗預(yù)習(xí)中難以理解實驗原理、無法獲得對實驗環(huán)境的直觀認識的缺點。實驗仿真模塊克服了傳統(tǒng)實驗室開放的時間和空間限制，使學(xué)生可以在任意時間進行實驗操作。在仿真系統(tǒng)中，課程組還設(shè)置了課堂教學(xué)外的選做實驗，拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)范圍。第二，鼓勵學(xué)生運用不同數(shù)據(jù)處理軟件處理實驗數(shù)據(jù)，拓展學(xué)習(xí)的廣度和深度，使學(xué)生掌握更多的技能，以便之后更好地進行專業(yè)課學(xué)習(xí)和社會實踐。如在“物體的密度測定”實驗后，添加附錄“運用Excel軟件進行數(shù)據(jù)處理”，詳盡介紹了用Excel軟件完成該實驗數(shù)據(jù)處理、進行不確定計算的方法和步驟。學(xué)生可以參照該附錄進行實踐，增強自己運用Excel軟件進行數(shù)據(jù)處理的能力。第三，增設(shè)電子學(xué)習(xí)材料。課程組在教材中附上了實驗操作微視頻的二維碼。學(xué)生通過掃描二維碼，可以提前觀看教師錄制好的實驗操作視頻，預(yù)習(xí)實驗，熟悉實驗儀器，為在課堂中順利開展實驗做好準備工作。學(xué)生還可以通過教師提供的電子版文字材料，了解實驗原理在更多領(lǐng)域的應(yīng)用。

通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行“虛”“實”互補的教學(xué)改革，為提高線下課堂教學(xué)效率及更好地培養(yǎng)學(xué)生動手實踐能力提供了支持，使學(xué)生的學(xué)習(xí)能動性得到了一定程度的提高。同時，學(xué)生遇到問題也能通過網(wǎng)絡(luò)及時與教師進行溝通，這就有效地解決了學(xué)生與教師的交流局限于課堂的問題。

三、拓展學(xué)生思維，鼓勵課后實踐創(chuàng)新

創(chuàng)新是一個民族進步的靈魂，是國家興旺發(fā)達的不竭動力。創(chuàng)新思維是科學(xué)創(chuàng)造的前提和動力，是知識創(chuàng)新的源頭。當代大學(xué)生需要堅持創(chuàng)新、勇于創(chuàng)新，以迎接未來的科學(xué)技術(shù)挑戰(zhàn)。作為高等院校理工科學(xué)生的一門基礎(chǔ)實踐課程，大學(xué)物理實驗需要充分發(fā)揮其在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實踐能力方面的作用，從學(xué)生學(xué)習(xí)的各個環(huán)節(jié)挖掘有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力的內(nèi)容，讓具有不同能力的學(xué)生都能獲得創(chuàng)新的成就感。作為大學(xué)物理實驗課程內(nèi)容重要載體的物理實驗教材，除了為學(xué)生學(xué)習(xí)實驗理論及實驗操作提供指導(dǎo)，還要為學(xué)生課后進行實踐創(chuàng)新提供思路，鼓勵學(xué)生進行調(diào)查研究、動手實踐。

在物理實驗教材編寫中，課程組在每個基礎(chǔ)性、綜合性實驗后設(shè)置“探索與研究”板塊，這個板塊中的內(nèi)容都是經(jīng)過精心挑選的，所選內(nèi)容都與該實驗的原理聯(lián)系緊密。這個板塊的教學(xué)方式不限，可以是調(diào)查研究，讓學(xué)生通過查閱資料或市場調(diào)查，發(fā)現(xiàn)實驗原理在各個領(lǐng)域的應(yīng)用；也可以是課后實踐制作，讓學(xué)生通過動手實踐，完成一個反映實驗原理的小制作；還可以是科普宣傳，讓學(xué)生通過社區(qū)活動或其他形式，用實驗原理解釋生活中的現(xiàn)象或應(yīng)用，或者讓學(xué)生以志愿者的身份在本校演示實驗室對外開放時，用實驗的方式科普物理理論在生產(chǎn)實際中的應(yīng)用。如在“剛體轉(zhuǎn)動慣量的測定”實驗后，課程組添加了“探索與研究”板塊，其內(nèi)容如下：“轉(zhuǎn)動慣量的測量在汽車、精密機械零部件、電機、導(dǎo)彈與衛(wèi)星等的設(shè)計與制造上都有重要應(yīng)用。請查閱市場上專用的轉(zhuǎn)動慣量測量儀器的相關(guān)資料，分析其原理，設(shè)計測量任意形狀的物體繞一固定軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動慣量的試驗方案?！?/p>

物理實驗教材中“探索與研究”板塊的設(shè)置，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新意識，挖掘了學(xué)生動手實踐的潛力，為學(xué)生參加各級各類創(chuàng)新活動與競賽打下了良好的基礎(chǔ)，改變了部分工科專業(yè)學(xué)生認為學(xué)習(xí)物理實驗對之后的專業(yè)學(xué)習(xí)幫助不大的看法，特別是部分學(xué)生通過參加競賽既鍛煉了自己又有一定的獎項收獲（如在2022年第八屆全國大學(xué)生物理實驗競賽中，我校參賽作品共獲一等獎1項、二等獎1項以及三等獎2項），帶動了更多的學(xué)生參與物理實驗的實踐創(chuàng)新活動。物理實驗教學(xué)過程對學(xué)生實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，可以更好地助力高校培養(yǎng)工程科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新人才。

四、強化立德樹人理念，培養(yǎng)學(xué)生高尚情操

習(xí)近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調(diào)，要“使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)”[11]。2019年發(fā)布的《教育部關(guān)于深化本科教育教學(xué)改革 全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的意見》中提出，要把思想政治教育貫穿人才培養(yǎng)全過程；堅持把立德樹人成效作為檢驗高校一切工作的根本標準，用習(xí)近平新時代中國特色社會主義思想鑄魂育人，加快構(gòu)建高校思想政治工作體系，推動形成“三全育人”工作格局；把課程思政建設(shè)作為落實立德樹人根本任務(wù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，堅持知識傳授與價值引領(lǐng)相統(tǒng)一、顯性教育與隱性教育相統(tǒng)一，充分發(fā)掘各類課程和教學(xué)方式中蘊含的思想政治教育資源[12]。

在應(yīng)用型本科高校中，大學(xué)物理實驗作為理工科專業(yè)的必修基礎(chǔ)課，具有覆蓋學(xué)生學(xué)科專業(yè)多、面向?qū)W生范圍廣的特點。物理實驗教學(xué)內(nèi)容中所蘊含的觀點、方法、科學(xué)精神等，對學(xué)生形成科學(xué)的思維方法及辯證唯物主義的歷史觀點有潛移默化的作用。因此，作為大學(xué)物理實驗課程重要工具的物理實驗教材應(yīng)注重引導(dǎo)學(xué)生用正確的立場、觀點和方法分析問題，使學(xué)生把學(xué)習(xí)、觀察、實踐與思考緊密結(jié)合起來，在學(xué)習(xí)中養(yǎng)成歷史思維、辯證思維、系統(tǒng)思維和創(chuàng)新思維。為此，在編寫物理實驗教材時，課程組在每一個實驗后添加了“中國科技成就”板塊，介紹中華人民共和國自成立以來在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域所取得的重大成果，使學(xué)生深刻理解科技強國的重大意義，激發(fā)學(xué)生的科技創(chuàng)新熱情，培養(yǎng)學(xué)生的愛國主義情懷。如在“透鏡焦距的測定”實驗后，教材對當前世界最大單口徑、最靈敏的射電望遠鏡“中國天眼”進行了介紹。位于貴州省的“中國天眼”，于2016年啟動使用，它使得科學(xué)家有能力發(fā)現(xiàn)更多未知星體、未知宇宙現(xiàn)象、未知宇宙規(guī)律。學(xué)生通過了解南仁東率領(lǐng)團隊用22年建成世界最大的射電望遠鏡、讓我國射電天文學(xué)的研究躋身世界前列的事跡，可以深刻感受到科學(xué)家的愛國精神，感悟到科學(xué)研究需要持之以恒的奮斗精神。

物理實驗教材需不斷更新內(nèi)容和形式，以更切合時代的發(fā)展，并滿足不同層次學(xué)生的發(fā)展需求。在物理實驗教材中融入思政元素，有助于培養(yǎng)具有科學(xué)思維方法及辯證唯物主義歷史觀的工程技術(shù)人才。

五、結(jié)語

“復(fù)旦共識”[2]“天大行動”[3]和“北京指南”[4]提出工程教育要培養(yǎng)新興工程科技人才，探索實施工程教育人才培養(yǎng)的“新模式”，打造具有國際競爭力的工程教育“新平臺”，建立完善中國特色工程教育的“新體系”，助力我國從工程教育大國走向工程教育強國。大學(xué)物理實驗課程是培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力的啟蒙課程之一，加強大學(xué)物理實驗課程的建設(shè)對培養(yǎng)全面發(fā)展的人才具有重要意義。物理實驗教材是物理實驗課程實施的重要依據(jù)。本文從體現(xiàn)產(chǎn)教融合理念、加強信息技術(shù)應(yīng)用、拓展學(xué)生創(chuàng)新思維、培養(yǎng)學(xué)生道德情操等方面探索開發(fā)符合新工科人才培養(yǎng)理念的物理實驗教材，以更好地發(fā)揮大學(xué)物理實驗課程在培養(yǎng)符合時代需求的工程技術(shù)人才方面的作用。

［ 參 考 文 獻 ］

[1］ 鐘登華.新工科建設(shè)的內(nèi)涵與行動[J].高等工程教育研究，2017（3）：1-6.

[2] “新工科”建設(shè)復(fù)旦共識[J]. 高等工程教育研究，2017（1）：10-11.

[3］ “新工科”建設(shè)行動路線（“天大行動”） [J]. 高等工程教育研究，2017（2）：24-25.

[4］ 新工科建設(shè)指南（“北京指南”） [J].高等工程教育研究，2017（4）：20-21.

[5］ 教育部高等學(xué)校物理學(xué)與天文學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會，物理基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會.理工科類大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求、理工科類大學(xué)物理實驗課程教學(xué)基本要求：2010年版［M］.北京：高等教育出版社，2011.

[6］ 李星月. 論高校物理實驗及其教育意義[J]. 科技風(fēng)，2021（16）：21-22.

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[8］ 陳榮軍，王剛，金雪塵.工科物理實驗[M].上海：上海交通大學(xué)出版社， 2021.

[9］ 侯新穎，李建. 產(chǎn)教融合視域下高校應(yīng)用型人才培養(yǎng)策略創(chuàng)新[J]. 江蘇商論， 2022（10）：123-127.

[10］ 劉子龍， 李艷祥， 張瀟， 等. 基于“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)物理實驗智慧課堂的探索與實踐[J]. 大學(xué)物理實驗，2022，35（3）： 150-153.

[11］ 習(xí)近平：把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程 開創(chuàng)我國高等教育事業(yè)發(fā)展新局面[EB/OL]. （2016-12-09）[2022-11-12]. http：//cpc.people.com.cn/n1/2016/1209/c64094-28936173.html.

[12］ 教育部.教育部關(guān)于深化本科教育教學(xué)改革 全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的意見[EB/OL]. （2019-10-12）[2022-11-12].https：//www.gov.cn/xinwen/2019-10/12/content_5438706.htm.

［責(zé)任編輯：周侯辰］