朱愛敏，吳泉英，王 軍，徐宗寧，樊 斌，潘 濤，姚慶香

（蘇州科技學院，江蘇 蘇州 215009）

工程素質(zhì)是指從事工程實踐的工程專業(yè)技術(shù)人員的一種能力，是面向工程實踐活動時所具有的潛能和適應性。工程素質(zhì)實質(zhì)上是一種以正確的思維為導向的實際操作，具有很強的靈活性和創(chuàng)造性。工程素質(zhì)的形成并非是知識的簡單綜合，而是一個復雜的漸進過程，將不同學科的知識和素質(zhì)要素融合在工程實踐活動中，使素質(zhì)要素在工程實踐活動中綜合化、整體化和目標化［1－3］。物理實驗是工科學生進入大學后的第一門實驗課課程，物理實驗在學生工程素質(zhì)培養(yǎng)過程中具有重要作用，我校的辦學定位是以“工”為主，培養(yǎng)應用型人才。因此，我們對物理實驗教學不斷進行改革，逐步形成基于工程素質(zhì)培養(yǎng)的物理實驗教學體系，在實踐中取得較好的成效。

1 工程素質(zhì)培養(yǎng)的物理實驗教學體系改革思路

依據(jù)學校辦學定位與專業(yè)設置，以學生工程素質(zhì)培養(yǎng)為指向，構(gòu)建物理實驗教學體系。堅持“工程導向、服務專業(yè)、多方結(jié)合、提升素質(zhì)”的理念，在基礎(chǔ)實驗、提高實驗和創(chuàng)新實驗三個層次實驗內(nèi)容設置中加強對學生實踐能力的培養(yǎng)，堅持物理實驗教學為專業(yè)服務，對不同專業(yè)開設不同的實驗，強化專業(yè)訓練。采取“多方結(jié)合”的物理實驗多元化教學途徑，使物理實驗教學走出課堂，與蘇州地方經(jīng)濟和新興產(chǎn)業(yè)等結(jié)合，實現(xiàn)學生從理論思維向工程思維訓練的轉(zhuǎn)變，力求構(gòu)建一個有寬度（實驗內(nèi)容豐富）、有厚度（基礎(chǔ)實驗和提高實驗）、有高度（創(chuàng)新實驗）的新結(jié)構(gòu)體系，使學生素質(zhì)全面提升［4－8］。

2 基于工程素質(zhì)培養(yǎng)的物理實驗教學體系及實踐

依托江蘇省物理實驗教學示范中心、江蘇省實驗教學改革項目、蘇州市工程技術(shù)研究中心和蘇州市重點實驗室，以三個層次實驗為主體，設計“標準型＋專業(yè)特色型”實驗教學模塊，通過“五結(jié)合”多元化實驗教學途徑，構(gòu)建基于工程素質(zhì)培養(yǎng)的物理實驗教學體系，見圖1。標準型模塊是所有工科專業(yè)的公共實驗模塊，專業(yè)特色型模塊針對不同專業(yè)設置不同的實驗項目，實踐體系具有層次性、遞進性和可持續(xù)性，有利于學生能力的培養(yǎng)。

2.1 “三個層次”實驗

2.1.1 第一層次——基礎(chǔ)實驗

工程素質(zhì)的培養(yǎng)是一個循序漸進的過程，基礎(chǔ)實驗使學生掌握基本知識點，培養(yǎng)實驗基本技能，進行工程技能的訓練。通過驗證性基礎(chǔ)實驗和零級實驗（教學大綱以外的基礎(chǔ)實驗），初步形成探究科學問題的思考方式，訓練學生初步進行工程思維的能力。

圖1 物理實驗教學體系框圖

2.1.2 第二層次——提高實驗

以學校土木工程與環(huán)境工程優(yōu)勢學科為背景，學生在掌握基礎(chǔ)實驗的基礎(chǔ)上，開展設計及綜合實驗的訓練，在實驗方案的設計過程中充分考慮土建環(huán)境類和應用物理類學生的專業(yè)特點，開設不同內(nèi)容的綜合實驗，延伸實驗教學的空間，盡早讓學生介入工程實踐與工程設計，逐步培養(yǎng)學生由理論思維向工程思維過渡。

2.1.3 第三層次——創(chuàng)新實驗

創(chuàng)新實驗是實現(xiàn)學生的理論思維走向工程思維的重要環(huán)節(jié)，依托“江蘇省物理實驗教學示范中心”、“蘇州市動態(tài)力敏傳感器工程技術(shù)研究中心”和“蘇州市微機電薄膜技術(shù)重點實驗室”等一批教學實踐平臺，在江蘇省教學改革項目“一般工科院?；A(chǔ)課實驗教學示范中心后續(xù)建設的研究與實踐”和學校“質(zhì)量工程”教學改革項目的推動下，結(jié)合蘇州地方新興產(chǎn)業(yè)和省高校優(yōu)勢學科“土木與環(huán)境工程學科群”，搭建一批創(chuàng)新性實驗，通過這些實驗，拓展學生的工程思維與工程設計能力，進一步培養(yǎng)學生的工程素質(zhì)和創(chuàng)新實踐能力。

2.2 “五個結(jié)合”的多元化實驗途徑

2.2.1 結(jié)合一 —— 實驗教學與實習基地相結(jié)合

通過與相關(guān)企業(yè)建立學生實習基地，拓展課堂教學。在物理實驗教學過程中，學生完成一個學期實驗后，工科學生的設計實驗與實習基地的產(chǎn)品開發(fā)相結(jié)合，學生以課題組的形式，參與實習基地產(chǎn)品開發(fā)。如“串聯(lián)諧振電路設計實驗”，整個設計實驗從方案論證至實驗實施是以學生課題組的形式在實習基地結(jié)合產(chǎn)品開發(fā)完成的，由學生參與的“新型變頻串聯(lián)諧振高壓試驗裝置”已批量生產(chǎn)，并獲2009年度蘇州市科技進步三等獎。

實驗教學與實習基地的結(jié)合創(chuàng)建了社會資源為教學服務和教學資源為社會服務的互動新機制。校企合作共同開展教學基地建設、課程創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新和工程素質(zhì)培養(yǎng)模式研究，有效提高了學生的就業(yè)能力，縮短了學生就業(yè)后的適應期。

2.2.2 結(jié)合二——實驗教學與教師科研相結(jié)合

學生工程素質(zhì)的培養(yǎng)與教師科研緊密結(jié)合，及時把學科最新發(fā)展成果引入到實驗教學中，將部分科研成果轉(zhuǎn)化為實驗項目，使實驗教學內(nèi)容、方法和手段取得創(chuàng)新。開設課題型實驗、設計型實驗，引導學生進行研究性和探究性學習，著重培養(yǎng)創(chuàng)新能力。如《普通物理設計實驗》課程中的實驗多數(shù)來自于教師科研課題，學生參與教師科研，發(fā)表相關(guān)的實驗論文，并在前期設計實驗的基礎(chǔ)上，在大四階段將相關(guān)課題的深入研究作為畢業(yè)論文工作，僅應用物理學專業(yè)近兩年獲江蘇省優(yōu)秀畢業(yè)論文二等獎2項、三等獎1項。如：學生參與教師承擔的江蘇省自然科學基金項目，學生參與光學望遠鏡的設計，提高學生的工程素質(zhì)與能力。相關(guān)研究成果已發(fā)表于省級以上學術(shù)期刊，申請與授權(quán)發(fā)明和實用新型專利多項。

2.2.3 結(jié)合三——實驗教學與學科競賽相結(jié)合

物理實驗教學與學科競賽緊密結(jié)合，在開設的設計性實驗中注重課堂教學的延伸，通過開放實驗室把設計性實驗內(nèi)容進一步拓展，學生申報省級或校級學生科研項目，完成的科研作品參加省高校大學生物理及實驗科技作品創(chuàng)新競賽或挑戰(zhàn)杯等競賽。近年來，學生主持江蘇省高等學校大學生創(chuàng)新訓練項目23項，創(chuàng)新項目的成果自制成多項實驗作品，獲“江蘇省高校大學生物理及實驗科技作品創(chuàng)新競賽”獲2項特等獎、4項一等獎和二等獎。參加“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術(shù)科技作品和創(chuàng)業(yè)計劃大賽，獲國家三等獎、江蘇省二等獎和三等獎共8項，學生獲全國大學生結(jié)構(gòu)設計競賽三等獎2項和省級測繪儀器操作技能大賽等獎項16項。

2.2.4 結(jié)合四 ——實驗教學與學校優(yōu)勢學科相結(jié)合

物理實驗教學與“土木與環(huán)境工程學科群”優(yōu)勢學科中的實踐教學相結(jié)合。獲蘇州市科技進步三等獎的物理實驗教學成果 “液壓試驗機智能數(shù)顯儀表”，經(jīng)過改進用于土木類專業(yè)的力學實驗，在應用液壓試驗機進行水泥預制塊破壞性試驗中，測量破壞時水泥預制塊所承受的最大壓力。物理實驗教師與環(huán)境專業(yè)的教師共同編寫教材《物理性污染與防治》，該教材2006年由化學工業(yè)出版社出版，2009年獲得學校教學成果二等獎。

2.2.5 結(jié)合五 ——實驗教學與新興產(chǎn)業(yè)相結(jié)合

物理實驗教學與新興產(chǎn)業(yè)相結(jié)合。學校與昆山雙橋傳感器測控技術(shù)有限公司聯(lián)合成立蘇州市工程技術(shù)研究中心。利用這個合作平臺，開展傳感器制作及傳感器測控技術(shù)及實驗教學研究，學生在此平臺上完成的作品“壓力傳感器與水位控制”獲江蘇省高校大學生物理及實驗科技創(chuàng)新作品競賽特等獎。學生在教師指導下，成立課題組，研制開發(fā)“太陽能電池綜合實驗儀”，該實驗儀器已批量生產(chǎn)，在教學中得到使用并已申請專利。與蘇州木蘭電子科技有限公司合作開展的基于“物聯(lián)網(wǎng)”的2.4GHz射頻技術(shù)，也已應用于實驗教學研究。

實驗教學與產(chǎn)業(yè)相結(jié)合的教育過程中，企業(yè)為學生提供了開放的認識、學習、實踐的環(huán)境，學生接受的教育是全方位的，它改變了以往封閉的剛性教育模式，拓寬了人才培養(yǎng)范圍，開放的環(huán)境更有利于學生工程素質(zhì)的培養(yǎng)。

3 結(jié) 論

根據(jù)社會對專業(yè)人才的需求及應用型本科人才的特點，通過建立與實施“三層次”與“五結(jié)合”的多層次、多元化的物理實驗教學體系，學生綜合素質(zhì)明顯提高，專業(yè)能力增強。物理實驗教學從課堂內(nèi)系統(tǒng)的、綜合性的技能訓練，到課外的自助式開放實驗、貫穿校內(nèi)學習全過程的專業(yè)素質(zhì)拓展訓練和校外實習相結(jié)合的培養(yǎng)，通過產(chǎn)學研合作實現(xiàn)工程教育，加強學生工程意識，突出工程素質(zhì)培養(yǎng)。

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