黨的二十大報告在實施科教興國戰(zhàn)略,強(qiáng)化現(xiàn)代化建設(shè)人才支撐方面提出: 統(tǒng)籌職業(yè)教育、高等教育、繼續(xù)教育協(xié)同創(chuàng)新,推進(jìn)職普融通、產(chǎn)教融合、科教融匯,優(yōu)化職業(yè)教育類型定位。 這為推動職業(yè)教育高質(zhì)量發(fā)展提供了強(qiáng)大動力,也對職業(yè)教育體系中傳統(tǒng)物理實驗的改革創(chuàng)新提出了新要求。
大學(xué)物理實驗作為高職院校大學(xué)生入學(xué)后就要學(xué)習(xí)的一門理論與實操相結(jié)合、相銜接的實驗類、實踐性課程,兼具通用基礎(chǔ)知識培養(yǎng)與專業(yè)素質(zhì)能力培育的雙重功能。對高中階段一直強(qiáng)調(diào)知識學(xué)習(xí)到高職階段強(qiáng)調(diào)知識與實踐并重的轉(zhuǎn)變恰好能夠起到完美的銜接作用。具體來說,大學(xué)物理實驗向前承接了若干年來物理知識(甚至其他科學(xué)知識)的學(xué)習(xí)積累,向后導(dǎo)向?qū)I(yè)領(lǐng)域、實際工作場景的具體應(yīng)用,努力達(dá)成學(xué)以致用,直觀感受學(xué)有所成。
基于以上課程定位,借鑒其他物理實驗教材的優(yōu)點和不足,深入領(lǐng)悟黨的二十大精神,特編寫本書。首先,實驗組織結(jié)構(gòu)上保證知識的過渡與銜接,既能夠在學(xué)生培養(yǎng)整個過程中起到承上啟下的育人作用,也依然能夠保持其自我體系獨立。為了達(dá)到與既有知識的更有效銜接,教材加入了演示實驗,使得固有的非直觀物理知識得到直觀演示,抓興趣、提精神。為了更好地與實際工作接軌,以真正的實際企業(yè)生產(chǎn)為背景,創(chuàng)新性地設(shè)計了工業(yè)物理實驗。將真實的工作場景創(chuàng)新性地移入實驗室,將真實生產(chǎn)過程分成有機(jī)的若干子任務(wù),每個子任務(wù)對應(yīng)一個工業(yè)物理實驗,讓學(xué)生在實驗課堂學(xué)習(xí)中感受實際工作的狀態(tài)。對實際的工業(yè)生產(chǎn)工作從接觸伊始到整個工作結(jié)束,能夠按部就班,深刻理解工作有機(jī)組成,并能夠依照整個工作合理劃分多個子工作,形成子任務(wù),進(jìn)而各個擊破,達(dá)到最終目的。
工業(yè)物理實驗的設(shè)置是實驗教材的創(chuàng)新之一,是黨的二十大報告中 產(chǎn)教融合 的具體實踐,具有里程碑的意義。本書設(shè)置的工業(yè)物理實驗取材于應(yīng)用廣泛的工業(yè)場景(如金屬材料硬度及金相檢測實驗、利用電子萬能試驗機(jī)進(jìn)行金屬棒材拉伸實驗) 或者高端的物理知識工業(yè)應(yīng)用場景(如飛灰中重金屬元素含量的ICP-MS 檢測,飛灰中汞、硒含量的AFS 檢測等)。設(shè)置工業(yè)物理實驗相較于傳統(tǒng)的物理實驗包含五個方面的深刻變革:其一,改變了原來傳統(tǒng)物理實驗以驗證知識、理論為目標(biāo)的驗證性實驗,發(fā)展為以完成生產(chǎn)任務(wù)為目標(biāo)的生產(chǎn)性實驗;其二,改變了各個實驗互相獨立的狀況,發(fā)展為整個工業(yè)物理實驗前后連貫、任務(wù)銜接的全功能實驗;其三,改變了以知識導(dǎo)引為線索設(shè)置實驗內(nèi)容進(jìn)而達(dá)到應(yīng)用,發(fā)展為以真實需要為導(dǎo)引設(shè)置實驗內(nèi)容從而有目的地搜羅知識,即變過程導(dǎo)向為目標(biāo)導(dǎo)向;其四,改變了學(xué)生被動接受實驗,發(fā)展為主觀能動設(shè)計并實驗;其五,改變了傳統(tǒng)的知識傳授實驗,發(fā)展為真實的工業(yè)生產(chǎn)實驗,真實企業(yè)任務(wù)、真實環(huán)境布設(shè)、真實管理要求,強(qiáng)化職業(yè)教育特性。
虛擬仿真實驗是對工業(yè)物理實驗的有益補(bǔ)充與延伸,同樣也是黨的二十大報告中提出的科教融匯的直接踐行。通過虛擬仿真實驗,學(xué)生可以像在真實的環(huán)境中一樣,完成各種預(yù)定的實驗項目,解決高投入貴重試驗設(shè)備的購置難題,所取得的學(xué)習(xí)或訓(xùn)練效果等價于甚至優(yōu)于在真實環(huán)境中所取得的效果。
全書分成上下兩篇。上篇共6 章,包含緒論、實驗誤差與數(shù)據(jù)處理、演示物理實驗、普通物理實驗、工業(yè)物理實驗、虛擬仿真實驗,內(nèi)容組織突出起承轉(zhuǎn)合,由易到難,由基礎(chǔ)理論說明、驗證,到工業(yè)應(yīng)用,再到虛擬仿真,突出了職業(yè)特性。下篇為包括演示物理實驗、普通物理實驗、工業(yè)物理實驗的所有實驗報告。此部分與上篇知識相對應(yīng),并設(shè)置為易撕頁,方便學(xué)生單獨提交實驗報告。實驗報告給出了基本的書寫脈絡(luò)和必要的提示,以便學(xué)生明確撰寫報告的嚴(yán)格性與標(biāo)準(zhǔn)化,同時附有兩個可自由填寫的報告,便于教師視情況利用,以鍛煉和評估學(xué)生實驗報告撰寫能力。
本書創(chuàng)新了傳統(tǒng)物理實驗的實驗體系,將物理實驗專注基礎(chǔ)訓(xùn)練向基礎(chǔ)與職業(yè)素養(yǎng)培育并重進(jìn)行了大膽的創(chuàng)新與調(diào)整。本書適合作為高等職業(yè)院校物理實驗課程的教材,也可作為相關(guān)工程技術(shù)人員的參考書。
本書由耿小丕、楊瑞臣任主編,由范志東、高倩男任副主編。參加本書編寫的還有李颯姿、董自慧、王爍康、傅子宸。具體編寫分工如下:第0 章、第1 章、第3 章由耿小丕編寫;第2 章由楊瑞臣、范志東、高倩男編寫;第4 章由耿小丕、范志東、高倩男、董自慧編寫;第5 章由楊瑞臣、范志東編寫;下篇由楊瑞臣編寫;李颯姿、王爍康、傅子宸參與了部分內(nèi)容的編寫工作。全書由楊瑞臣統(tǒng)稿和定稿。張慧力對全書進(jìn)行了審閱。因能力所限,紕漏之處,歡迎指正。
編 者
2023 年5 月
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