产教融合视域下地方工科院校大学物理教学改革探索

产教融合视域下地方工科院校大学物理教学改革探索李亚男†米仪琳张璐韩慧敏（北方工业大学理学院物理系，北京100144）摘要立足教育强国、新工科建设与产教融合背景，大学物理是培育学生科学思维与工程素养的核心基础课。当前地方工科院校物理教学存在内容脱离专业产业、实践形式单一、考评模式固化等突出问题。本文以北方工业大学为样本，结合区域产业特色与办学定位，搭建通识基础、理工交叉、数智拓展三层模块化教学体系，依托虚拟仿真等数字化工具探索轻量化产教融合教学模式，配套建立多元过程考核体系与教学案例。方案可弥补传统教学不足，推动物理理论、专业知识与工程应用有机结合，为同类院校基础课产教融合改革提供参考。关键词：大学物理，产教融合，数智化教学，模块化教学基金：北方工业大学2026年本科教育教学研究与改革项目（项目编号：2026JGYB68，2026JGYB75，2026JGYB67）；北方工业大学本科教育教学改革研究项目（项目编号：10805136025XN072-126）；北方工业大学研究生培养经费（项目编号：207051320001）†通信作者和第一作者：李亚男，E-mail：liyanan@

1引言2026年是“十五五”规划开局之年，也是教育强国建设三年行动计划的关键阶段。面对新一轮科技革命与产业变革，高等教育需紧扣国家高水平科技自立自强要求，持续深化人才培养模式改革。大学物理覆盖力学、热学、电磁学、光学、近代物理完整知识体系，是工科专业必修的公共基础课，既是专业学习的理论铺垫，也是培育学生逻辑思维、科学探究与创新意识的核心载体。北方工业大学作为服务首都区域经济的地方工科院校，以培养应用型工程技术人才为核心目标，产教融合、理工交叉是新工科建设的核心方向。将产业应用场景与工程案例融入大学物理课堂，推动抽象物理原理对接生产实践与技术研发，是课程提质升级的关键路径[1]。结合本校多工科专业教学实践，传统教学模式已难以适配当前人才培养需求：一是教学内容未按专业差异化设计，学生普遍认为物理与专业关联度低，学习主动性与知识迁移能力不足；二是课堂以理论推导、公式讲解为主，实验多为验证性内容，缺少产业与前沿技术实践，学生工程问题解决能力难以培养；三是产业案例、科研成果未充分融入课堂，数字化工具应用深度不足；四是考核依赖期末闭卷考试，过程性考核占比低、维度单一，难以全面反映学生综合能力。传统模式下产业资源难以深度融入课堂，数智化技术可有效打破场景限制。基于此，本文立足本校学情与首都装备制造、新能源、智能硬件等产业特色，探索一套依托数字化手段落地的大学物理产教融合教学改革方案。2国内外研究现状与发展趋势欧美工程院校较早开展物理课程产教融合探索。美、德等国依托成熟工业体系，将企业项目与现场案例融入教学，采用校企联合授课、产业化实训等形式提升学生工程应用能力[3]。人工智能、虚拟仿真等数字化技术已在当地课堂常态化应用，形成场景化、个性化教学形态，构建起理论、实践、产业联动的教学体系。国内学界围绕新工科背景下大学物理教学改革已开展大量研究，成果多集中于内容重构、混合教学、课程思政等方向[4][5]。部分高校尝试产教融合改革，但多侧重形式调整，未结合本校专业群与区域产业定制设计；校外实习、企业课堂等形式与大学物理课时紧、覆盖广的特点不匹配，落地难度高、长期效果有限。整体来看，立足公共基础课定位、采用轻量化路径、贴合地方产业需求的产教融合模式仍是有待探索的方向[6][7]，且现有改革多未实现数智工具与产教融合的深度结合，数字化资源仅作辅助播放手段，未真正承载产业实践内容，这是本次改革的重点突破方向。从国内本科教改趋势看，基础课程正弱化形式化校企合作，向专业精准适配、产业场景轻量化落地、数字技术支撑、评价多元化方向发展。推动理工交叉、产学研融合与数智化教学深度结合，依托数字平台落地产教融合内容，构建可推广模式，是当前高校物理教学创新的重要方向。结合行业趋势与本校实际，本文梳理形成完整改革实施流程（图1）。图1教学改革实施路线示意图3产教融合导向下大学物理教学改革方案设计结合我校工科专业布局与首都区域产业特点，调整传统统一化教学框架，从教学体系、课堂实践、考核评价三个维度完成整体设计，兼顾公共基础课的通用性与产教融合的应用性。3.1三模块教学体系实施策略本研究搭建通识基础、理工交叉、数智拓展三层递进式教学体系，三个模块定位清晰、层层衔接，覆盖基础夯实、知识融合、实践拓展的培养目标（图2）。图2产教融合视域下大学物理模块化教学体系框架图通识基础模块面向各工科专业设置，严格遵循高等学校大学物理课程教学基本要求，覆盖五大核心物理领域。教学中适当简化复杂公式推导，聚焦核心概念与基本原理讲解，配套课堂演示实验与基础习题，保障公共基础课规范性，为后续学习筑牢通用理论根基。理工交叉模块针对不同工科专业做差异化设计。结合本校机械设计制造及其自动化、电气工程及其自动化、计算机科学与技术、土木工程四大主流专业培养方案，分方向筛选与专业课程高度关联的物理知识点，打通基础物理与工科专业的知识壁垒，实现物理内容与专业体系的深度融合，凸显理工交叉育人特色，为产业应用衔接铺垫。数智拓展模块是落实产教融合、科教融汇与数字化教学的核心板块。一方面引入首都本土装备制造、新能源、微电子等行业真实工程案例，另一方面将本校芯片设计、热电半导体材料等领域的科研成果转化为教学素材；同时依托校内虚拟仿真平台搭建数字化实践场景，将产业实践、前沿科研与数智化教学相结合，侧重培养学生运用物理知识解决工程实际问题的能力。该模块以数智平台为载体，通过虚拟仿真将产业案例、科研成果转化为课堂实践内容，实现数智技术赋能产教融合。3.2数智化赋能产教融合的课堂与实践教学实施方式受课时、场地、设备等限制，校外实训难以在公共基础课大范围开展，数智化手段是产教融合落地的核心路径。大学物理是全校工科公共基础课，课时紧张、学生基础差异大，且单班规模达180人，属于典型大课堂。结合现实条件，改革坚持轻量化原则，摒弃高成本校外实训模式，分现阶段落地与中长期资源建设两个阶段推进。常规课堂采用原理精讲与案例解读结合的模式，精简冗余理论推演与复杂公式演算，将重心转向知识点解读与工程应用分析。授课不再孤立讲解公式定理，而是融合本校科研积累与首都产业场景，引导学生建立理论联系实际的思维模式[8]。课程依托校内机器人、航天构件、电力装置、半导体材料等科研成果，结合京津冀高端装备制造、城市建设、智能电网、集成电路等产业特色选取素材，推动物理规律对接真实技术场景（图3）。针对大班互动不足的问题，将班级划分为4-5人学习小组，围绕案例延伸问题开展研讨与抽选发言，适配大班体量的同时调动学生思考积极性。图3大学物理课堂教学工程实例引入实践教学方面，我校正搭建物理虚拟仿真实验平台，现阶段依托通用线上平台播放工业设备、精密器件、建筑结构的实景演示视频，展示实体实验难以复刻的复杂工况，弥补传统实验短板。中长期将结合四大专业需求，定向开发机器人刚体运动、建筑隔震振动、电力设备电磁场、芯片热传导四大场景的虚拟仿真模块。平台建成后，学生可全天候在线完成仿真操作、参数调试与数据分析，沉浸式体验物理知识的产业与科研价值。课程配套轻量化课后小组实践项目，选题围绕本校优势学科与首都产业热点设计，不要求实体制作，仅开展理论分析与方案探究。学生以小组为单位完成文献查阅、原理推导并撰写报告，采用线上提交+择优展示模式：报告统一上传线上平台，教师评分计入过程性考核；每班次选取少量优秀成果利用课前时间展示点评，既规避全员汇报耗时问题，也能发挥示范作用。整体形成课堂精讲、线上辅助、课后探究的完整体系，现阶段依托现有数字化资源平稳运行，中长期通过专属虚拟仿真平台深化改革。方案兼顾大班教学、课时限制等现实条件，具备较强落地性与可推广性。3.3多元化过程性考核体系构建教学评价是引导学习方向、检验教学效果的核心环节，传统单一期末考核难以匹配产教融合培养目标。结合大班教学现状，本次改革构建过程性与终结性考核结合的综合体系，过程性考核占60%，期末考核占40%，具体构成如表1所示。表1大学物理课程综合考核体系构成考核类型占比考核内容考核目标过程性考核60%日常作业、课堂互动、虚拟仿真实验报告、案例分析、课程小项目知识掌握、实践能力、工程思维、团队协作期末考试40%基础理论题、工程案例分析题、产业应用计算题综合考查理论功底与知识应用能力过程性考核贯穿教学全程，各项内容设置可量化标准，保障评价客观公平。日常作业考查核心知识点掌握，课堂互动与小组研讨综合评价思维表达与协作能力，仿真实验与案例报告侧重实操、数据分析与工程解读能力，课程小项目检验知识整合、方案设计与团队协作水平。针对大班考核数据量大、统计繁琐的问题，方案依托在线平台完成作业收集、报告提交、得分统计等工作，降低管理成本，提升考核效率。期末闭卷考核优化纯理论、纯公式计算的出题思路，保留适量基础题目检验知识储备，同时增加工程案例分析、产业应用计算类题型。试题案例均取材于首都装备制造、新能源、土木建筑、电子信息等行业真实问题，侧重考查学生综合运用物理原理解决实际问题的能力，引导教学从侧重理论记忆向重视能力应用转变。4改革实践应用与典型教学案例结合本校四大主流工科专业培养目标与首都产业方向，围绕三层模块化教学体系设计适配数智教学、对接区域产业的案例与实践内容。理工交叉模块按专业差异化实施教学：机械类对接装备制造场景讲解刚体转动、波动原理，土木类结合建筑隔震技术解读力学应用，电气类围绕电力设备阐释电磁与热学规律，计算机与微电子类依托芯片器件讲解光电、热传导及量子基础。数智拓展模块融入北京新能源、集成电路等本地产业真实案例与本校热电半导体材料科研成果，强化基础物理、科研与产业的衔接；数字化实践依托虚拟仿真平台开设对应专业仿真实验，并配套产业导向的小组实践项目，着力培养学生知识应用与工程问题解决能力。5结论与展望推进产教融合是新时代大学物理适配新工科发展、服务区域产业升级的重要方向。本文结合北方工业大学办学定位与首都产业特色，搭建通识基础、理工交叉、数智拓展三层模块化教学体系，以数智技术赋能产教融合，依托数字化工具设计多元教学形式，建立过程考核机制，配套系列教学案例与实践内容。整套方案立足公共基础课属性，摒弃形式化校企合作，实施成本适中，具备复制推广价值，有助于改善传统物理教学内容衔接不足、模式单一等问题。后续将持续深化数智技术与产教融合的迭代融合，丰富产业导向的虚拟仿真资源与数字化案例库。参考文献[1]乔建永.构建“四融合”新工程教育体系的探索[J].中国高等教育，2021(2):4-6.QIAOJY.Explorationonconstructingthenewengineeringeducationsystemof"fourintegrations"[J].ChinaHigherEducation,2021(2):4-6.(inChinese)[2]段胜楠，龙春红，徐文啸，等.新工科背景下大学物理教学与应用型创新人才培养的探索与研究[J].物理通报，2024(10):15-18.DUANSN,LONGCH,XUWX,etal.Researchoncollegephysicsteachingandappliedinnovativetalenttrainingunderthebackgroundofemergingengineering[J].PhysicsBulletin,2024(10):15-18.(inChinese)[3]胡秀菊.从文化视角看中西大学物理课堂教学模式[D].合肥工业大学,2009.[4]蒋臣威，方爱平，张二虎，等.新工科牵引下大学物理教学改革的探索与实践[J].大学物理，2024,43(11):59-66.JIANGCW,FANGAP,ZHANGEH,etal.Explorationandpracticeofcollegephysicsteachingreformdrivenbyemergingengineeringeducation[J].CollegePhysics,2024,43(11):59-66.(inChinese)[5]李宁，闫倩倩，房继寒，等.基于课程思政融入的大学物理混合式教学改革研究[J].广西物理，2024,45:157-160.LIN,YANQQ,FANGJH,etal.Researchonblendedteachingreformofcollegephysicsbasedoncurriculumideologicalandpoliticaleducation[J].GuangxiPhysics,2024,45:157-160.(inChinese)[6]王晓洋.产教融合型企业与职业院校协同育人实践路径探索[J].中国职业技术教育，2022(30):82-86.WANGXY.Explorationonpracticalpathsofcollaborativeeducationbetweenindustry-educationintegratedenterprisesandvocationalcolleges[J].ChineseVocationalandTechnicalEduca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ExplorationonCollegePhysicsTeachingReformofLocalEngineeringUniversitiesfromthePerspectiveofIndustry-EducationIntegration*LiYanan†MiYilinZhangLuHanHuiming(DepartmentofPhysics,SchoolofScience,NorthChinaUniversityofTechnology,Beijing100144,China)AbstractAgainstthebackdropofbuildingapowerfulcountrythrougheducation,developingemergingengineeringdisciplinesandintegratingindustrywitheducation,CollegePhysicsservesasacorefoundationalcourseforcultivatingstudents'scientificthinkingandengineeringliteracy.Atpresent,physicsteachinginlocalengineeringuniversitiesfacesproblemsincludingdisconnectionbetweenteachingcontentandindustries,monotonouspracticalforms,andrigidassessmentmodels.TakingNorthChinaUniversityofTechnologyasthesample,thispaperconstructsathree-layermodularteachingsystemcombinedwithregionalindustrialcharacteristicsanduniversityorientation.Leveragingdigitaltoolssuchasvirtualsimulation,itexploresalightweightindustry-educationintegrationteachingmodel,withasupportingmulti-dimensionalprocessassessmentsystemandtea