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摘 要 随着智能工业化的发展，3D打印技术在工业设计、制造及教育等领域的应用不断深入。基于培养创新性人才的教育理念，鼓励学生自主设计改进大学物理教学实验设备，指导学生进行学科竞赛及创新创业比赛。实践表明，将3D打印技术融入大学物理实践教学中，能够改善实验条件，提高实验效果，激发学生的创新能力，对于促进产学研教相结合具有重要意义。
关键词 3D打印技术；物理实验；实践教学
中图分类号：G642 文献标识码：A
一、研究背景
课程思政指以构建全员、全程、全课程育人格局的形式将各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应，把“立德树人”作为教育的根本任务的一种综合教育理念[1]。工程物理及实验竞赛课程是以大学物理、大学物理实验、工程物理及物理实验竞赛为基础的一门综合类课程，复合型人才是指基础知识扎实、实践能力强、具有工匠精神、创新精神及良好的语言沟通交流能力的人，因此以培养复合型人才为目标构建工程物理及实验竞赛课程体系既能够满足课程建设的需要，又能够满足新时代课程思政的建设需要。
二、课程思政建设要求培养复合型人才
全员、全程、全课程育人要求培养学生成为基础知识扎实、实践能力强、具有工匠精神、创新精神及良好的语言沟通交流能力的复合型人才[2]。基础知识扎实、实践能力强即是指学生将学到的知识运用于实际工作中的能力强。对于建立在实践基础上的工程学科而言，要使学生的基础知识足够扎实并具有较强的知识运用能力，在很大程度上依赖于学生自主动手能力的培养，所以在培养人才的过程中，构建适应时代背景的实践教学体系很重要并且必须得到重视。具有工匠精神、创新精神即是指大学生是对前人成果的再认识再创造，具体是指学生独立分析知识、探索知识的背景、明晰知识的确定性和不确定性的边缘和内涵，同时能够发现问题、分析问题、自主探究解决问题的思路和方法的能力。良好的语言沟通交流能力是指学生能够具有与指导教师表达个人想法，汇报项目进度，与团队成员交流工作进度，协商工作安排的能力。
三、课程思政建设内容及举措
为实现培养复合型人才的课程思政建设目标，可以进行物理知识与专业学科相结合的工程物理教学实践，以扎实学生的物理基础知识并培养学生的工程机械结构实践能力[3-5]；进行目标导向与自主学习引导的竞赛指导教学实践，以具体实验项目作为引导，锻炼学生精益求精的工匠精神，鼓励学生发散性思维，激发学生的创新精神，以项目汇报的考查形式促进学生团队成员间的交流，提高学生的沟通能力。具体措施如下。
1.鼓励学生发现问题
激发学生对自然规律探索的好奇心，通过引导学生对项目本身物理原理进行深入分析，启发学生关注工程技术问题背后的物理规律，将物理力、热、声、光、电的内容融合于学生专业知识，以用促学，增强学生对于物理及物理实验基础学科的信心。同时，为培养复合型人才，应用案例式教学法，辅以实践教学，提高学生对于物理及物理实验研究自然规律基础学科的兴趣。
2.引导学生解决问题
设计物理知识与专业学科相结合的工程物理教学，采用基于COMSOL物理场数值模拟及SolidWorks三维设计的教学方案，采用任务式教学法，以实现物理学基础知识与校区主干学科——资源、机械、过控、石工的工程技术实践结合。夯实学生的物理基础知识并培养学生的工程机械结构实践能力，以培养适合专业发展需要的复合型人才。
3.督促学生自主学习
实现目标导向、自主学习式的竞赛指导教学，要求学生入门单片机原理并应用仿真软件Keil μVision进行C语言具体竞赛项目设计，采用案例式教学法，以发挥校区特色学科——大数据、软件、过控及相关专业的交叉优势，指导学生参加大学生光电设计大赛、大学生物理实验竞赛、大学生电子设计大赛、挑战杯以及创新创业活动。为培养复合型人才，鼓励学生发散性思维，激发学生的创新精神，不同专业的学生可以凭借其特长组队，提高学生的沟通能力。
例如，2021年大学生光电设计大赛要求学生设计一款光电智能垃圾分拣车，能够从指定位置出发，快速搜寻垃圾，对垃圾识别并分类拣送到指定的垃圾堆放地且场地尺寸已知，需要对智能小车进行路径规划、垃圾视觉识别、机械机构设计。学生在准备比赛的过程中学习了直流电机控制、电源稳压模块应用、STM32的Keil调试、超声拨测距、光电传感器测速、串口通信、陀螺仪测姿势、小车无线通信、多自由度机械臂控制、K210人工智能机器视觉识别控制等方面的知识，学以致用，学生自主学习效率及效果远比单纯教师课堂教授的学习效率及效果好。
总结
对传统大学课程设计以课程思政建设为出发点的多层面改革，能够构建适应时代背景的工程实践及竞赛促学课程体系，通过新体系的培养使学生的各方面能力有所提高。利用工程物理及实验竞赛的课程思政建设，能够为社会的发展提供更多高质量的复合型人才。
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关键词 3D打印技术；物理实验；实践教学
中图分类号：G642 文献标识码：A
一、研究背景
课程思政指以构建全员、全程、全课程育人格局的形式将各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应，把“立德树人”作为教育的根本任务的一种综合教育理念[1]。工程物理及实验竞赛课程是以大学物理、大学物理实验、工程物理及物理实验竞赛为基础的一门综合类课程，复合型人才是指基础知识扎实、实践能力强、具有工匠精神、创新精神及良好的语言沟通交流能力的人，因此以培养复合型人才为目标构建工程物理及实验竞赛课程体系既能够满足课程建设的需要，又能够满足新时代课程思政的建设需要。
二、课程思政建设要求培养复合型人才
全员、全程、全课程育人要求培养学生成为基础知识扎实、实践能力强、具有工匠精神、创新精神及良好的语言沟通交流能力的复合型人才[2]。基础知识扎实、实践能力强即是指学生将学到的知识运用于实际工作中的能力强。对于建立在实践基础上的工程学科而言，要使学生的基础知识足够扎实并具有较强的知识运用能力，在很大程度上依赖于学生自主动手能力的培养，所以在培养人才的过程中，构建适应时代背景的实践教学体系很重要并且必须得到重视。具有工匠精神、创新精神即是指大学生是对前人成果的再认识再创造，具体是指学生独立分析知识、探索知识的背景、明晰知识的确定性和不确定性的边缘和内涵，同时能够发现问题、分析问题、自主探究解决问题的思路和方法的能力。良好的语言沟通交流能力是指学生能够具有与指导教师表达个人想法，汇报项目进度，与团队成员交流工作进度，协商工作安排的能力。
三、课程思政建设内容及举措
为实现培养复合型人才的课程思政建设目标，可以进行物理知识与专业学科相结合的工程物理教学实践，以扎实学生的物理基础知识并培养学生的工程机械结构实践能力[3-5]；进行目标导向与自主学习引导的竞赛指导教学实践，以具体实验项目作为引导，锻炼学生精益求精的工匠精神，鼓励学生发散性思维，激发学生的创新精神，以项目汇报的考查形式促进学生团队成员间的交流，提高学生的沟通能力。具体措施如下。
1.鼓励学生发现问题
激发学生对自然规律探索的好奇心，通过引导学生对项目本身物理原理进行深入分析，启发学生关注工程技术问题背后的物理规律，将物理力、热、声、光、电的内容融合于学生专业知识，以用促学，增强学生对于物理及物理实验基础学科的信心。同时，为培养复合型人才，应用案例式教学法，辅以实践教学，提高学生对于物理及物理实验研究自然规律基础学科的兴趣。
2.引导学生解决问题
设计物理知识与专业学科相结合的工程物理教学，采用基于COMSOL物理场数值模拟及SolidWorks三维设计的教学方案，采用任务式教学法，以实现物理学基础知识与校区主干学科——资源、机械、过控、石工的工程技术实践结合。夯实学生的物理基础知识并培养学生的工程机械结构实践能力，以培养适合专业发展需要的复合型人才。
3.督促学生自主学习
实现目标导向、自主学习式的竞赛指导教学，要求学生入门单片机原理并应用仿真软件Keil μVision进行C语言具体竞赛项目设计，采用案例式教学法，以发挥校区特色学科——大数据、软件、过控及相关专业的交叉优势，指导学生参加大学生光电设计大赛、大学生物理实验竞赛、大学生电子设计大赛、挑战杯以及创新创业活动。为培养复合型人才，鼓励学生发散性思维，激发学生的创新精神，不同专业的学生可以凭借其特长组队，提高学生的沟通能力。
例如，2021年大学生光电设计大赛要求学生设计一款光电智能垃圾分拣车，能够从指定位置出发，快速搜寻垃圾，对垃圾识别并分类拣送到指定的垃圾堆放地且场地尺寸已知，需要对智能小车进行路径规划、垃圾视觉识别、机械机构设计。学生在准备比赛的过程中学习了直流电机控制、电源稳压模块应用、STM32的Keil调试、超声拨测距、光电传感器测速、串口通信、陀螺仪测姿势、小车无线通信、多自由度机械臂控制、K210人工智能机器视觉识别控制等方面的知识，学以致用，学生自主学习效率及效果远比单纯教师课堂教授的学习效率及效果好。
总结
对传统大学课程设计以课程思政建设为出发点的多层面改革，能够构建适应时代背景的工程实践及竞赛促学课程体系，通过新体系的培养使学生的各方面能力有所提高。利用工程物理及实验竞赛的课程思政建设，能够为社会的发展提供更多高质量的复合型人才。
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