近代物理实验教学体系及教学模式的改革

郝世明 刘香茹 李新忠

河南科技大学 河南洛阳 471003

近代物理实验教学体系及教学模式的改革

郝世明 刘香茹 李新忠

河南科技大学 河南洛阳 471003

介绍了河南科技大学物理与工程学院在深化近代物理实验教学改革，培养具有创新能力人才的实践情况。主要介绍了在教学体系和教学模式方面进行改革的设计思路和具体实践。

近代物理实验；教学改革；创新教育；教学体系；教学模式

近代物理实验是继普通物理实验之后的一门重要的实验课程，是为大学高年级学生开设的专业基础课，本课程所涉及的物理知识面较广，具有较强的综合性和技术性。

高校实验课程指导委员会指出：应加快实行开放式教学，在教学过程中真正体现“学生是主体、教师是主导”的原则，真正体现以培养学生的创新意识和素质、能力为核心，应在课程设置、教学安排等方面给学生留有尽量大的自主空间。随着现代高新技术的飞速发展，原有的实验教学体系、方法和模式已不能适应当前的学生特点和社会需求。2005年开始，我们逐渐开始着手近代实验的改革。2007年申报的近代物理实验教学改革课题获得立项，2010年通过鉴定。本文介绍我校在近代物理实验教学体系及教学模式的改革方面的工作。

1 以学科建设为支撑,建设、优化实验项目

2005年起，采取引进(100万的财政部贷款、近百万的日元贷款)和自主开发相结合的方式，以凝聚态物理、材料物理和光电技术为学科支撑，以介电陶瓷制备，功能薄膜制备，光谱分析等研究方向为导向，由原来的14个实验项目发展为28个种类齐全、层次分明的实验项目。仿真实验项目完全引进中国科技大学的大学物理仿真实验，含有近代物理实验项目26个。采取引进和自主开发相结合的方式建立了演示实验室，其中引进项目96项，自制演示项目30余项。

2 构建科学、先进的近代物理实验教学体系

以“注重基础、加强设计、综合应用、提高创新”为指导思想，以逐步提高学生的科学实验素质和创新能力为目标，为满足不同层次人才培养的需要，大力加强综合、设计、创新性实验的比例，优化了实验项目，建立了“分层次、模块化”的实验教学内容新体系。

2.1 “分层次”

将实验分为专业基础、综合设计、研究创新型3个层次。

(1)专业基础实验：光电效应与普朗克常量测定,微波光学实验,利用调制光波测光速,夫兰克－赫兹实验,氢原子光谱,密立根油滴实验等8个实验,为必做实验项目。在大三的第一学期开设。实验要求学生在教师的指导下,按照实验讲义在规定的时间内完成实验内容,验证一些基本的物理规律。在实验中,不仅要求学生学会一些仪器的使用,而且要求学生学会记录数据、处理数据,培养学生观察和分析实验现象的能力。

(2)综合设计性实验：组合式多功能光栅光谱仪的使用，微波段电子顺磁共振实验，全息照相实验，声光效应实验，空间滤波，变温霍耳效应实验，光磁共振实验，黑体辐射，脉冲核磁共振实验，椭圆偏振法测膜厚等14个实验，在大三第二学期开学初开设。了解这套仪器可以做哪些相关的实验内容,然后自己决定实验内容，自己设计实验，自己完成实验。并在实验完成后，对实验结果进行理论分析和讨论。学生在整个实验过程中要进行一系列完整的准备工作，具体的实验环节可以表述为：了解仪器→查阅资料设计实验→操作实验→理论分析→拓展深化。在此基础上，为了加深学生对实验仪器的认识，促进基础知识的融会贯通，了解新知识、新测量手段，培养学生自主学习和查阅搜索资料的能力，还要求学生写出对实验的感受或对实验仪器的认识及说明实验方法、评价等小论文。这不仅加深了学生对实验仪器的认识和了解，激发了学生实验的兴趣和积极性，更重要的是，为以后的研究性实验打下了良好的基础。

(3)研究创新性实验：磁控溅射制备功能薄膜，金属电子逸出功的测量，激光拉曼光谱研究及应用，介电陶瓷制备分析，计算机在实验技术中的应用，激光原理及技术应用等6个课题型实验，有一部分实验是教师的科研课题。实验的指导思想就是要逐渐培养学生独立工作的能力和从事科研的能力。教师在整个实验过程中，只是学生实验的协助者。

2.2 “模块化”

实验教学分5个模块进行。具体如下：

第一模块—专业基础实验，8个实验项目，在第一学期开设。

第二模块—综合设计性实验，14个实验项目，在第二学期开设，要求学生选修6个。

第三模块—研究创新性实验，6个实验项目，在第二学期选修2个。

第四模块—仿真实验，学生自主通过辅导系统进行学习，以拓宽视野。

第五模块—演示实验，实验室面对全校学生开放，学生根据自己的时间、兴趣进行。

3 拓宽实验开放的内涵，教学模式上实行开放性实验教学

这里所提的“开放性实验教学”不同于“开放实验室”，开放性实验教学着重从2方面着手，首先在时间上实行开放，让学生有足够的时间“理解、消化、完成”实验，原定在一次(6学时)做完的实验分解为6阶段模式：

第1阶段：自学、预习。课外预习：阅读讲义及网络辅助了解仪器等。课内预习：熟悉仪器，加深理解，深化预习。

第2阶段：教师提出思考题，书面回答，检验预习效果。

第3阶段：讲解思考题及实验原理。

第4阶段：根据实验要求设计完整的实验方案，并一起讨论分析和实施。择最优方案实行。

第5阶段：指导关键操作技巧，学生实验操作。

第6阶段：实验结果与分析。

其次，在教学内容实行开放，在20个实验中选8个实验进行研究。教师仅为学生提供实验提纲，学生自己查阅相关文献资料，自己独立设计实验方案。开放性实验教学能使学生从“被动、封闭、受束缚的状态”变成“主动、开放、较自由的状态”，真正地成为实验的主人。

4 结束语

本改革旨在改变传统的教学体系及模式，探索全新的教学模式。结果表明：该体系可促使学生主动独立地学习，积极参加问题的研究和交流，培养了学生的创新素质和表达能力，教学质量大幅提高。如刘利兵等同学制做出了多种巨介电陶瓷材料；杨凯同学参与研制的物理实验用激光器一直应用在物理实验教学中；赵伟同学开发出“彩虹全息图的制作”实验，并应用于实用与高新技术实验教学中等。多项近代实验研究的科技成果组队参加校“挑战杯”并多次获奖。学生深入研究积极性高，成效显著。3年来发表学术论文21篇。从我们与学生的交流和调查表问卷反馈的信息来看，改革得到了学生的认可与好评。但近代物理实验改革是一项系统的、综合性很强的工作，它需要我们花费更多的精力和时间在今后的具体实践中不断地改进和完善。

[1]刘海霞，苗洪利，盖磊.近代物理实验教学改革的研究与实践[J].大学物理，2010，4：55～58

Abstract: In this paper, the practice condition of the deepening of the reform of the modern physics experiment teaching and foster new kind of personals with innovative are introduced. In this paper, we focus on the study of design idea and educational practice in the area of the teaching system and teaching mode.

Key words: modern physics experiment; teaching reform; creative education; teaching system; teaching mode

The educational reform on the modern physics experiment teaching system and teaching mode

Hao Shiming, Liu Xiangru, Li Xinzhong
Henan university of science and technology, Luoyang, 471003, China

2010-10-19

郝世明，硕士，讲师。刘香茹，硕士，副教授。李新忠，博士，副教授。

河南科技大学教育教学改革项目(编号：2007Y-051)。