创建省级物理实验教学示范中心的探索与实践

李 斌,陈国杰,谭 鹏,谢嘉宁,张潞英,李 娜,周有平,黄义清

(佛山科学技术学院 理学院，广东 佛山 528000)

创建省级物理实验教学示范中心的探索与实践

李 斌,陈国杰,谭 鹏,谢嘉宁,张潞英,李 娜,周有平,黄义清

(佛山科学技术学院 理学院，广东 佛山 528000)

通过省级物理实验教学示范中心建设的实践，介绍了佛山科学技术学院物理实验教学中心在实验教学、实验队伍、实验室条件等方面的改革与建设，展示了中心在建设过程中取得的成绩，并对今后的发展做出展望。

地方高校；物理实验教学示范中心；教学改革；实验室建设

佛山科学技术学院是一所教学型地方本科院校，学校以“立足地方、服务地方”为办学宗旨。物理实验教学中心由基础物理实验室和物理学科专业类实验室两部分有机整合构成。其中，基础物理实验室主要承担全校理工科23个本科专业的大学物理实验教学及物理专业的普通物理实验、近代物理实验等教学；学科专业实验室包括光信息工程实验室、光源与照明专业实验室、光电检测与成像实验室、创新创业工程实践平台，承担光电信息科学与工程、光源与照明、应用物理3个本科专业的实验教学、课外实践，以及物理教育硕士的实验教学与师生科学研究、社会服务。近年来中心以创建省级实验教学示范中心为契机，以培养学生实践能力和创新能力为目标，结合地方经济的人才需求和学生的实际情况，在实验教学、实验队伍、实验室条件等方面进行锐意改革与创新建设，取得了显著的成绩。2009年物理实验教学中心被评为广东省高等学校实验教学示范中心，2013年顺利通过广东省教育厅的验收。

1 坚持和深化实验教学改革

1.1 构建科学合理的实验教学体系

根据中心的教学任务及物理学科自身的发展与认知规律，按照系统性、层次性的原则，建立了“三级四层次”的实验教学体系。除了大学物理实验、普通物理实验独立设课外，还将光源与照明、光信息科学与工程、物理师范3个本科专业的所有实验有机整合为公共基础实验、专业基础实验和专业实验组成的三级次的实验体系，独立开课，单算学分，有力提高了实验质量。同时，建立了由基本实验、综合性实验、设计性实验、研究型实验组成的四层次的实验体系。

1.2 建立具有时代性、先进性和应用性的实验教学内容

以时代性、先进性和应用性为原则，按照“经典与现代相结合，基础与前沿相结合，学科内涵与学科外延相结合实际”的方针[3]，对实验项目和教学内容进行了全新的构建和精心的选择。具体情况如下：

1)淘汰了一些科研和生产过时、方法和手段老化的实验增加了研究创新型实验，加大了综合性实验、设计性实验的比重，以培养学生的科学素质和创新能力。

2)利用计算机、传感器、LabVIEW等现代新技术与新方法，改进和丰富传统实验，如 “基于计算机声卡的电机转速测量”等实验，以提高实验教学的现代化水平，激发学生的学习兴趣。

3)开设物理学在工程技术中应用的实验，如“光纤通信”等实验，这些实验从工程实际问题出发，有利于提高学生的学习兴趣，激发他们的求知欲。

4)将教师的部分科研成果转化为实验内容，如 “波长可调光纤激光器设计测量”等实验，使教学与科研相互促进，为学生营造一个“研究式学习”的氛围[4]。

5)结合地方产业特色，用LED光源技术、液晶显示技术、太阳能技术等新知识新技术更新实验，如“大功率白光LED特性研究”等实验，让学生更好地面向地方，为地方经济服务。

6)将科研成果开发成新型实验教学仪器，改进实验内容和实验方法，如近年来研制了节能照明控制系统、LED驱动电源实验仪等仪器，这些仪器投入到实验教学中，即丰富了实验教学内容，又提高了教学质量和教学效果。

7)把学生参加竞赛的内容转化或拓展成实验内容，如“微小位移的测量”“水波多普勒效应的研究”等实验，这些实验都是由学生参加物理实验设计大赛等竞赛内容转化而来的，它极大地丰富了实验教学内容和形式。

1.3 构建立体化实验教材体系

教材是实验教学内容的主要载体，由于各高校的实验项目不同，即使同一实验项目使用的仪器设备型号与规格也不相同，在市场上很难找到完全适合本校学生学习的实验教材。本文根据改革后的实验教学内容，按照系统性、针对性、适应性的原则自编实验讲义，在使用中不断改进并完善，并根据完善后的讲义前后出版了《物理实验教程》《大学物理实验》《大学物理实验教程》3部实验教材。教材的实验内容新颖且实用，贴近课堂和学生需要，同时体现了教学体系层次化、教学内容现代化、教学技术先进化、教学模式开放化、教学目标素质化的特点。这3本实验教材先后投入实验教学中，有利于学生创新能力培养和自主训练，受到师生的一致好评。此外根据新购设备和改进实验项目，还自编了《光电信息与技术实验》《光源与照明专业实验》等讲义。

为配合教学体系和新教材的使用，编写了相关的实验指导书、电子教案，制作了多媒体课件，自主开发了“微课视频”“实验课堂录像”“常用仪器操作录像”， 以及FLASH动画实验、仿真实验和演示实验等，构建了成立体化的实验教材体系。

1.4 采用多元化、现代化的实验教学方法与手段

1.4.1 “三段式”教学

物理实验是一门既不依附于理论课又需要物理理论做指导的独立课程，其教学常超前于理论课。本文采用“操作预习、实验讲解、实验操作”三段式教学方法，以解决实验课先于理论课、独立开课而带来的效果较差的问题。三段式教学，就是对包含若干项目的每轮实验分两次课进行，在第一次课中，学生先对每个实验预操作一次，以便明确重点与难点；然后，教师集中讲解实验原理等预备知识；在第二次课中，学生分组实验，教师只有针对性的、符合学生个性地指导。实践证明，“三段式”教学方法有效地解决了物理实验独立开课而超前理论教学带来的教学困难，提高了实验教学效果,尤其适合我校这种生源较差的地方高校。

1.4.2 微课教学

本文录制了18个微课视频，如示波器使用、函数发生器使用、分光计的调整等，通过教师的实况操作和语音解说，帮助学生预习常用仪器的操作方法、注意事项、常见问题解答，也可以帮助教师省去课堂上多次重复的仪器操作的讲解，提高了教学效率和教学效果。自主开发的13个FLASH实验，使抽象问题形象化、枯燥问题趣味化，学生可在不同校区、不同时段利用网络自主进行实验预习、课后复习、查询资料、网络答疑和实验创新，实现多校区办学下实验开放教学。

1.4.3 研究型教学

在综合性、设计性实验中，创设研究型实践教学环境和教学氛围，采用讨论式、案例式等教学方法进行研讨式实验教学；利用现代信息技术，采用课内外相结合的多元化的实践方式，充分调动学生的实验学习的积极性和主动性，实现向研究型教学模式的转变，培养学生的综合分析能力、实践动手能力和科技创新能力。例如：水波多普勒效应的研究、共焦显微成像实验等实验项目的教学采取研究型实验教学法，以后进一步在设计性、研究型实验的教学过程中渗透该方法。

1.4.4 校企共建实验室，协同教学

与企业建立产学研深度合作基地，安排学生到企业生产见习、生产实习、毕业设计；还聘请企业工程师做兼职教师，参与制订人才培养方案，给学生开讲座、指导学生实践和毕业设计；同时，学校教师与企业合作开发科研项目，打造校内外结合的“双师”型教师队伍。

近几年来，实验中心与佛山市国星光电科技有限公司共建了LED封装实验室，与佛山市南海区海升电源有限公司共建了电磁干扰测试实验室，与广东祥新光电科技有限公司等签订了“3+1”人才培养计划。实验中心与企业一共签订了3个协同创新中心、5个产学研基地、3个省级大学生校外实践基地、4个校企联合培养协议、4个共建实验室。

1.4.5 课内与课外、实验室与网络结合多元化开放模式

由于学校实验中心实行全开放存在诸多困难，针对教学情况和学生的实际需求，采用课内与课外、实验室与网络结合多元化的开放模式。课内实验采用“集约式”开放，即实验项目由教师根据学生的专业特点和学生的选择意愿来确定，实验时间统筹安排。课外全开放，培养创新能力。一方面，建立了全天候开放创新实验室，学生管理钥匙，可在晚上或节假日自主进入实验室做学术基金、开放基金、科技活动、参与教师科研等；另一方面，建立教学网站，实现多校区办学下网络开放教学。科研平台面向学生开放，激励学生参加教师科研项目、大学生创新实验项目、实验室开放基金等。

1.4.6 将实验文化融入实验教学

人才培养首先是培养兴趣，通过挖掘物理实验的文化价值和力量，将物理实验教学扩展为文化教育，实现实验与文化的渗透和融合。在实验教材和实验教学中引入实验背景和发展史，介绍实验的生产和生活应用；在实验室悬挂光纤通信、太阳能等物理文化展板；在实验室设立陈列柜，展示学生竞赛等作品。

1.4.7 多元实验考核方法

物理实验采用多元化考核方法，即考核内容的全面化、考核方式的多样化、考核时机的全程化。考核方式主要从以几方面进行：实验预习、实验操作、实验报告、理论笔试、操作考试、科技论文(或小制作)、答辩、小组考核等多种形式。针对不同层次的实验课程进行优化，以达到不同的教学目的。

1.4.8 信息化、网络化教学手段

实验中心教师制作了微课视频18个，常用仪器操作录像7个，拍摄了优秀教师实验教学录像片10部，Flash动画实验演示13个，制作了所有实验的多媒体课件，购买了一些仿真实验和演示实验资料，每个实验室都配备计算机和投影仪。中心建立了“物理实验教学中心”“大学物理实验”和“光电信息与技术实验”3个教学网站，将前述教学资源挂在网上，教学网站上还汇集了其他学习资料，学生可以利用网络资源进行实验预习与复习、在实验论坛上进行课后交流与讨论、在实验室综合管理系统里进行开放实验的预约、在BB教学平台上实现在线实验辅助教学等等。

1.4.9 坚持开展丰富多彩的课外科技活动

按照“因材施教常规化、培养模式多样化、能力塑造个性化”的原则，积极为学生开展丰富多彩的课外科技活动。例如，组建学生电器维修协会；学生参加学校的“实验室开放基金”和“学术基金”，参加省级大学生创新创业训练计划项目，参加物理实验设计大赛和“挑战杯”竞赛等课外科技竞赛，与教师共同研制新实验仪器，参与教师的各类科研课题的研究等。中心专门建立了创新实验室，提供必要的仪器和经费，并配备专门的指导老师。通过这些物理课外科技活动，学生的创新素质和创新能力不断增强。近几年来，学生在各类科技竞赛中获奖54项(其中国家级15项，省级29项)，发表高水平的论文24篇。

2 加强实验队伍建设

学校非常重视实验队伍建设，采取多种形式加强实验队伍的岗位培训，不断提高其业务水平和服务质量。鼓励并资助实验人员通过培训、进修、学历和非学历教育等多种形式进行继续学习；加强与省内外高校的交流合作，提高实验技术人员的业务素质和管理水平。

实验中心坚持“身正为师、德高为范”的理念，加强实验教学队伍建设，坚持理论教师与实验教师融合、渗透的管理模式。由学科带头人和学术带头人作为实验教学骨干。目前中心现有39名教师，其中教授10名，副教授或高级实验师12名，博士25名，硕士9名，形成了一支爱岗敬业、严谨务实，结构合理的实验教师队伍。

实验中心非常重视青年教师的培养，坚持“传帮带”和试教制度，对于每位新来的年轻教师，由多位教学经验丰富的教师对其进行教学指导，年轻教师在通过试讲和试做实验后才开始独立教学。鼓励并创造条件支持青年教师进行学历进修或学术交流。骨干教师带领青年教师进行教研或科研，或指导青年教师申报课题和发表论文等等。

采取激励措施，调动中心教师积极开展教研教改和科学研究。4年多来中心教师取得了丰富、突出的教学成果与科研成果。 获广东省教学成果二等奖2项、校级教学成果奖4项；共承担省级教改课题7项，校级14项 ；获得广东省精品课程1门、广东省精品资源共享课程1门、校级精品课程2门、校级优质课程2门、 校级精品资源共享课程2门；发表教研论文25篇；出版实验教材3部；自行研制教学仪器9种95台套；承担科研项目46项(其中国家自然科学基金14项、广东省自然科学基金6项)，科研经费1 429.6万元；发表科研论文共106篇(其中SCI收录62篇，EI收录27篇)；获国家发明专利与实用新型专利共20项；获市厅级以上科研成果奖6项，其他获奖30人次。

3 改善实验室条件

实验中心目前仪器设备总值2 300多万元，3 800多台套。在省级实验教学示范中心建设期间,共投入1 200多万元用于实验仪器设备的购置，使中心的设备建设上了新台阶。每个基础实验仪器配20套，专业基础实验仪器配12套，专业实验仪器2～4套，即满足了教学需求又提高了仪器利用率。购置的仪器切合实际、层次合理，结合了教改情况，体现了先进性和前瞻性。还自主研制或改进了实验教学仪器95台套，如液体黏滞系数测定仪、磁滞回线测量仪、大功率LED特性测试仪、节能照明控制系统[5]、LED驱动电源实验仪、OLED实验仪、LED光强角度分布测试仪、太阳能光伏发电模拟实验系统等，这些自制或改进仪器经过学校设备处立项和验收，全部用在实验教学中，提高了教学质量和效果，部分仪器已被厂家生产推广。

实验中心用房也从狭小的实验室搬到新建的基础实验楼。新实验楼环境整洁舒适，布局科学合理：基础实验室有两个约350 m2的大室，大室分成多个实验区，同一实验区内摆放同一实验项目的仪器，实验区之间用玻璃墙相隔，由中轴走廊相连，教学管理方便。在玻璃隔墙下面设置仪器柜，实验室利用率得到提高。

实验中心建立了实验管理信息平台，实验室管理基本实现了信息化管理。自主开发了实验刷卡登录系统，可按实验项目、仪器设备学号等要求分别统计实验项目、仪器使用等信息，提高了管理效率。同时资产与设备管理处建立了“实验室综合管理系统”，实验仪器设备信息、低值易耗、实验项目及实验室开放信息、实验数据的上报、日常办公信息等都可通过网络进行管理，实现了实验室管理信息化，智能化。

4 结束语

实验中心经过全面的建设，已取得了一定的成绩，在实验课程体系、实验教学内容、开放实验教学、自制仪器等方面彰显自己的特色。中心的改革思路和成效得到同行专家的认可和好评，省内外许多兄弟院校前来考察和交流。但我们深知，示范中心建设是一项长期的、复杂的系统工程，中心将继续深入实验教学改革，创新教学模式，保持与时俱进，总结和借鉴兄弟院校建设的经验，努力把中心建设成真正具有示范与辐射作用、高层次的实验教学示范中心，为国家培养更多的创新人才。

[1]教育部.关于开展高等学校实验教学示范中心建设和评审工作的通知 (教高[2005]8号) [A].北京：教育部，2005.

[2] 张开洪.地方本科高校服务型教育体系的构建[J].现代教育管理,2009(1):52-54.

[3]李美亚,于国萍,王建波.物理实验教学示范中心建设的实践、问题与对策[J].实验技术与管理,2012,29(6):3-7.

[4] 肖利,刘惠莲,华中,等.创建省级物理实验教学示范中心,培养大学生实践创新能力[J].实验技术与管理,2010,27(2):94-96.

[5] 李斌，谭鹏，陈国杰，等.自制物理实验仪器的探索与实践[J].实验技术与管理,2013,30(6):46-49.

Exploration and Practice on Constructing the Provincial Demonstration Centre of Physics Experimental Teaching in Local Colleges and Universities

LI Bin, CHEN Guojie, TAN Peng, XIE Jiangning , ZHANG Louying, LI Na, ZHOU Youping, HUANG Yiqing

(Department of Science, Foshan University, Foshan 528000, China)

Based on the practice of the construction of a provincial physics experimental teaching at Foshan University, this paper presents the reform and construction in experimental teaching, experimental team, and laboratory conditions. It also displays the achievements of the demonstration center in the past and its perspectives in the future.

local university; demonstration center of physics experimental teaching; teaching reform; laboratory construction

2014-12-15；修改日期:2014-12-31

佛山科学技术学院精品资源共享课程“大学物理实验”“大学物理实验创新教学团队”“光源与照明专业实验”基金。

李 斌(1973-)，女，硕士，高级实验师,主要从事物理实验教学与研究。

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2015.06.045