新建物理實驗中心的建設規劃淺談

朱培玉 郭小建

摘要：大學物理實驗課程是所有理工科院校必須開設的公共基礎課程，本文歸納總結了新建物理實驗中心在規劃建設過程中的幾點體會。

關鍵詞：物理實驗；建設規劃；定位特色

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1671-0568（2013）35-0124-03

大學物理實驗課是高等理工科院校對學生進行科學實驗基本訓練的必修基礎課程，是本科生接受系統實驗方法和實驗技能訓練的開端，教育部高等學校物理基礎課程教學指導分委員會對高校開設大學物理實驗課提出了系統具體的基本要求。[1]物理實驗課覆蓋面廣，具有豐富的實驗思想、方法、手段，同時能提供綜合性很強的基本實驗技能訓練，是培養學生科學實驗能力、提高科學素質的重要基礎。它在培養學生嚴謹的治學態度、活躍的創新意識、理論聯系實際和適應科技發展的綜合應用能力等方面，具有其它實踐類課程不可替代的作用。大學物理實驗室是對學生進行實驗教學和實踐訓練的必備場所，高校對大學物理實驗室建設都很重視。新建本科院校如何以教育部高等學校非物理類專業物理基礎課程教學指導委員會關于“大學物理實驗課程基本要求”為目標，結合本校的辦學思想、人才培養目標，高質量地進行大學物理實驗室建設，快速完成從專科（高職）教育向本科教育的轉變，滿足本科專業的大學物理實驗課程教學基本要求，是關系新建本科院校發展的關鍵問題。

一、背景介紹

金陵科技學院（以下簡稱“我院”）大學物理實驗室是2008年底才開始籌建的，由于專科階段對學生基礎課程的要求是以“必須、夠用為度”，所以當時各個專科學校紛紛撤消大學物理教研室，大學物理的內容也被合并到相應專業課中進行教學。升本之后，我院非常重視基礎課的教學，及時成立了大學物理教研室，并投入了一定的人力物力，在新落成的實驗大樓成立了物理實驗中心，占地1100多平方米，設立了力、熱、光、電及近代綜合實驗室，基本滿足了目前的教學需要，在大家的努力下，我院已經圓滿開設了《大學物理實驗》課程。由于筆者有幸參加了物理實驗室建設規劃的整個過程，本文就軟硬件建設過程遇到的一些問題談談體會和想法。

二、建設過程

1.定位建設方案

我院的物理實驗中心是為工科非物理專業的學生服務的，因此在定位問題上應符合我院學生的特點，與學校的定位相一致。由于我院的定位是教學型應用性本科院校，所以物理實驗中心的定位就要突出“教學型應用性”的特點。這樣的定位主要通過硬件建設和教學理念來體現。為此我們調研了多所建設經驗豐富的老牌院校，多次到南京理工大學、南京航空航天大學、中國藥科大學等高校的物理實驗中心參觀學習，了解他們的物理實驗室現狀，從而把握物理實驗發展的趨勢。吸取成功的經驗，同時了解建設過程中應該避免的一些問題。

在前期調研的基礎上，根據物理實驗中心室的功能定位，初步擬訂好物理實驗建設項目。然后，學校組織邀請校外專家、教授來校論證、評估，廣泛聽取專家的意見并對建設方案進行修改。如，在全院來講，物理實驗中心扮演的還是基礎的角色，不可與各專業實驗室重復。另外，實驗項目的開設應與學校的專業特色相結合。為此，我們與各專業教研室進行了交流，讓他們提出希望開設的實驗項目。最后，在聽取了各方的意見后，考慮到我院專業偏重于力學和電學，把建設重點放在了力學和電學實驗室，同是也考慮到作為一個實驗中心的完整性和對學生素質教育的要求，還適量建設了熱學實驗室、光學實驗室以及綜合性實驗室。建成后的實驗中心可開設24個實驗項目，能夠滿足日常的教學需要。修改后的建設方案在學院組織的第二輪專家論證會上順利得到通過。

此外，具體的建設過程分為三個階段、分層次進行，這同樣是由學院的自身特點所決定的。因為，我院原先沒有物理實驗室，所有的設備都必須一次性購買，資金上有困難，而2009年之前，我院的大學物理實驗課只有32學時，所以第一階段的建設是為了滿足這32學時的教學需要。教育部課程指導委員會下發的《大學物理實驗課程基本要求》中規定，大學物理實驗課不得少于54學時，[1]為了滿足這個要求，學院組織我們到兄弟院校進行了調研，最后將這門課從2010年開始增加到48學時。據此，第二階段的建設仍然是為了滿足基本教學的需要。第三階段的建設，則是在繼續加強基礎物理實驗建設的同時，著重開發專題性實驗、綜合性、設計性實驗和近代物理實驗，進行物理實驗教學模式、教學方法及教學內容改革的研究，建成適合于我院培養應用型人才的、具有一定特色的物理實驗教學內容及教學體系。

2.凸顯特色

一個實驗中心的建設，除了滿足其基本的功能之外，還應有自身的特色。為了體現我院應用型的特色，我們建設了一個演示實驗室。演示實驗是最直觀的教學手段，它對于傳授物理基礎知識、培養學生的觀察能力和思維能力，都有不可忽視的作用。在實驗儀器、演示項目的設置問題上，既要考慮到體現學校的辦學水平，又要和學校的專業特色相結合，根據我院學生特色，規劃購置以力學、電磁學、光學為主要組成的演示實驗儀器，同時加強演示實驗儀器的自制，以解決資金不足和培養學生動手能力、創新能力的問題。我院物理演示實驗教學平臺可開設有茹科夫斯基轉椅、縱橫波演示儀、錐體上滾演示儀、三維磁場演示、手觸式蓄電池演示儀、熱力學第二定律演示儀、溫差電偶演示儀、記憶合金、魔球（等離子體放電的混沌現象）、偏振光演示儀等共64個項目，這些內容有些是與大學物理課堂相關的，有些在大學物理課堂并不能涉及，這樣，還可以通過演示實驗的開放拓寬學生的知識面。另外，物理演示實驗室還是為大學物理課堂教學服務的，在物理教學的課堂上，把涉及到的物理知識通過實驗演示給學生看，對提高學習興趣，加深對所講授內容的理解、啟迪學生思維、活躍課堂氣氛起到十分重要的作用。最后，演示實驗室還可以彌補學時的不足，我院的48學時和教育部要求的54學時還有一小段差距，通過開放演示實驗室來彌補這段不足，同時完成開放實驗的教學。[2]

3.編寫適合我院學生的教材

教學過程離不開教材，大學物理實驗這門獨立開設的課程有其特殊性，因為每所學校的實驗課開設的項目都要反映本校的特色，所以開設的實驗項目都不盡相同，這就不可能有統一的實驗教材可以直接拿來用，必須要求教師自己編寫符合本校特色的教材。首先，要求實驗教材能覆蓋本中心承擔的所有實驗教學項目，其次要充分體現自身特色。此外，除了紙質的教材，還應制作相配套的多媒體課件。

教材的編寫同樣要考慮到學生的特殊情況。我院大學物理實驗課的開設對象中幾乎一半是公辦學生，另一半是民辦學生，這些學生不在同一層次上。從專業特點上看，有幾乎一半是偏向于電學實驗的，有一部分則是偏向于力學實驗的，還有一小部分對光學實驗比較重視。教學是為學生服務的，面對不同層次、不同要求的學生，當然要區別對待，當然要進行分層次教學，以滿足所有學生的需要。因此，教材的編寫也必須分層次進行。[3]

我院把整個基礎物理實驗分為三個層次。第一層次是物理實驗基本知識，主要為基本量的測量、基本物理現象與規律的觀察和分析、基本儀器的使用、基本測量方法和實驗技能的訓練，以及不確定度的計算與分析，等等，包括實驗理論知識，長度的測量，等等。本層次級實驗臺階較低，有利于學生較快適應大學物理實驗的要求，這部分內容是所有學生學好大學物理實驗的基礎。第二層次為模塊化基本實驗，是物理實驗知識、能力、素質的基本訓練階段，這部分采用單元模塊的形式，分為力學單元、電學單元、光學單元和熱學單元，這樣便于針對不同專業的學生組織教學。第三層次是提高型實驗，包括綜合性、設計性、應用性實驗，此階段為提高性階段，主要培養學生綜合運用實驗方法和實驗儀器，來解決實際問題的能力，通過設計性實驗的訓練，進一步培養學生的實驗設計能力和創新素質，為提高科研能力奠定基礎。我院已經在南京大學出版社出版了《大學物理實驗》。

多媒體教學改變了傳統教學中粉筆加黑板的單一、呆板的表現形式，可以通過動畫模擬，把靜止的東西變成活動的東西，把抽象的知識形象化，從而激發學生的學習興趣，調動其主動學習的積極性。為此，我們制作了與文字教材相輔相成的多媒體課件，生動的動畫和仿真，把書本上的原理表達得栩栩如生，便于學生理解和接受，從而能夠順利地完成整個實驗。

4.建立適合我院的管理體制

實驗室是教學科研的重要場所，安全工作是實驗室基礎管理工作之一，做好實驗室的管理工作意義非凡。加強對實驗員、實驗教師及學生的安全管理意識，必須建立健全操作規程和防盜、防火、防事故管理等規章制度，制定出具體要求和措施，并張掛在明顯的地方，嚴格貫徹執行。[4]

先進的實驗儀器進校后，要充分發揮儀器設備的效益，提高教學資源的利用率，其中加強實驗室內部管理是重要保障。物理教研室既承擔大學物理的教學任務，又要完成大學物理實驗的教學，且人員較少，只有一名專職的實驗室管理維修人員，怎樣管理好實驗中心就顯得尤為重要。在這特定的條件下，筆者認為，每個上課的教師就要多負幾分責任。首先，對學生要加強管理，在每個實驗室張貼嚴格制定好的規章制度，每次實驗學生必須按座位簽到，盡量降低由于錯誤操作所導致的儀器損壞。如果情況發生了，應及時登記并進行賠償。其次，對一些易損耗的配件要提前備貨，以避免因為儀器的損壞影響正常的教學。

實驗室建設是一項長久而復雜的工作，需要與時俱進。以上僅僅是筆者在建設過程中不成熟的體會和想法，在今后的教學過程中將不斷尋找新問題，并及時解決。

參考文獻：

[1]霍劍青.大學物理實驗課程教學基本要求的指導思想和內容解讀[J].物理與工程，2007，17，（1）.

[2]劉竹琴，白澤生.物理實驗開放式教學調研與初探[J].實驗室研究與探索，2008，27，（6）.

[3]楊雪峰等.基礎物理實驗教學示范中心教材編寫的思考[J].實驗室研究與探索，2007，26（5）.

[4]劉國慶，周晶.大學物理實驗室管理探討[J].白城師范學院學報，2012，26（3）.