新建物理實驗中心的建設(shè)規(guī)劃淺談

朱培玉 郭小建

摘要：大學(xué)物理實驗課程是所有理工科院校必須開設(shè)的公共基礎(chǔ)課程，本文歸納總結(jié)了新建物理實驗中心在規(guī)劃建設(shè)過程中的幾點體會。

關(guān)鍵詞：物理實驗；建設(shè)規(guī)劃；定位特色

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

大學(xué)物理實驗課是高等理工科院校對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實驗基本訓(xùn)練的必修基礎(chǔ)課程，是本科生接受系統(tǒng)實驗方法和實驗技能訓(xùn)練的開端，教育部高等學(xué)校物理基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會對高校開設(shè)大學(xué)物理實驗課提出了系統(tǒng)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(xùn)練，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實驗?zāi)芰Α⑻岣呖茖W(xué)素質(zhì)的重要基礎(chǔ)。它在培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、活躍的創(chuàng)新意識、理論聯(lián)系實際和適應(yīng)科技發(fā)展的綜合應(yīng)用能力等方面，具有其它實踐類課程不可替代的作用。大學(xué)物理實驗室是對學(xué)生進(jìn)行實驗教學(xué)和實踐訓(xùn)練的必備場所，高校對大學(xué)物理實驗室建設(shè)都很重視。新建本科院校如何以教育部高等學(xué)校非物理類專業(yè)物理基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會關(guān)于“大學(xué)物理實驗課程基本要求”為目標(biāo)，結(jié)合本校的辦學(xué)思想、人才培養(yǎng)目標(biāo)，高質(zhì)量地進(jìn)行大學(xué)物理實驗室建設(shè)，快速完成從專科（高職）教育向本科教育的轉(zhuǎn)變，滿足本科專業(yè)的大學(xué)物理實驗課程教學(xué)基本要求，是關(guān)系新建本科院校發(fā)展的關(guān)鍵問題。

一、背景介紹

金陵科技學(xué)院（以下簡稱“我院”）大學(xué)物理實驗室是2008年底才開始籌建的，由于專科階段對學(xué)生基礎(chǔ)課程的要求是以“必須、夠用為度”，所以當(dāng)時各個專科學(xué)校紛紛撤消大學(xué)物理教研室，大學(xué)物理的內(nèi)容也被合并到相應(yīng)專業(yè)課中進(jìn)行教學(xué)。升本之后，我院非常重視基礎(chǔ)課的教學(xué)，及時成立了大學(xué)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(shè)立了力、熱、光、電及近代綜合實驗室，基本滿足了目前的教學(xué)需要，在大家的努力下，我院已經(jīng)圓滿開設(shè)了《大學(xué)物理實驗》課程。由于筆者有幸參加了物理實驗室建設(shè)規(guī)劃的整個過程，本文就軟硬件建設(shè)過程遇到的一些問題談?wù)勼w會和想法。

二、建設(shè)過程

1.定位建設(shè)方案

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

在前期調(diào)研的基礎(chǔ)上，根據(jù)物理實驗中心室的功能定位，初步擬訂好物理實驗建設(shè)項目。然后，學(xué)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(shè)方案進(jìn)行修改。如，在全院來講，物理實驗中心扮演的還是基礎(chǔ)的角色，不可與各專業(yè)實驗室重復(fù)。另外，實驗項目的開設(shè)應(yīng)與學(xué)校的專業(yè)特色相結(jié)合。為此，我們與各專業(yè)教研室進(jìn)行了交流，讓他們提出希望開設(shè)的實驗項目。最后，在聽取了各方的意見后，考慮到我院專業(yè)偏重于力學(xué)和電學(xué)，把建設(shè)重點放在了力學(xué)和電學(xué)實驗室，同是也考慮到作為一個實驗中心的完整性和對學(xué)生素質(zhì)教育的要求，還適量建設(shè)了熱學(xué)實驗室、光學(xué)實驗室以及綜合性實驗室。建成后的實驗中心可開設(shè)24個實驗項目，能夠滿足日常的教學(xué)需要。修改后的建設(shè)方案在學(xué)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(shè)過程分為三個階段、分層次進(jìn)行，這同樣是由學(xué)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(shè)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(xué)物理實驗課只有32學(xué)時，所以第一階段的建設(shè)是為了滿足這32學(xué)時的教學(xué)需要。教育部課程指導(dǎo)委員會下發(fā)的《大學(xué)物理實驗課程基本要求》中規(guī)定，大學(xué)物理實驗課不得少于54學(xué)時，[1]為了滿足這個要求，學(xué)院組織我們到兄弟院校進(jìn)行了調(diào)研，最后將這門課從2010年開始增加到48學(xué)時。據(jù)此，第二階段的建設(shè)仍然是為了滿足基本教學(xué)的需要。第三階段的建設(shè)，則是在繼續(xù)加強基礎(chǔ)物理實驗建設(shè)的同時，著重開發(fā)專題性實驗、綜合性、設(shè)計性實驗和近代物理實驗，進(jìn)行物理實驗教學(xué)模式、教學(xué)方法及教學(xué)內(nèi)容改革的研究，建成適合于我院培養(yǎng)應(yīng)用型人才的、具有一定特色的物理實驗教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)體系。

2.凸顯特色

一個實驗中心的建設(shè)，除了滿足其基本的功能之外，還應(yīng)有自身的特色。為了體現(xiàn)我院應(yīng)用型的特色，我們建設(shè)了一個演示實驗室。演示實驗是最直觀的教學(xué)手段，它對于傳授物理基礎(chǔ)知識、培養(yǎng)學(xué)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(shè)置問題上，既要考慮到體現(xiàn)學(xué)校的辦學(xué)水平，又要和學(xué)校的專業(yè)特色相結(jié)合，根據(jù)我院學(xué)生特色，規(guī)劃購置以力學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)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(yǎng)學(xué)生動手能力、創(chuàng)新能力的問題。我院物理演示實驗教學(xué)平臺可開設(shè)有茹科夫斯基轉(zhuǎn)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(xué)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(xiàn)象）、偏振光演示儀等共64個項目，這些內(nèi)容有些是與大學(xué)物理課堂相關(guān)的，有些在大學(xué)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(xué)生的知識面。另外，物理演示實驗室還是為大學(xué)物理課堂教學(xué)服務(wù)的，在物理教學(xué)的課堂上，把涉及到的物理知識通過實驗演示給學(xué)生看，對提高學(xué)習(xí)興趣，加深對所講授內(nèi)容的理解、啟迪學(xué)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(xué)時的不足，我院的48學(xué)時和教育部要求的54學(xué)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(xué)。[2]

3.編寫適合我院學(xué)生的教材

教學(xué)過程離不開教材，大學(xué)物理實驗這門獨立開設(shè)的課程有其特殊性，因為每所學(xué)校的實驗課開設(shè)的項目都要反映本校的特色，所以開設(shè)的實驗項目都不盡相同，這就不可能有統(tǒng)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(dān)的所有實驗教學(xué)項目，其次要充分體現(xiàn)自身特色。此外，除了紙質(zhì)的教材，還應(yīng)制作相配套的多媒體課件。

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

我院把整個基礎(chǔ)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(xiàn)象與規(guī)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(xùn)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(xué)生較快適應(yīng)大學(xué)物理實驗的要求，這部分內(nèi)容是所有學(xué)生學(xué)好大學(xué)物理實驗的基礎(chǔ)。第二層次為模塊化基本實驗，是物理實驗知識、能力、素質(zhì)的基本訓(xùn)練階段，這部分采用單元模塊的形式，分為力學(xué)單元、電學(xué)單元、光學(xué)單元和熱學(xué)單元，這樣便于針對不同專業(yè)的學(xué)生組織教學(xué)。第三層次是提高型實驗，包括綜合性、設(shè)計性、應(yīng)用性實驗，此階段為提高性階段，主要培養(yǎng)學(xué)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(shè)計性實驗的訓(xùn)練，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的實驗設(shè)計能力和創(chuàng)新素質(zhì)，為提高科研能力奠定基礎(chǔ)。我院已經(jīng)在南京大學(xué)出版社出版了《大學(xué)物理實驗》。

多媒體教學(xué)改變了傳統(tǒng)教學(xué)中粉筆加黑板的單一、呆板的表現(xiàn)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(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動其主動學(xué)習(xí)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(dá)得栩栩如生，便于學(xué)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(xué)科研的重要場所，安全工作是實驗室基礎(chǔ)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(xué)生的安全管理意識，必須建立健全操作規(guī)程和防盜、防火、防事故管理等規(guī)章制度，制定出具體要求和措施，并張掛在明顯的地方，嚴(yán)格貫徹執(zhí)行。[4]

先進(jìn)的實驗儀器進(jìn)校后，要充分發(fā)揮儀器設(shè)備的效益，提高教學(xué)資源的利用率，其中加強實驗室內(nèi)部管理是重要保障。物理教研室既承擔(dān)大學(xué)物理的教學(xué)任務(wù)，又要完成大學(xué)物理實驗的教學(xué)，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(rèn)為，每個上課的教師就要多負(fù)幾分責(zé)任。首先，對學(xué)生要加強管理，在每個實驗室張貼嚴(yán)格制定好的規(guī)章制度，每次實驗學(xué)生必須按座位簽到，盡量降低由于錯誤操作所導(dǎo)致的儀器損壞。如果情況發(fā)生了，應(yīng)及時登記并進(jìn)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(xué)。

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

參考文獻(xiàn)：

[1]霍劍青.大學(xué)物理實驗課程教學(xué)基本要求的指導(dǎo)思想和內(nèi)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(xué)調(diào)研與初探[J].實驗室研究與探索，2008，27，（6）.

[3]楊雪峰等.基礎(chǔ)物理實驗教學(xué)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(xué)物理實驗室管理探討[J].白城師范學(xué)院學(xué)報，2012，26（3）.