新建物理實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)課程是所有理工科院校必須開(kāi)設(shè)的公共基礎(chǔ)課程，本文歸納總結(jié)了新建物理實(shí)驗(yàn)中心在規(guī)劃建設(shè)過(guò)程中的幾點(diǎn)體會(huì)。

關(guān)鍵詞：物理實(shí)驗(yàn)；建設(shè)規(guī)劃；定位特色

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

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課是高等理工科院校對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)基本訓(xùn)練的必修基礎(chǔ)課程，是本科生接受系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練的開(kāi)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(huì)對(duì)高校開(kāi)設(shè)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課提出了系統(tǒng)具體的基本要求。[1]物理實(shí)驗(yàn)課覆蓋面廣，具有豐富的實(shí)驗(yàn)思想、方法、手段，同時(shí)能提供綜合性很強(qiáng)的基本實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、提高科學(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(shí)、理論聯(lián)系實(shí)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(shí)踐類課程不可替代的作用。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室是對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)踐訓(xùn)練的必備場(chǎng)所，高校對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)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(huì)關(guān)于“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室建設(shè)，快速完成從?？疲ǜ呗殻┙逃虮究平逃霓D(zhuǎn)變，滿足本科專業(yè)的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)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(wèn)題。

一、背景介紹

金陵科技學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱“我院”）大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室是2008年底才開(kāi)始籌建的，由于專科階段對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)課程的要求是以“必須、夠用為度”，所以當(dāng)時(shí)各個(gè)?？茖W(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(shí)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(shí)驗(yàn)大樓成立了物理實(shí)驗(yàn)中心，占地1100多平方米，設(shè)立了力、熱、光、電及近代綜合實(shí)驗(yàn)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(kāi)設(shè)了《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》課程。由于筆者有幸參加了物理實(shí)驗(yàn)室建設(shè)規(guī)劃的整個(gè)過(guò)程，本文就軟硬件建設(shè)過(guò)程遇到的一些問(wèn)題談?wù)勼w會(huì)和想法。

二、建設(shè)過(guò)程

1.定位建設(shè)方案

我院的物理實(shí)驗(yàn)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(wèn)題上應(yīng)符合我院學(xué)生的特點(diǎn)，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(shí)驗(yàn)中心的定位就要突出“教學(xué)型應(yīng)用性”的特點(diǎn)。這樣的定位主要通過(guò)硬件建設(shè)和教學(xué)理念來(lái)體現(xiàn)。為此我們調(diào)研了多所建設(shè)經(jīng)驗(yàn)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(guó)藥科大學(xué)等高校的物理實(shí)驗(yàn)中心參觀學(xué)習(xí)，了解他們的物理實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)狀，從而把握物理實(shí)驗(yàn)發(fā)展的趨勢(shì)。吸取成功的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)了解建設(shè)過(guò)程中應(yīng)該避免的一些問(wèn)題。

在前期調(diào)研的基礎(chǔ)上，根據(jù)物理實(shí)驗(yàn)中心室的功能定位，初步擬訂好物理實(shí)驗(yàn)建設(shè)項(xiàng)目。然后，學(xué)校組織邀請(qǐng)校外專家、教授來(lái)校論證、評(píng)估，廣泛聽(tīng)取專家的意見(jiàn)并對(duì)建設(shè)方案進(jìn)行修改。如，在全院來(lái)講，物理實(shí)驗(yàn)中心扮演的還是基礎(chǔ)的角色，不可與各專業(yè)實(shí)驗(yàn)室重復(fù)。另外，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開(kāi)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(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。最后，在聽(tīng)取了各方的意見(jiàn)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(diǎn)放在了力學(xué)和電學(xué)實(shí)驗(yàn)室，同是也考慮到作為一個(gè)實(shí)驗(yàn)中心的完整性和對(duì)學(xué)生素質(zhì)教育的要求，還適量建設(shè)了熱學(xué)實(shí)驗(yàn)室、光學(xué)實(shí)驗(yàn)室以及綜合性實(shí)驗(yàn)室。建成后的實(shí)驗(yàn)中心可開(kāi)設(shè)24個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)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(huì)上順利得到通過(guò)。

此外，具體的建設(shè)過(guò)程分為三個(gè)階段、分層次進(jìn)行，這同樣是由學(xué)院的自身特點(diǎn)所決定的。因?yàn)?，我院原先沒(méi)有物理實(shí)驗(yàn)室，所有的設(shè)備都必須一次性購(gòu)買，資金上有困難，而2009年之前，我院的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課只有32學(xué)時(shí)，所以第一階段的建設(shè)是為了滿足這32學(xué)時(shí)的教學(xué)需要。教育部課程指導(dǎo)委員會(huì)下發(fā)的《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程基本要求》中規(guī)定，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課不得少于54學(xué)時(shí)，[1]為了滿足這個(gè)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(kāi)始增加到48學(xué)時(shí)。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(qiáng)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)建設(shè)的同時(shí)，著重開(kāi)發(fā)專題性實(shí)驗(yàn)、綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和近代物理實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)體系。

2.凸顯特色

一個(gè)實(shí)驗(yàn)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(gè)演示實(shí)驗(yàn)室。演示實(shí)驗(yàn)是最直觀的教學(xué)手段，它對(duì)于傳授物理基礎(chǔ)知識(shí)、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(shí)驗(yàn)儀器、演示項(xiàng)目的設(shè)置問(wèn)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(gòu)置以力學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)為主要組成的演示實(shí)驗(yàn)儀器，同時(shí)加強(qiáng)演示實(shí)驗(yàn)儀器的自制，以解決資金不足和培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力的問(wèn)題。我院物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)可開(kāi)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(chǎng)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(gè)項(xiàng)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(guò)演示實(shí)驗(yàn)的開(kāi)放拓寬學(xué)生的知識(shí)面。另外，物理演示實(shí)驗(yàn)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(shí)通過(guò)實(shí)驗(yàn)演示給學(xué)生看，對(duì)提高學(xué)習(xí)興趣，加深對(duì)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(shí)驗(yàn)室還可以彌補(bǔ)學(xué)時(shí)的不足，我院的48學(xué)時(shí)和教育部要求的54學(xué)時(shí)還有一小段差距，通過(guò)開(kāi)放演示實(shí)驗(yàn)室來(lái)彌補(bǔ)這段不足，同時(shí)完成開(kāi)放實(shí)驗(yàn)的教學(xué)。[2]

3.編寫適合我院學(xué)生的教材

教學(xué)過(guò)程離不開(kāi)教材，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)這門獨(dú)立開(kāi)設(shè)的課程有其特殊性，因?yàn)槊克鶎W(xué)校的實(shí)驗(yàn)課開(kāi)設(shè)的項(xiàng)目都要反映本校的特色，所以開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都不盡相同，這就不可能有統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)教材可以直接拿來(lái)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(shí)驗(yàn)教材能覆蓋本中心承擔(dān)的所有實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)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(shí)驗(yàn)課的開(kāi)設(shè)對(duì)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(diǎn)上看，有幾乎一半是偏向于電學(xué)實(shí)驗(yàn)的，有一部分則是偏向于力學(xué)實(shí)驗(yàn)的，還有一小部分對(duì)光學(xué)實(shí)驗(yàn)比較重視。教學(xué)是為學(xué)生服務(wù)的，面對(duì)不同層次、不同要求的學(xué)生，當(dāng)然要區(qū)別對(duì)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(gè)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)分為三個(gè)層次。第一層次是物理實(shí)驗(yàn)基本知識(shí)，主要為基本量的測(cè)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(cè)量方法和實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練，以及不確定度的計(jì)算與分析，等等，包括實(shí)驗(yàn)理論知識(shí)，長(zhǎng)度的測(cè)量，等等。本層次級(jí)實(shí)驗(yàn)臺(tái)階較低，有利于學(xué)生較快適應(yīng)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的要求，這部分內(nèi)容是所有學(xué)生學(xué)好大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。第二層次為模塊化基本實(shí)驗(yàn)，是物理實(shí)驗(yàn)知識(shí)、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(duì)不同專業(yè)的學(xué)生組織教學(xué)。第三層次是提高型實(shí)驗(yàn)，包括綜合性、設(shè)計(jì)性、應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)，此階段為提高性階段，主要培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)儀器，來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，通過(guò)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)》。

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(guò)動(dòng)畫(huà)模擬，把靜止的東西變成活動(dòng)的東西，把抽象的知識(shí)形象化，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)其主動(dòng)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(dòng)的動(dòng)畫(huà)和仿真，把書(shū)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(gè)實(shí)驗(yàn)。

4.建立適合我院的管理體制

實(shí)驗(yàn)室是教學(xué)科研的重要場(chǎng)所，安全工作是實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)管理工作之一，做好實(shí)驗(yàn)室的管理工作意義非凡。加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)員、實(shí)驗(yàn)教師及學(xué)生的安全管理意識(shí)，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(shí)驗(yàn)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(qiáng)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)的教學(xué)，且人員較少，只有一名專職的實(shí)驗(yàn)室管理維修人員，怎樣管理好實(shí)驗(yàn)中心就顯得尤為重要。在這特定的條件下，筆者認(rèn)為，每個(gè)上課的教師就要多負(fù)幾分責(zé)任。首先，對(duì)學(xué)生要加強(qiáng)管理，在每個(gè)實(shí)驗(yàn)室張貼嚴(yán)格制定好的規(guī)章制度，每次實(shí)驗(yàn)學(xué)生必須按座位簽到，盡量降低由于錯(cuò)誤操作所導(dǎo)致的儀器損壞。如果情況發(fā)生了，應(yīng)及時(shí)登記并進(jìn)行賠償。其次，對(duì)一些易損耗的配件要提前備貨，以避免因?yàn)閮x器的損壞影響正常的教學(xué)。

實(shí)驗(yàn)室建設(shè)是一項(xiàng)長(zhǎng)久而復(fù)雜的工作，需要與時(shí)俱進(jìn)。以上僅僅是筆者在建設(shè)過(guò)程中不成熟的體會(huì)和想法，在今后的教學(xué)過(guò)程中將不斷尋找新問(wèn)題，并及時(shí)解決。

參考文獻(xiàn)：

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