科研實驗的方式和方法在物理實驗教學中的應用

(山東大學 物理實驗教學中心)

科研實驗的方式和方法在物理實驗教學中的應用

(山東大學 物理實驗教學中心)

1 主要內容

物理開放實驗包含2個實驗項目，分別是“磁光克爾效應”和“X射線衍射原理及實驗”. 這2個實驗是科學研究中經常用到的：磁光克爾效應經常用于薄膜磁性的測量，X射線衍射實驗經常用于測量物質的晶體結構.

針對這2個實驗，實驗教師嘗試以科研實驗的方式方法訓練學生：要求學生實驗前預習相關實驗背景知識，準備預習報告，在實驗前以討論方式檢查預習效果；在實驗教學過程中，以師生討論為主，不以講解和示范為主，不受實驗課時限制，直到學生“做會”為止. 學生認為自己的實驗“做會”后，向實驗教師報告實驗完成，然后教師通過實驗測試問題當場考核，考核不通過，繼續做實驗；考核合格后，才允許學生準備后期的實驗報告. 每個實驗要用5周的時間完成，每周至少有一下午時間做實驗，直至學生徹底掌握為止.

為配合實驗教學工作順利開展，還安排研究生作為助教，隨時發現并糾正學生實驗中的細節錯誤. 因為對于大多數本科實驗，多個實驗細節錯誤通常不影響實驗結果；但是對于真正的科研實驗，其中的任何細節錯誤都可能讓整個實驗徹底失敗. 因此，關注每個實驗細節，在細微之處發現新物理現象，是本科生需要具備的重要科研素質之一，而通常的本科實驗卻忽視了這一點.

每個實驗的最后一節課作為專門的實驗討論

課，實驗教師和學生對實驗過程中出現的問題、現象進行深入的討論. 討論課首先由學生提出問題，學生自由討論；如果學生的觀點不能達成一致，最后由教師總結歸納最可能的答案.

2 創新點

將科研實驗的方式方法引入本科實驗教學，以討論代替示范，以學生自主學習代替單純教學，以課堂現場檢查討論輔助傳統實驗報告，不以“做完”實驗為時間節點，真正讓學生“做會”實驗. 這充分體現了“實驗是學生做會的，不是教師講會的”實驗教學理念.

3 主要成效

將科研實驗方法引入本科實驗教學，激發了學生自主學習的熱情，學生對實驗內容表現出濃厚的興趣. 該教學模式也促進了師生之間的交流和互動，課堂討論貫穿整個實驗教學過程. 學生們都能對2項實驗內容有很好的掌握，其實驗理論知識和實驗操作能力能夠直接為學院科研實驗測試樣品，提供數據分析. 參加實驗的本科生多數考上或免試推薦了研究生，其科研實驗的水平明顯高于沒參加科研實驗訓練的學生，特別是通過團隊合作與討論，發現問題、分析問題、解決問題的能力得到了提高.

(執筆：顏世申)