|
一、物理实验教学的背景与现状
国家科技“十一五”发展规划中明确提出把中国建设成一个创新性的国家，培养具有创新和开拓型人才成为高校教学的主要目标。著名物理学家冯端院士指出“实验可以引人入胜，启发学生独立解决问题，培养他们的创造思维”，点出了实验在培养人才上的特殊作用。国外大学物理实验值得借鉴，他们在基础物理实验中提倡学生的自主、讨论、探索，而在近代物理实验中体现实验设备与科研接轨，实验项目与学校的研究特色和科学前沿接轨，培养的学生在以后工作中原创成果较多。我们传统的实验教学重视基础能力的培养，但学生基本上是被动地完成实验项目，较难达到独立、综合并有所创新的培养高度。针对这一问题，南京大学物理实验教学中心首先在物理实验教学体系上提出了改革，突出创新意识和能力的培养，给学生充分自主实验的空间，新体系建立了将一批科研一线的教授引进物理实验教学的机制，大幅度提高了课程的教学水平。实验中心在国内率先进行了将近十年的实践探索，取得了一系列显著的教学成果。
二、物理实验教学新模式
依托强大的学科和师资优势，近年来物理实验中心提出“激发兴趣、夯实基础、引导创新、全面培养”作为物理实验教学指导思想，以学生为本，强化学生科学态度、创新意识和研究素质的培养。为此物理实验教学中心整合开设的6门实验课程，包括“大学物理实验1、2、3”，“近代物理实验1、2”，“近代物理研究性实验”，提出了四个阶段物理实验教学的新体系: “基本实验能力的培养�科研与创新意识的培养�实验综合能力培养�科研与创新能力培养”。在实验课的指导上，突出“严”、“放”、“带”。“严”就是打基础，在低年级学生做实验时培养学风端正、思维严谨、操作规范、技能扎实的基本素养，接受科学思想和研究方法的严格训练。“放”是指对高一级学生给予较多的自由空间，引导学生主动探索、以科研的方式进行实验。“带”主要是请一批高水平的学术骨干教师指导实验课题研究，通过身传言教把学生逐步带入科学研究殿堂。
新实验体系核心是两部分：
1. 科研与创新意识的培养阶段――学生主导型研究性物理实验
通过改革“大学物理实验3”的教学方法，在低年级，增加以学生创新意识和研究能力为内容的大学物理实验，提出学生主导型研究性物理实验的模式。具体做法是让学生处于实验主导地位，包含文献、资料查阅，实验课题的提出，实验设备条件的准备，实验方案的设计，实验论文的写作以及论文的交流和答辩。使学生通过本课程获得一整套的科学研究方法的训练，从而培养学生创新和研究的意识。在该课程，教师主要把握三个要点：开放、指导、考核。
开放：内容开放：原“大学物理实验3”有实验项目、实验仪器作为基本实验条件，学生自己提出实验课题。时间开放：学生在规定时间或在实验设备闲置时都可以进行实验。空间开放：学生完成实验研究不限于本实验室，可以在学生自主实验室或去科研组等合作完成实验课题。
指导：该课程有一支由教授领衔组成的有学术背景，熟悉科学研究方法的主讲教师队伍，同时由特聘教授、杰出青年基金获得者等组成教授实验指导平台，定期参与实验指导。学生的课题可以是全新的，教授们利用自己的科研经验给出建议、看法，引导学生领会科学研究的真谛。
考核：采用课程论文答辩，邀请各专业教授和副教授以及实验指导教师组成考核小组，进行综合评分。
2. 科研与创新能力培养阶段――学生实际科学研究训练
在高年级，倡导实际科学研究训练，把实验课程延伸到科研实验室。近代物理实验项目整合了中级物理实验和物理专门化实验，近年新开独创性实验20多项，其内容反映现代科技发展的新成果。同时结合物理系科研成果建立起具有南京大学特色的四大系列实验，为学生进入科研实验室做好铺垫。近代物理研究性设计性实验课程利用节假日和短学期，让学生去科研实验室，进行的研究性设计性实验选题均来自教师正在进行的科研或技术开发项目，每年10个科研组开出70余个课题供学生选择。指导教师由各个科研课题组教授、副教授担任，他们的言传身教能让学生在本科学习阶段就接触到真正的科研。
三、取得了显著成果
1、教学成果：2007年“以培养学生创新意识和研究能力的新物理实验教学体系探索与实践”获江苏省教学成果特等奖。2006年“大学物理实验”被评为国家级精品课程。2005年入选国家级基础实验教学示范中心。2002年 “近代物理实验”入选教育部基地名牌课程。1997年“近代物理实验”获江苏省教学成果一等奖。
2、先进的教学理念： A.“建立了以培养创新人才为目标的实验教学新体系”(2006年《实验室研究与探索》)，该教学模式体现了基础（基本）――创新――基础（综合性）――创新，波浪式前进、螺旋式上升的过程。B.“大学物理实验的简化与深化”的理念(2007年《物理实验》)。该思想主要指在现有的物理实验设备和教学的基础上，如何通过一些易取得的材料，让学生进行实验的相关探索和延拓，将原来比较单一的实验开展成多层次多目的的实验项目。培养学生设计实验的能力。C. “以学生为主导实验教学方式，让学生创新能力在探索中提高” (2005年《物理实验》)。该想法是针对学生有一定实验知识、技能积累后，在必修的实验课中，通过一定条件、措施（包含高水平实验指导教师、设备、少量经费，让学生提出实验课题并自主完成，最后进行论文答辩）完成一个科研和创新活动的过程训练。D.近代物理提出“浓缩传统的八大技术，加强基础，追踪科技发展，以培养学生进取能力为主”的教学思想。首创研究性系列性实验，追踪科技发展，加强学生科研能力的培养。
3、教材成果：出版涵盖物理实验课程的各个阶段实验教材4本，近代物理实验建立了一整套包括《近代物理实验》一书的印刷版、网络版、电子书、示教光盘、多媒体课件、教学指导书、网上题库，仪器原理和使用手册、仪器原理和使用手册电子版在内的立体化系列教材。发表实验教学改革和实验技术方面论文30篇，自己开发实验项目获奖和专利超过20项。
4、学生成果：以“大学物理实验3”课程论文为来源，学生以第一作者在中国物理学会主办的核心期刊《大学物理》《物理实验》等发表论文46篇，其中《物理实验》近几年基本上每两期中就有南大学生的一篇。06年尤亦庄、王晓翰同学的课程论文：“牛顿环近心受抑全反射的研究”发表在美国 Am. J. Phys. (76) 3, March 2008，并登载为封面故事，并且在第五届全国高等学校物理实验教学研讨会举办的四年一次的全国物理基地论文评比中得到评委高度评价，高立模教授赞扬他在普通物理实验的仪器上做出如此结果真是漂亮，获得教学类一等奖（第一名）。近年来学生一共在省级以上大学生创新竞赛和论文评比中获得各种奖49项，其中特等奖有8项。学生专利8项，由实验课内容发展起来的大学生创新计划国家级，省级创新计划11项，占物理方向项目的50％。
学生参与科研，在导师指导下，完成实验课题200项，发表论文近100篇，其中在PRL、Appl.Phys. Lett.、Phys.Rev.等国际杂志上发表论文70余篇。占物理系在读本科生发表论文的45%。
|
