基礎物理實驗的教學模式與改革探索

基礎物理實驗的教學模式與改革探索

北京大學基礎物理實驗教學中心張朝暉

第六屆全國高等學校物理實驗教學研討會，2010年8月14-19日，西安

回顧歷史審視現(xiàn)實明確定位加快建設迎接挑戰(zhàn)歷史的回顧這是一本由沈克琦、趙凱華兩位先生于2003年為紀念北大物理九十周年而作的史料匯編。京師大學堂北京大學西南聯(lián)大新北京大學：院系調(diào)整（1952）穩(wěn)定發(fā)展（1952-1957）八年動蕩（1958-1966）十年浩劫（1966-1976）平穩(wěn)發(fā)展（1977-2001）物理學院成立（2001-

）歷史的回顧：實驗教學的傳統(tǒng)京師大學堂時期設有物理課，并有物理實驗。1912年更名北京大學，1913年設科立門，始建物理學門。物理實驗：預科2年，2學時/周；本科3年，3學時/周。1919年廢科設系，始有物理系之稱，到1925年力學實驗20個、聲學3個、熱學10個、光學14個、電學22個，共69個。1930年停辦預科，籌辦研究科，北大物理系的課程進一步向更高層次發(fā)展：普物實驗3學分、電磁學實驗3學分、光學實驗3學分、無線電學及實驗9學分、近代物理及實驗9學分。1937-1946西南聯(lián)大期間，普物、電磁、光學、無線電實驗每周一次，近代實驗6個。1946-1952與西南聯(lián)大時類似。1952

年，學習蘇聯(lián)，在系下面設立“教學研究室”，實驗教學歸屬普通物理教研室1987年，大普物教研室一分為三：普物教研室，普物實驗教研室，近物實驗教研室。1999年，普物實驗教研室、近代物理教研室和各專門化實驗室合并成立基礎物理實驗教學中心。2001年，物理學院成立，專業(yè)教研室合并成以研究為中心的系、所。歷史的回顧：實驗教學的組織形式引導學生用實驗方法研究物理學，獨立的物理實驗教學體系，穩(wěn)定的物理實驗教學隊伍，強調(diào)基本知識、基本技能和基本方法的訓練，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，加強基礎，循序漸進，因材施教，全面提高。歷史的回顧：實驗教學的理念與方針放棄以“教學”構建大學的傳統(tǒng)模式，各種教研室消失。堅定以“科研”構建大學的現(xiàn)代理念，各種研究機構成立?？茖W研究成為“立校之本”,“立院之本”,“立系之本”,并且也成為“立人之本”。大學正朝著研究院的方向快速發(fā)展，基礎課教學正在成為大學的“副業(yè)”，甚至成為教員的“負擔”?，F(xiàn)實的思考：科學研究成為大學發(fā)展的主旋律科研和人才培養(yǎng)是大學的基本任務，創(chuàng)建一流大學應該包括科研引領教學的機制。在中國，大學的科研規(guī)模小，歷史短，水平不夠高，還沒有形成科研引領教學的自覺意識和運行機制。在中國，目前的科研具有濃厚的功利色彩，科研對教學的沖擊常常大于它對教學的促進。加強基礎課教學？實際上是人們并不愿意認真面對的問題?，F(xiàn)實的思考：科研引領教學是一個亟待解決的問題第一課堂：基礎類實驗課程，包括“普通物理實驗”和“近代物理實驗”，兩門面向廣大學生的主干基礎課。第二課堂：研究類實驗課程，包括“綜合物理實驗”和“模塊化大實驗”，兩門面向優(yōu)秀學生的選修課。第三課堂：研究型創(chuàng)新實驗教學平臺，教員主導，承擔面向本科生的科研項目。探索教學研一體化的教學模式堅持課程的基礎性定位，貫徹“加強基礎、循序漸進、因材施教、全面提高”的教學方針，上好普通物理實驗和近代物理實驗課。保持課程的相對獨立性，引導學生用實驗的方法研究物理學，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。以現(xiàn)代科學技術的發(fā)展為背景，優(yōu)化物理實驗課，堅決淘汰已過時的內(nèi)容、方法和手段，適時地把先進的科學技術元素引入到基礎物理實驗的教學中來。研究和鼓勵創(chuàng)新性的基礎物理實驗教學，發(fā)揮教員個人的學術張力，激發(fā)和培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。優(yōu)化第一課堂：普通與近代物理實驗強化第二課堂：研究性綜合物理實驗突出因材施教，強化個性化的教學模式，在寬松自由的氛圍中，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學有余力學生的自主探索和研究的學習能力。綜合物理實驗模塊化大實驗自由選題綜合研究探索未知學做科研不設教材將教員的“教”、學生的“學”和雙方共同的“研”結(jié)合起來，探索“教學研”一體化的實驗教學新模式?；诮虇T個人的科研背景，基本建成和正在建的平臺有：

馮慶榮：混合物理化學氣相沉積技術及應用

周路群：顆粒物質(zhì)的物理與實驗

劉春玲：光的力學效應及應用

楊

景：表面等離子激元的物理與實驗

荀

坤：周期性弦鏈振動系統(tǒng)的物理與實驗

季

航：微流物理及芯片實驗

廖惠敏：非線性物理與實驗

張朝暉：納米科技中的探針成像技術及應用

發(fā)展第三課堂：

研究型創(chuàng)新實驗教學平臺優(yōu)化研究型創(chuàng)新實驗教學平臺，重點建設前沿科學的基礎性實驗技術平臺：

【1】納米材料的生長與表征技術； 【2】掃描探針與顯微成像技術； 【3】光譜檢測與表征技術； 【4】微流芯片制備與應用技術； 【5】光力學實驗與技術； 【6】電子衍射、散射、成像及相關的能譜技術。爭取在實驗教學中心引入研究生教育的環(huán)節(jié)，形成教學研可持續(xù)發(fā)展的良性運行機制。發(fā)展第三課堂：研究前沿科學的基礎性實驗技術中心建設的方向：由專職教學型走向教學科研型科研引領教學是現(xiàn)代一流大學的基本模式，實驗教學中心要把這個挑戰(zhàn)看成一個機遇，積極實踐引領實驗教學的科研模式?！把芯啃蛣?chuàng)新實驗教學平臺”是“科研引領教學”實踐的資源配置，也是凝聚師資和人才的平臺。實現(xiàn)“科研引領