建設(shè)省級(jí)物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新平臺(tái)的研究

蔡本曉 陳許敏 陳翔翔 尤素萍 彭輝麗

【摘要】本文指出當(dāng)下中國一般高校物理實(shí)驗(yàn)中心教學(xué)存在的幾個(gè)問題，論述了國內(nèi)外創(chuàng)新教學(xué)研究現(xiàn)狀、及建設(shè)方法和效果，并以大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，提出創(chuàng)新建議和建設(shè)省級(jí)物理實(shí)驗(yàn)中心具備的創(chuàng)新能力。

【關(guān)鍵詞】大學(xué)物理實(shí)驗(yàn) 教學(xué)研究

【中圖分類號(hào)】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2019）05-0179-02

一、前言

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是本科生的第一門科學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，是培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維能力、理論聯(lián)系實(shí)際的能力、分析和解決實(shí)際問題能力、適應(yīng)科技進(jìn)步的創(chuàng)新能力的重要基礎(chǔ)課程。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是全校理工科專業(yè)必選的一門基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課，也是覆蓋面最廣的一門基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課。因此大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量提高對(duì)一個(gè)學(xué)校的理工課專業(yè)的教學(xué)質(zhì)量提高存在重大影響。當(dāng)前一般高校的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在如下問題：

1.學(xué)生被動(dòng)型學(xué)習(xí)

大部分學(xué)生的預(yù)習(xí)流于形式，一方面由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備及場地的限制，導(dǎo)致理論內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)脫節(jié)。另一方面是長期的應(yīng)試教育[1]，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)的被動(dòng)性及對(duì)動(dòng)手能力的忽視。

2.忽視學(xué)生的多層次性

在以應(yīng)試為背景的前提下，大部分學(xué)生的學(xué)習(xí)處于按部就班的狀態(tài)[2]。而少數(shù)喜歡動(dòng)手能力，喜歡創(chuàng)新能力的學(xué)生無法在當(dāng)前的考試體制下發(fā)揮真實(shí)水平。忽視了發(fā)現(xiàn)人才及培養(yǎng)人才的機(jī)會(huì)。

3.未體現(xiàn)學(xué)校的特色

每個(gè)高校都有自己的特色[3]。中醫(yī)藥特色、師范、服裝特色、電子信息特色。不同特色的高校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程應(yīng)該因地制宜，配合學(xué)校的特色。

二、國內(nèi)外物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的情況

國內(nèi)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革中，北京交通大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、上海交通大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、南京大學(xué)、東南大學(xué)、中國科技大學(xué)等重量級(jí)大學(xué)擁有很強(qiáng)的儀器自制能力。同時(shí)南京大學(xué)作為全國重要的中學(xué)生奧林匹克競賽基地。北京交通大學(xué)采取了搭建學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)的方法，取得了良好的成果。使得不同專業(yè)的學(xué)生在創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了知識(shí)的組合和交叉。同時(shí)將創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)轉(zhuǎn)化為挑戰(zhàn)杯比賽、大學(xué)生創(chuàng)業(yè)、優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)、免試研究生、千人計(jì)劃研究生指定招生的人才基地，自制儀器達(dá)到100多臺(tái)。

三、近期建設(shè)成果及建設(shè)思路

杭州電子科技大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心于2011年成為省級(jí)教學(xué)示范中心建設(shè)單位一年，物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新平臺(tái)的建設(shè)已經(jīng)取得初步成效。2011-2018年每年年均3-4個(gè)省級(jí)以上二等獎(jiǎng)。以實(shí)驗(yàn)室建設(shè)為依托培養(yǎng)出優(yōu)秀畢業(yè)論文指導(dǎo)教師2名。優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)2名。開發(fā)出了實(shí)驗(yàn)室二維條碼信息系統(tǒng)、助殘機(jī)械手、PIC單片機(jī)萬用板（可用于3個(gè)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)計(jì)中）。演示實(shí)驗(yàn)作品有房屋水電建模、翼形升力儀2套。同時(shí)開發(fā)出了創(chuàng)新綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目10項(xiàng)，共申報(bào)專利5項(xiàng)（其中3項(xiàng)已經(jīng)獲批，專利號(hào)為201220077410.2、201220067775.7、201220067846.3）。2013-2018年每年年均3-4個(gè)省級(jí)以上二等獎(jiǎng)。

建設(shè)具體思路如下：

第一，進(jìn)行創(chuàng)新競賽的選題及創(chuàng)新工作室的課題選題。選題來源于教師在普通物理、近代物理實(shí)驗(yàn)、信息光學(xué)、單片機(jī)技術(shù)教學(xué)四個(gè)方向教學(xué)中對(duì)儀器的了解提出的改進(jìn)方案。如轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)、莫爾條紋用于楊氏模量形變檢測。

第二，開展儀器設(shè)計(jì)的培訓(xùn)活動(dòng)。結(jié)合專業(yè)課單片機(jī)課程的教學(xué)、結(jié)合短學(xué)期光電實(shí)驗(yàn)、近代物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，利用專用的學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室場地、配備基本的實(shí)驗(yàn)儀器。在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，學(xué)生在指定的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室開展儀器研究工作。并實(shí)行高低年紀(jì)搭配、教師定期培訓(xùn)。

第三，選拔學(xué)生。選拔動(dòng)手能力優(yōu)秀的高年級(jí)學(xué)生及熱愛動(dòng)手能力的年級(jí)學(xué)生實(shí)行高、低搭配。實(shí)驗(yàn)中學(xué)每年資助一定的經(jīng)費(fèi)用于學(xué)生購買基本的研發(fā)器件。

第四，設(shè)立學(xué)生專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的管理制度。確保實(shí)驗(yàn)室安全、確保實(shí)驗(yàn)室衛(wèi)生。確保高低年級(jí)學(xué)生研發(fā)工作正常的交接班。

第五，舉辦儀器設(shè)計(jì)競賽活動(dòng)。通過競賽活動(dòng)，使得校內(nèi)各工科專業(yè)相互交流、相互學(xué)習(xí)。同時(shí)有利于物理系兩專業(yè)學(xué)生參與交流活動(dòng)。提高學(xué)生的動(dòng)手能力。提高學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作能力。同時(shí)為企業(yè)提早發(fā)現(xiàn)未來的研發(fā)人才。

具備了一定創(chuàng)新基礎(chǔ)：通過物理教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備研發(fā)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合，積極探索新型實(shí)驗(yàn)設(shè)備的研發(fā)、采用單片機(jī)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)改造傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)儀器。舉辦跨校物理實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)計(jì)競賽。引導(dǎo)動(dòng)手能力較強(qiáng)的學(xué)生參與競賽。同時(shí)在舉辦競賽的同時(shí)，與實(shí)驗(yàn)儀器企業(yè)進(jìn)行交流。

四、總結(jié)

物理實(shí)驗(yàn)中心作為省級(jí)示范中心，其創(chuàng)新能力必須能夠輻射周邊中學(xué)及地區(qū)。我們通過聯(lián)合競賽的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)杭州下沙高教園區(qū)的輻射。通過演示實(shí)驗(yàn)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。通過計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生隨時(shí)、隨地的學(xué)習(xí)。通過企業(yè)參與競賽贊助的方式實(shí)現(xiàn)與企業(yè)的交流，同時(shí)為企業(yè)發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)未來的研發(fā)人才。同時(shí)，結(jié)合杭電的電子信息特色，將創(chuàng)新競賽與ACM程序設(shè)計(jì)競賽、電子設(shè)計(jì)競賽、機(jī)械設(shè)計(jì)競賽、飛思卡爾智能汽車競賽實(shí)現(xiàn)對(duì)接。

參考文獻(xiàn)：

[1]何堯榮.物理教學(xué)中的素質(zhì)教育與應(yīng)試教育的實(shí)驗(yàn)比較[J].物理教師.1999（06）

[2]蘆立娟.大學(xué)物理設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)多層次教學(xué)與實(shí)踐[J].浙江海洋學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）.2005（02）

[3]鄭長波.建設(shè)特色鮮明的省級(jí)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索.2011（10）