物理实验与大学生创新能力培养

1、物理实验与大学生创新能力培养张新夷复旦大学物理教学实验中心2008年10月31日优良的传统在全国率先开设自学物理实验全校公选课，国内第一本文科物理实验教材今年5月正式出版。在全国率先开展设计性研究性物理实验教学，2000年以来开设约90个课题，学生发表论文40余篇，2006年评为上海市精品课程。2007年批准为国家级实验教学示范中心建设单位。2008年大学物理实验课评为国家级精品课程。几代人的努力，再结硕果 In the matter of physics, the first lessons should contain nothing but what is experimental an

2、d interesting to see. A pretty experiment is in itself often more valuable than twenty formulae extracted from our minds.- Albert Einstein 理念之一：让学生懂得物理实验让学生全面理解物理实验的意义实验是一个过程： 观察、测量、记录、重复、思考、表达实验是鲜活的： right experiment, wrong theory right theory, wrong experiment new experiments appear everyday Imagi

3、nation is more important than knowledge.-Albert Einstein 理念之二：创造力可以培养实验室是学生可以充分发挥想象力，可以自由思考的场所大力倡导学生多提“为什么？”评分标准的改革，鼓励创新要痴迷实验，体会创新在失败中培养创造力课程体系改革遵循“以人为本、以学生为主体”的教学理念，在几十年来长期积累起来的、雄厚的基础上，更加突出培养学生创新能力的实验教学理念。在“知识、能力、科学素养”培养上进一步优化，并努力把设计性研究性物理实验的理念融入到实验教学的全过程中。建立以“一个核心、三个层面”为基础的大学物理实验教学新体系。 核心：培养学生创新能力

4、 三个层面： 基础型实验教学综合型实验教学研究型实验教学 年级课程名称周学时性质选课学生学生数一上文科物理实验(定性半定量实验）2选修管理学院、经济学院等文科类专业 40 物理实验基础3必修理科、技术类1100 下物理实验基础3必修医学院、光信息科学与技术专业、软件学院等 900自学物理实验(定性半定量实验)3选修理科 70二上普通物理实验I3必修物理系、光信息科学与技术专业 140下普通物理实验II3必修物理系、光信息科学与技术专业 140三上设计性研究性物理实验3选修物理系 30近代物理实验3必修材料物理、电子科学与技术、光信息科学与技术等专业 100下近代物理实验I4必修物理系 100四

5、上近代物理实验II4选修物理系 16三个层面的思想 基础型实验教学。强化基本实验技能的训练，激发兴趣，体会用最简单的仪器和设备，发现最根本、最纯粹的科学概念，以 “物理学中最美的十大经典实验”为基础，使基础型实验教学的主题更加明确。综合型实验教学。提高实验技能及分析问题和解决问题的能力。注重实验的全过程：文献查阅、实验方案设计、设备搭建和改进、数据分析、演讲和论文写作。研究型实验教学。让学生学习和体会用实验方法研究物理现象和规律，进而建立新的物理概念的整个过程。采用模拟科研的方式进行实验教学；实施个性化的实验教学，形成良好的科学素养和科学研究的协作精神。将前沿科研项目中成熟的实验方法引入到实验

6、教学中。措施之一：强化科学方法和科学思维的训练“近代物理实验”教学的改革：以“少而精”、“模拟科研”为原则，建立“点面结合”的教学方法。实验数目由12减少到8。开放实验室，欢迎学生前来预习或重做实验。使用专用的实验记录本，强调实验过程记录的重要性，并把实验记录计入考核成绩。改革评分制度：评分去除“失败”概念；有创新得高分；避免“趋中”现象。采用撰写实验论文和做口头报告的考核方式。措施之二：建设高水平教师队伍要培养学生的创新能力，首先要有一支高水平的敢于创新的教师队伍。每周定期举办一次教学研讨会，交流、学习、互相启发，促进共同提高。开展青年教师拜师活动，青年教师与老教师“结对子”，聘请退休教师传

7、授教学经验。鼓励青年教师以多种方式参与科研，更新知识。积极组织青年教师出国进修。措施之三：在科研与实验教学之间架起桥梁采取学科建设和中心建设互动发展，理论教学与实验教学相结合的新举措。把最先进的科研成果转化为教学实验，使学生尽早熟悉科学研究的前沿和先进的实验技术。“近代物理实验”和“设计性研究性物理实验”，很大一部分实验来源于课题组。部分来自科研的设计性研究性物理实验2005-2006学年立方氮化硼薄膜的制备与表征2006-2007学年利用Matlab做声波的波谱分析量子点的Raman光谱研究调制光谱探索2007-2008学年用范德堡法测量半导体量子阱结构样品的霍尔效应液体对纳米颗粒的浸润性研

8、究磁光克尔效应测量磁各向异性强关联电子新材料的生长溶液和固体材料的时间分辨光克尔效应研究显微磁光克尔效应测量2008-2009学年用反向恢复时间法测量二级管的少数载流子寿命颗粒斑图形成可逆性及颗粒体系统计力学电子自旋分析器的电子光学设计界面形状对金属硅化物/Si纳米接触势垒的影响激光微束对细胞光阱力的测量研究实验名称课程发表论文AFM和STM 系列实验近代物理实验I物理实验，28(5)1(2008)晶振性质的研究 系列实验设计性研究性实验物理实验，28(8)34(2008)基于MatLab的声学特征分析 系列实验设计性研究性实验实验室研究与探索，27(7)37(2008)光磁共振实验的改进近代

9、物理实验I物理实验accepted 28(10) (2008)大学实验 (submitted)微波通讯系列实验近代物理实验I大学实验 (submitted)太阳能热效应的应用和改进设计性研究性实验油料降粘实验设计性研究性实验设计基于LabView的XY记录仪近代物理实验I毕业论文超声波测距毕业论文毕业论文基于传感器应用的 LabView教学方法探索毕业论文毕业论文AFM的针尖制备近代物理实验I毕业论文表面磁光克尔效应测量磁各向异性(SMOKE)近代物理实验I毕业论文基于锁相放大器的微弱信号测量毕业论文毕业论文小型质谱仪的深入研究近代物理实验I毕业论文脉冲核磁共振及成像系列实验近代物理实验II部

10、分与科研有关的实验发表论文情况措施之四：建设全开放的信息平台2007年7月1日正式开通，截至今天，在16个月的时间内，点击量已超过92万次，平均1万次/5.2天。以众人协作式写作的维基(wiki)系统为基础，提供灵活、快捷、全开放式教与学互动的信息平台。所有人都可在登陆后修改、补充和发表意见，实验教材的更新和补充由教师自行完成。学生通过网络选实验、查看讲义、教案和各种参考资料，预习或进行实验讨论。学生直接提问，老师和其他同学都可随时作答或参加讨论。 选择活跃在研究前沿的若干课题组，共建高水平教学实验室。如“电磁特异材料研究微波实验室”、“强关联电子材料制备和表征实验室”。与上海纽迈科技合作，组建“产、学、研”相结合的“核磁共振成像联合实验室”，在实验教学、高性能产品开发上实现共赢。措施之五：共建高水平教学实验室利用电磁左手材料调控电磁波的极化反转查扬（复旦大学物理系 上海 200433）通过各向异性的电磁介质板的反射，电磁波的偏振状态可以被任意地调节，甚至可以完全反转。自行设计、搭建测量电磁波偏振反转的实验。在特定的频率观测到了偏振反转的极大值。 J Hao, Y Yuan, L Ran, T Jiang, J Kong, C Chan, and L Zhou, Phys. Rev. Lett., 99, 063908