改革大学物理实验教学体系建设示范性教学实验中心.pdf

第2 8 卷第2 期 2 0 0 9 年2 月 实验室研究与探索 R E S E A R C HA N DE X P L O R A T I O NI NL A B O R A T O R Y V o I 2 8N o 2 F e b 2 0 0 9 赣 一实验教学亲 范中心建设 i 改革大学物理实验教学体系建设示范性教学实验中心 韩忠 李田 彭华 重庆大学数理学院 重庆4 0 0 0 4 4 摘 要 简述目前实验教学在国内高等教育中的地位 介绍重庆大学物理教学实验中心教学体系改革与 建设的内容 并阐述近年来建设示范性实验中心的实践情况 关键词 教学改革 教学体系 物理试验 建设与示范 中图分类号 G6 4 2 0文献标识码 A文章编号 1 0 0 6 7 1 6 7 2 0 0 9 0 2 0 0 8 9 0 3 T oR e f o r mE x p e r i m e n t a lT e a c h i n gS y s t e mo fU n i v e r s i t yP h y s i c sa n d C o n s t r u c tD e m o n s t r a t i o nT e a c h i n gC e n t e r H A NZ h o n g L IT i a n P E N GH u a C o l l e g eo fM a t h e m a t i c sa n dP h y s i c s U n i v e r s i t yo fC h o n g q i n g C h o n g q i n g4 0 0 0 4 4 C h i n a A b s t r a c t E x p e r i m e n t a lt e a c h i n gp l a y sa ni m p o r t a n tr o l e i nt h eh i g h e re d u c a t i o n T h i sa r t i c l ed e s c r i b e dt h er e f o r ma n d c o n s t r u c t i o no ft e a c h i n gs y s t e m a n di n t r o d u c e dt h ep r a c t i c eo fc o n s t r u c t i n gt h ed e m o n s t r a t i o nc e n t e ri nt h ep h y s i c se x p e r i m e n t a lt e a c h i n go fC h o n g q i n gU n i v e r s i t y K e yw o r d s t e a c h i n gr e f o r m t e a c h i n gs y s t e m p h y s i c se x p e r i m e n t a l c o n s t r u c t i o na n dd e m o n s t r a t i o n C L Cn u m b e r G6 4 2 0D o c u m e n tc o d e AA r t i c l eI D 1 0 0 6 7 1 6 7 2 0 0 9 0 2 一0 0 8 9 一0 3 l 引 置a t No 随着高校招生规模的扩大 高等教育已经从精英 教育转型到了大众化教育 人才培养目标已经转化为 培养能够适应社会经济发展需要的 具有扎实的理论 和实践基础且富有创新能力和创新意识的复合型人 才 这一培养目标对高校实验教学提出了更高的要 求 实验教学工作已经成为了衡量高校办学实力和人 才培养质量的重要标志 一 所以 改革实验教学体 系 加强示范性实验中心的建设 对实现高等教育创新 人才的培养目标具有重要的意义 近年来 中心致力于物理实验教学体系的改革与 实践 为培养大学生的动手能力 创新能力和协作精 神 为锻炼和提高大学生的实验素质和科学素养 为大 学生毕业后能更好地适应社会需要发挥了积极的作 收稿日期 2 0 0 8 0 I 一2 8修改日期 2 0 0 8 0 7 1 5 基金璜目 重庆市重大教改项目资助 0 6 1 3 0 0 6 作者简介 韩忠 1 9 6 9 一 重庆人 副教授 中心主任 主要从事 大学物理实验教学及实验室管理工作 T e l 1 5 8 2 3 4 3 2 0 1 8 E m a i l h a n z h c q u e d u 2 大学物理实验教学体系的建设 2 1 大学物理实验教学体系的基本内容 物理教学实验中心以建设国家级示范性实验中 心 国家级精品课程为高级目标 以培养社会所需求的 应用型 研究型 创新型人才为基本目标 全面建设 四层次 三结合 模块化 的实验课程体系 建设以 十一五 国家级规划教材为主干 各类实验讲义为补 充 国内外优秀教材为参考的教材体系 构建一支年 龄 职称 知识结构合理的师资队伍 以传统与现代结 合的实验项目 数量充足的 维护得力的仪器设备为保 障 以人性化的政策措施为指导 构建起充分融入创新 教育理念的开放式运行的大学物理实验教学体系嵋J 2 2 大学物理实验教学体系建设的核心 大学物理实验课程体系的建设是大学物理实验教 学体系建设的核心 建设理念先进 架构合理的物理 实验课程体系 以体现 四层次 三结合 模块化 为特 色 四层次 即实验教学内容包括预备性实验 基础性 实验 综合设计性实验 研究创新性实验4 个层次 三 万方数据 实验室研究与探索 第2 8 卷 结合 即实验教学与科学研究相结合 与工程技术相结 合 与课外实践活动相结合 模块化 即从学生的专业 和兴趣出发 把专业实验根据内容划分为 力热 电磁 光与信息 近代 研究创新等5 大模块 同时 尽量把 三结合 贯穿在实验教学的各层次 各模块之中 3 3示范性物理教学实验中心的建设实践 重庆大学物理教学实验中心的建设和各项工作的 开展 都紧紧围绕着物理实验教学体系的构建这个中 心 以下就几个主要方面进行阐述 3 1 四层次 三结合 模块化 3 1 1 大学物理实验全校性公共必修课 大学物理实验是大学生进入大学后的第一门实验 课 是实现应试教育向素质教育过渡和转化的起点 主 要分三个层次开展 具体如下 1 预备与演示实验 预备性实验 中心把一些 基本仪器 如千分尺等 放置在了预备实验室供学生 自主实验 补充基本实验知识 同时 把第二实验层次 将用到的仪器也布置在预备实验室 便于学生随时了 解仪器的结构和功能 为其开展下一层次的实验做准 备 从而也减少了仪器的损坏率 演示实验 把演示实 验开设在新生入学之初和学习大学物理理论课以前 有意识地对一些实验只介绍现象 把深入的原理留给 学生自己去思考 这为激发学生对科学的兴趣和对知 识的渴求起到了潜移默化的作用 2 基础实验 本层次和第三层次的实验是大学 物理实验的主体 面向全校约50 0 0 学生开放 实验 项目主要包括力热 电磁 光及近代模块的基本内容 包括3 1 个实验项目 要求学生至少修满3 6 学时 其中 7 个实验项目必做 其余选做 本层次的主要项目有 物性测量 物体运动规律的测量与研究 电磁类实验 与电磁参量测量 基本常量测量 光学实验与光学参 量测量 3 综合性 设计性实验 本层次主要涉及近现 代的物理知识 在这部分开出了综合性 设计性实验 1 2 个 以便各专业的学生根据自己的专业特色和专业 兴趣选修 要求学生至少修满1 8 学时 3 1 2 物理专业实验 中心整合了物理专业实验室 材料物理实验室 纳 米技术工作站等 搭建了物理专业实验共享平台 将 与物理学发展密切相关的新内容 新技术 新方法及时 充实到了物理专业实验之中 沟通了专业实验教学与 学科建设的渠道 实现了实验教学与科研的有机结合 提高了物理专业实验教学的层次和质量 根据物理专业学生的学习进度和知识积累的过 程 物理专业实验分模块进行 具体分为力热 电磁 光与全息 近代物理实验4 大模块 在每一模块中都 包括了基础实验和综合与设计性实验 实验项目8 0 余 项 可供学生选择的余地较大 3 1 3 科学研究与创新性实验 第四层次 本层次的实验是按照因材施教的原则 以立项和 课外活动的形式开展的 是对那些学有余力 热爱物 理实验 富于创新的学生进行进一步训练和培养的过 程 也为本科生的毕业设计提供实验服务 还可延伸到 研究生之中卜1 这一层次实验的开展 采取了三级支 持的保障体制 具体如下 1 校级基金资助 学校设立了 重庆大学大学 生创新基金 以立项的方式开展研究创新实验 近3 年来 中心承担了9 项3 8 人的校级创新实验 其中 多功能C C D 测量系统的设计与制作 获得 重庆大 学大学生创新基金优秀项目一等奖 2 院级基金资助 为了扩大创新实验的培养 面 学院设立了院级专项经费支持学生研究创新实验 近3 年 中心教师承担了院级研究创新性实验项目3 5 项 在这些方面发表相关论文4 0 余篇 3 实验中心的支持 实验中心将设备资源对学 生进行了全面开放 为学生开展研究创新性实验提供 了仪器 元件 场地和指导教师的支持 同时 根据学 生在实验报告和实验过程中提出的一些问题和对实验 方案的改进意见 引导学生到实验中心开展实验 1 近3 年来 中心开展了2 0 余项研究创新实验 这类实 验促使中心改进了1 4 种1 7 8 台件实验装置 其中4 种 已经形成了产品 3 2 实验教学与科研 工程和应用实践有机结合 3 2 1 实验教学与科研互补共进 物理学是实验的科学 实验在物理学科的发展和 建设中具有举足轻重的作用 学院凝聚态物理博士 点 光学工程硕士点与物理实验中心在仪器设备 人才 资源 科研项目等方面都实现了共享和交融 近3 年 来 物理学科以物理实验中心作为本科学生毕业设计 和研究生的培养基地 以物理实验中心的教师为导师 完成了本科生毕业设计指导6 0 余人 同时 利用中心 的实验平台 还培养了光学工程方向的硕士生2 2 人 做到了教研相辅 教学相长 3 2 2 实验教学与工程应用息息相通 中心不断地加强实验教学内容的改进 在原有实 验的基础上融入现代工程技术 深化和更新实验内容 例如 把超声换能器用于液体光栅的制作 开设了集 声 光 电一体的声光衍射综合实验 另外 直接把蕴 含当代最新科技成果的仪器用于实验教学 例如 把自 行研制的扫描隧道显微镜用于学生研究性实验 在本 科生的课外科技活动中 把环境1 谱仪用于环境样品 的放射性分析 为3 2 个家庭分析了建材样品 把实验 教学与社会实践进行了有益的结合 万方数据 第2 期韩忠 等 改革大学物理实验教学体系建设示范性教学实验中心 9 1 3 2 3 实验教学与仪器研发相得益彰 随着科技的发展和测试手段的改进 传统仪器对 实验内容的制约逐渐显露 为了淘汰落后的实验项目 和仪器 也为了在实验教学中启发和培养学生的动手 能力和创新能力 以及培育与之相适应的教师队伍 中 心长期有组织地开展了教学仪器的研制工作 自 2 0 0 0 年以来 先后研制了5 6 个品种的实验教学仪器 其中 光学信息处理系统等六种教仪产品在世行贷款 仪器招标中中标 实验教学与仪器研发相结合 不但 使我们研制出了大量方便 适用的教学仪器 还开设了 如 原子力显微镜的使用 等全新的实验项目 这不 但丰富了实验内容 提高了实验层次 同时 通过仪器 研发 获得了全国高校物理实验教学仪器评比二等奖 1 项 国家专利4 项 重庆市科技进步一 三等奖各1 项 教师和学生还发表了相关论文4 0 多篇 实现了实 验教学仪器研制 源于教学 服务教学 超越教学 的 不断递进和升华 3 3 改革实验教学方法与手段 3 3 1 建立 自主式 合作式 研究式 的学习方式 改变教师先讲 学生再做的实验教学方法 上实 验课时 要求学生自己讲解一些实验目的 实验原理 同学问相互讨论实验方法 老师有针对性地进行讲解 点评 把教师的主导作用转变为帮助学生在实验过程 中提出问题 分析问题和解决问题 1 3 3 2 引入现代技术 融合多种方式辅助实验教学 1 在众多实验中引入了光电转换测量技术 用 纳米技术 全息技术 无损检测技术 传感技术以及计 算机处理技术等现代科学技术改造实验仪器 辅助实 验教学 2 自行开发了物理实验计算机网络教学系统 学生可以通过网络进行实验预习 测试 提问和选课 等 教师也可以进行网络答疑 登录成绩等 同时 引 进了中国科大研发的物理实验仿真软件 建立了计算 机仿真实验系统 另外 还制作了多媒体实验教学课 件和教师授课录像 为实验教学提供了有力的支持 3 3 3 建立多元的实验考核制度 实验考核是一根指挥棒 恰当的运用 将引导学生 走向主动学习和创造性地学习 将对改善实验教学效 果 提高实验教学质量起到促进作用 中心统筹考核 了实验过程与实验结果 学生的实验成绩构成及比例 如下 总成绩 预习 1 0 课堂实验 2 0 实验报告 2 0 操作考试 2 5 笔试 2 5 附加1 0 分 通过近3 年来对实验考核制度的改革和实践 收 到了明显的效果 学生预习更加充分 操作更加认真 了 课堂主动回答问题的学生不断增加 气氛日趋活 跃 学生成绩分布更趋合理 最大程度地减少了仅 凭实验报告和带班教师给定成绩的片面性和主观性 从网上评教来看 学生普遍认为这种 寓考于平常 又不乏综合测试的考核模式更加科学 公平 合理 3 4 构建新的教材体系 2 0 0 7 年 中心出版了 大学物理实验 教材 该教 材被评为了 十一五 国家级规划教材 同时 针对实 验技术发展迅速 实验项目更新频繁 各个学校开设的 专业实验各有侧重的实际情况 中心编写了适应专业 实验教学特点的实验讲义共7 种 另外 还选用了霍 剑青等主编的 大学物理实验 为参考教材 形成了 以国家级规划教材为主干 以各种讲义为补充 以国内 外优秀教材为参考的实验教材体系 3 5 建设高水平的实验教学队伍 建设高水平的教学实验中心 必须建设一支高水 平的实验教学队伍 学校把实验教学队伍的建设 纳入了整个学校的人才建设规划 建立了实验教学队 伍与理论教学队伍互通 专职与兼职结合 教学 科研 和实验技术共享的有效机制 鼓励实验教师和实验员 在职攻读硕士 博士学位 选派他们到国内外知名大学 对口进修和培训 同时 开展教学研讨和对教师 实验 员进行新知识新技术的培训 实现了实验教学队伍的 整体优化 3 6 建立完备的实验教学质量保证体系 该体系的基本内容是 学校督导 学院指导 中 心教研 师生评教 学校督导即学校成立了专门的 实验教学督导组 按照 重庆大学实验教学规范 对实 验教学进行督查和指导 学院指导即学院组成了实验 教学指导组对实验中心的各项工作进行指导 如指导 实验教师岗位职责 实验室人员工作守则等的制定 中 心教研即中心坚持开展间周一次的教研活动 定期讨 论教学中的重点 难点内容 及时解决教学中出现的问 题和探讨新的实验教学方法等 师生评教即每学期至 少有两次教师间的相互听课和评教 而全部学生必须 对教师进行评价 这种相互制约 相互促进的质量保 证体系对提高实验教学质量产生了良好的效果 4 发展思路和建设目标 中心的实验教学发展基本思路是 转变观念 以大 力培养国家所需要的应用型 研究型 创新型人才为指 导思想 建立新的实验教学体系 通过新的教学内容和 手段使学生对物理学和物理实验产生浓厚的兴趣 以 演示实验 基础实验 近现代 综合性 设计性实验 研 究性实验以及科技创新性实验达到对他们的能力 素 质和创新精神全面培养的目的哺 中心的建设目标是 建设一个具有现代化时代特 I 下转第1 0 9 页 万方数据 第2 期胡晓松 等 显微数码多媒体互动系统在病理学实验教学中的应用 1 0 9 成绩分别为7 8 3 分 7 1 6 分 差异有显著性意义 说 明新的教学手段在提高学生学习积极性的同时 也明 显促进了实验教学的效果 5存在问题 数码互动显微镜技术是近年来形态学实验教学领 域的一项重大革新 是一种新的实验教学手段 医学 形态实验教学中使用数码互动系统是一个新课题 在 实验教学过程中还存在一些问题 需要完善和解决 在我院 主要存在以下几个方面的问题 实验室电脑网 络的管理不规范 显微镜维护非专业化等问题 另外 上课期间 学生使用电脑自带游戏或网络聊天造成上 课注意力不集中等问题 除此之外 在进行教学时只 是运行厂家提供的教学程序 主要发挥实时监控检查 学生的学习情况和及时回答学生提问的优势 而限制 了教师在教学过程中的个性和创造性 从而失去其主 导地位 针对以上问题 我们采取实验室技术人员 相关知识技能培训 要求公司人员定期维护 删除电脑 自带小游戏 限制学生网络对话时间等措施 另外 为 加强教师在实验教学中的主导作用 我们注意提高学 生的情感体验 1 激发学生学习兴趣 培养学生的自 主学习能力和创新能力 增加临床病例分析内容 培养 学生分析 解决问题的能力 6结 语 通过M o t i c 数码显微镜多媒体互动系统在我院形 态实验教学中近3 年的应用 取得了良好的教学效果 也受到了师生的一致好评吲 随着计算机和数码技 术的迅速发展 以及实验课教学的不断探索和总结 我 们相信 病理学实验教学一定会展现出图像更清晰 内 容更丰富生动的前景 参考文献 R e r e r e n c e s 1 郑黎明 马思敏 成少利 等 浅谈数码互动系统在医学形态学实 验教学中的应用 J 西北医学教育 2 0 0 4 1 2 4 3 2 3 3 2 4 2 张耀杰 张秉义 马恩敏 显微数码互动系统开创了形态实验教学 新模式 J 西北医学教育 2 0 0 4 1 2 5 4 2 7 4 2 8 3 郑清平 康学军 杨明建 等 显微图像分析仪在医学形态学教学 中的应用 J 中国体视学与图像分析 2 0 0 4 9 3 1 7 8 1 8 2 4 杨乐敏 浅谈新世纪大学素质教育 J 中华教育与教学实践 2 0 0 2 6 5 0 8 5 1 0 5 王敏 张正彬 刁路明 C A I 在病理学实验教学中的应用 J 中 国医学教育技术 2 0 0 2 x 6 2 9 6 9 7 6 程蘑 张烧 黄琼 数码显微镜多媒体互动系统在实验教 学中的应用 J 实验室研究与探索 2 0 0 6 2 5 7 8 3 2 8 3 4 7 邱晓东 多媒体技术在教学中的应用效价 J 武汉市职工医学院 学报 2 0 0 1 2 9 3 4 9 5 0 8 曹石珠 论课堂教学的体验缺失及其矫正 J 教育科学 2 0 0 4 2 I 1 7 1 9 9 胡晓松 王霞 刘馨莲 等 医学形态实验教学改革的探讨与实 践 J 四川解剖学杂志 2 0 0 7 1 5 3 6 6 6 7 上接第9 1 页 征的 以现代教育理念为指导的 以教学体系改革和提 3 蔡炳新 郭栋才 尹新 等 基础课示范实验室建设的研究与 高教学质量为目标的 培养适应2 1 世纪需要的科技人 实践 J 实验室研究与探索 2 0 0 5 2 4 9 9 6 9 9 才 在师资队伍建设 技术装备更新 实验教材编撰 教 H 1 主霎茎品篙 纛深化 与管理实践 2 0 教学0 5 嚣誓生刨新精神 学仪器研发等方面取得显著成绩的 在三峡库区 西部 5 马庆托突出创新强化管理全面推进实验教学示范中心建设 地区以至国内高校中发挥出辐射 示范作用的 全开放 J 1 实验室研究与探索 2 0 0 6 2 5 1 1 4 式管理的物理教学实验中心 6 严嘉 唐经文 加强中心实验室的软件建设 J 实验室研究 与探索 2 0 0 5 2 4 9 1 0 3 1 0 5 参考文献 R e f e r e n c e s 7 林建华 队伍是实验室建设的核心 J 实验塞研究与探索 2 0 0 6 2 5 2 1 2 1 j 晓昌 深化改革创新机制全面开创实验教学与实验室建设工 8 孙传松 以科学发展观指导高校实验室建设 J 实验室研究与 作新局面 J 实验室研究与探索 2 0 0 5 2 4 1 0 1 3 探索 2 0 0 5 2 4 9 1 3 2 重汇泽 田春山 李会山 等 构建新型物理实验教学摸式 J J 实验技术与管理 2 0 0 6 2 3 2 1 0 1 3 万方数据 改革大学物理实验教学体系建设示范性教学实验中心改革大学物理实验教学体系建设示范性教学实验中心 作者 韩忠 李田 彭华 HAN Zhong LI Tian PENG Hua 作者单位 重庆大学 数理学院 重庆 400044 刊名 实验室研究与探索 英文刊名 RESEARCH AND EXPLORATION IN LABORATORY 年 卷 期 2009 28 2 被引用次数 21次 参考文献 8条 参考文献 8条 1 丁晓昌 深化改革创新机制全面开创实验教学与实验室建设工作新局面 期刊论文 实验室研究与探索 2005 10 2 董汇泽 田春山 李会山 构建新型物理实验教学模式 期刊论文 实验技术与管理 2006 02 3 蔡炳新 郭栋才 尹新 基础课示范实验室建设的研究与实践 期刊论文 实验室研究与探索 2005 09 4 吴群英 黄勤妮 董克奇 深化实践教学改革培养学生创新精神和实践能力 期刊论文 实验技术与管理 2005 09 5 马庆水 突出创新强化管理全面推进实验教学示范中心建设 期刊论文 实验室研究与探索 2006 01 6 严嘉 唐经文 加强中心实验室的软件建设 期刊论文 实验室研究与探索 2005 09 7 林建华 队伍是实验室建设的核心 期刊论文 实验室研究与探索 2006 02 8 孙传松 以科学发展观指导高校实验室建设 期刊论文 实验室研究与探索 2005 09 本文读者也读过 9条 本文读者也读过 9条 1 王晓蒲 Wang Xiaopu 大学物理实验的改革与实践 期刊论文 教育与现代化2002 3 2 刘富 高音 许丽 陈志伟 基础医学高级优秀教学团队在本科教学中的骨干作用 期刊论文 齐齐哈尔医学院学报 2011 32 10 3 胡兴才 夏冰 Hu Xingcai Xia Bing 青年科研人员如何在企业技术创新中发挥骨干作用 期刊论文 船电技术 2009 29 9 4 何乙琦 高职物理与初中物理教学衔接的探讨 浅谈高职物理的教学 期刊论文 科学与财富2010 5 5 陈惠源 谈物理教学与信息技术的整合特点 期刊论文 读与写 下旬 2011 08 1 6 秦秀贞 物理教学中如何实施素质教育 期刊论文 试题与研究 新课程论坛 2010 18 7 黄东明 物理开放教学与合作学习初探 期刊论文 时代教育 教育教学版 2009 2 8 张艳丽 浅谈前物理观念与物理概念教学 期刊论文 成才之路2010 2 9 黄伯运 抓住骨干队伍建设 引导学员学习成才 期刊论文 中国科教创新导刊2010 4 引证文献 21条 引证文献 21条 1 王玉新 李梦轲 郑亚茹 锐意