基礎(chǔ)物理實驗的教學(xué)模式與改革探索

基礎(chǔ)物理實驗的教學(xué)模式與改革探索

北京大學(xué)基礎(chǔ)物理實驗教學(xué)中心張朝暉

第六屆全國高等學(xué)校物理實驗教學(xué)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(shè)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(jì)念北大物理九十周年而作的史料匯編。京師大學(xué)堂北京大學(xué)西南聯(lián)大新北京大學(xué)：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(xué)院成立（2001-

）歷史的回顧：實驗教學(xué)的傳統(tǒng)京師大學(xué)堂時期設(shè)有物理課，并有物理實驗。1912年更名北京大學(xué)，1913年設(shè)科立門，始建物理學(xué)門。物理實驗：預(yù)科2年，2學(xué)時/周；本科3年，3學(xué)時/周。1919年廢科設(shè)系，始有物理系之稱，到1925年力學(xué)實驗20個、聲學(xué)3個、熱學(xué)10個、光學(xué)14個、電學(xué)22個，共69個。1930年停辦預(yù)科，籌辦研究科，北大物理系的課程進(jìn)一步向更高層次發(fā)展：普物實驗3學(xué)分、電磁學(xué)實驗3學(xué)分、光學(xué)實驗3學(xué)分、無線電學(xué)及實驗9學(xué)分、近代物理及實驗9學(xué)分。1937-1946西南聯(lián)大期間，普物、電磁、光學(xué)、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(xué)習(xí)蘇聯(lián)，在系下面設(shè)立“教學(xué)研究室”，實驗教學(xué)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(chǔ)物理實驗教學(xué)中心。2001年，物理學(xué)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(xué)的組織形式引導(dǎo)學(xué)生用實驗方法研究物理學(xué)，獨(dú)立的物理實驗教學(xué)體系，穩(wěn)定的物理實驗教學(xué)隊伍，強(qiáng)調(diào)基本知識、基本技能和基本方法的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，加強(qiáng)基礎(chǔ)，循序漸進(jìn)，因材施教，全面提高。歷史的回顧：實驗教學(xué)的理念與方針放棄以“教學(xué)”構(gòu)建大學(xué)的傳統(tǒng)模式，各種教研室消失。堅定以“科研”構(gòu)建大學(xué)的現(xiàn)代理念，各種研究機(jī)構(gòu)成立。科學(xué)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(xué)正朝著研究院的方向快速發(fā)展，基礎(chǔ)課教學(xué)正在成為大學(xué)的“副業(yè)”，甚至成為教員的“負(fù)擔(dān)”?，F(xiàn)實的思考：科學(xué)研究成為大學(xué)發(fā)展的主旋律科研和人才培養(yǎng)是大學(xué)的基本任務(wù)，創(chuàng)建一流大學(xué)應(yīng)該包括科研引領(lǐng)教學(xué)的機(jī)制。在中國，大學(xué)的科研規(guī)模小，歷史短，水平不夠高，還沒有形成科研引領(lǐng)教學(xué)的自覺意識和運(yùn)行機(jī)制。在中國，目前的科研具有濃厚的功利色彩，科研對教學(xué)的沖擊常常大于它對教學(xué)的促進(jìn)。加強(qiáng)基礎(chǔ)課教學(xué)？實際上是人們并不愿意認(rèn)真面對的問題?，F(xiàn)實的思考：科研引領(lǐng)教學(xué)是一個亟待解決的問題第一課堂：基礎(chǔ)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(xué)生的主干基礎(chǔ)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(xué)生的選修課。第三課堂：研究型創(chuàng)新實驗教學(xué)平臺，教員主導(dǎo)，承擔(dān)面向本科生的科研項目。探索教學(xué)研一體化的教學(xué)模式堅持課程的基礎(chǔ)性定位，貫徹“加強(qiáng)基礎(chǔ)、循序漸進(jìn)、因材施教、全面提高”的教學(xué)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(dú)立性，引導(dǎo)學(xué)生用實驗的方法研究物理學(xué)，培養(yǎng)學(xué)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(xué)技術(shù)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(jìn)的科學(xué)技術(shù)元素引入到基礎(chǔ)物理實驗的教學(xué)中來。研究和鼓勵創(chuàng)新性的基礎(chǔ)物理實驗教學(xué)，發(fā)揮教員個人的學(xué)術(shù)張力，激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)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(qiáng)化第二課堂：研究性綜合物理實驗突出因材施教，強(qiáng)化個性化的教學(xué)模式，在寬松自由的氛圍中，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)有余力學(xué)生的自主探索和研究的學(xué)習(xí)能力。綜合物理實驗?zāi)K化大實驗自由選題綜合研究探索未知學(xué)做科研不設(shè)教材將教員的“教”、學(xué)生的“學(xué)”和雙方共同的“研”結(jié)合起來，探索“教學(xué)研”一體化的實驗教學(xué)新模式。基于教員個人的科研背景，基本建成和正在建的平臺有：

馮慶榮：混合物理化學(xué)氣相沉積技術(shù)及應(yīng)用

周路群：顆粒物質(zhì)的物理與實驗

劉春玲：光的力學(xué)效應(yīng)及應(yīng)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(shù)及應(yīng)用

發(fā)展第三課堂：

研究型創(chuàng)新實驗教學(xué)平臺優(yōu)化研究型創(chuàng)新實驗教學(xué)平臺，重點(diǎn)建設(shè)前沿科學(xué)的基礎(chǔ)性實驗技術(shù)平臺：

【1】納米材料的生長與表征技術(shù)； 【2】掃描探針與顯微成像技術(shù)； 【3】光譜檢測與表征技術(shù)； 【4】微流芯片制備與應(yīng)用技術(shù)； 【5】光力學(xué)實驗與技術(shù)； 【6】電子衍射、散射、成像及相關(guān)的能譜技術(shù)。爭取在實驗教學(xué)中心引入研究生教育的環(huán)節(jié)，形成教學(xué)研可持續(xù)發(fā)展的良性運(yùn)行機(jī)制。發(fā)展第三課堂：研究前沿科學(xué)的基礎(chǔ)性實驗技術(shù)中心建設(shè)的方向：由專職教學(xué)型走向教學(xué)科研型科研引領(lǐng)教學(xué)是現(xiàn)代一流大學(xué)的基本模式，實驗教學(xué)中心要把這個挑戰(zhàn)看成一個機(jī)遇，積極實踐引領(lǐng)實驗教學(xué)的科研模式?！把芯啃蛣?chuàng)新實驗教學(xué)平臺”是“科研引領(lǐng)教學(xué)”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(lǐng)