基础物理实验的教学模式与改革探索

基础物理实验的教学模式与改革探索

北京大学基础物理实验教学中心张朝晖

第六届全国高等学校物理实验教学研讨会，2010年8月14-19日，西安

回顾历史审视现实明确定位加快建设迎接挑战历史的回顾这是一本由沈克琦、赵凯华两位先生于2003年为纪念北大物理九十周年而作的史料汇编。京师大学堂北京大学西南联大新北京大学：院系调整（1952）稳定发展（1952-1957）八年动荡（1958-1966）十年浩劫（1966-1976）平稳发展（1977-2001）物理学院成立（2001-

）历史的回顾：实验教学的传统京师大学堂时期设有物理课，并有物理实验。1912年更名北京大学，1913年设科立门，始建物理学门。物理实验：预科2年，2学时/周；本科3年，3学时/周。1919年废科设系，始有物理系之称，到1925年力学实验20个、声学3个、热学10个、光学14个、电学22个，共69个。1930年停办预科，筹办研究科，北大物理系的课程进一步向更高层次发展：普物实验3学分、电磁学实验3学分、光学实验3学分、无线电学及实验9学分、近代物理及实验9学分。1937-1946西南联大期间，普物、电磁、光学、无线电实验每周一次，近代实验6个。1946-1952与西南联大时类似。1952

年，学习苏联，在系下面设立“教学研究室”，实验教学归属普通物理教研室1987年，大普物教研室一分为三：普物教研室，普物实验教研室，近物实验教研室。1999年，普物实验教研室、近代物理教研室和各专门化实验室合并成立基础物理实验教学中心。2001年，物理学院成立，专业教研室合并成以研究为中心的系、所。历史的回顾：实验教学的组织形式引导学生用实验方法研究物理学，独立的物理实验教学体系，稳定的物理实验教学队伍，强调基本知识、基本技能和基本方法的训练，培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，加强基础，循序渐进，因材施教，全面提高。历史的回顾：实验教学的理念与方针放弃以“教学”构建大学的传统模式，各种教研室消失。坚定以“科研”构建大学的现代理念，各种研究机构成立。科学研究成为“立校之本”,“立院之本”,“立系之本”,并且也成为“立人之本”。大学正朝着研究院的方向快速发展，基础课教学正在成为大学的“副业”，甚至成为教员的“负担”。现实的思考：科学研究成为大学发展的主旋律科研和人才培养是大学的基本任务，创建一流大学应该包括科研引领教学的机制。在中国，大学的科研规模小，历史短，水平不够高，还没有形成科研引领教学的自觉意识和运行机制。在中国，目前的科研具有浓厚的功利色彩，科研对教学的冲击常常大于它对教学的促进。加强基础课教学？实际上是人们并不愿意认真面对的问题。现实的思考：科研引领教学是一个亟待解决的问题第一课堂：基础类实验课程，包括“普通物理实验”和“近代物理实验”，两门面向广大学生的主干基础课。第二课堂：研究类实验课程，包括“综合物理实验”和“模块化大实验”，两门面向优秀学生的选修课。第三课堂：研究型创新实验教学平台，教员主导，承担面向本科生的科研项目。探索教学研一体化的教学模式坚持课程的基础性定位，贯彻“加强基础、循序渐进、因材施教、全面提高”的教学方针，上好普通物理实验和近代物理实验课。保持课程的相对独立性，引导学生用实验的方法研究物理学，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。以现代科学技术的发展为背景，优化物理实验课，坚决淘汰已过时的内容、方法和手段，适时地把先进的科学技术元素引入到基础物理实验的教学中来。研究和鼓励创新性的基础物理实验教学，发挥教员个人的学术张力，激发和培养学生的创新思维和创新能力。优化第一课堂：普通与近代物理实验强化第二课堂：研究性综合物理实验突出因材施教，强化个性化的教学模式，在宽松自由的氛围中，激发学生的创新思维，培养学有余力学生的自主探索和研究的学习能力。综合物理实验模块化大实验自由选题综合研究探索未知学做科研不设教材将教员的“教”、学生的“学”和双方共同的“研”结合起来，探索“教学研”一体化的实验教学新模式。基于教员个人的科研背景，基本建成和正在建的平台有：

冯庆荣：混合物理化学气相沉积技术及应用

周路群：颗粒物质的物理与实验

刘春玲：光的力学效应及应用

杨

景：表面等离子激元的物理与实验

荀

坤：周期性弦链振动系统的物理与实验

季

航：微流物理及芯片实验

廖惠敏：非线性物理与实验

张朝晖：纳米科技中的探针成像技术及应用

发展第三课堂：

研究型创新实验教学平台优化研究型创新实验教学平台，重点建设前沿科学的基础性实验技术平台：

【1】纳米材料的生长与表征技术； 【2】扫描探针与显微成像技术； 【3】光谱检测与表征技术； 【4】微流芯片制备与应用技术； 【5】光力学实验与技术； 【6】电子衍射、散射、成像及相关的能谱技术。争取在实验教学中心引入研究生教育的环节，形成教学研可持续发展的良性运行机制。发展第三课堂：研究前沿科学的基础性实验技术中心建设的方向：由专职教学型走向教学科研型科研引领教学是现代一流大学的基本模式，实验教学中心要把这个挑战看成一个机遇，积极实践引领实验教学的科研模式。“研究型创新实验教学平台”是“科研引领教学”实践的资源配置，也是凝聚师资和人才的平台。实现“科研引领