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地方高校物理實驗教學能力探討論文
一、背景介紹
目前，貴州師范學院物理與電子科學學院（以下簡稱“我院”），實驗室的使用面積已經(jīng)超過5000平方米（光電子信息專業(yè)統(tǒng)計在內），教學科研儀器設備總投入達到1000萬元以上。其中，近代物理實驗建設的總開銷最大。實驗室主要分為基礎和專業(yè)兩大類，近代物理實驗包含專業(yè)性質的實驗室11間，分別開設了氫光譜及光譜分析，富蘭克—赫茲實驗，微波測試系統(tǒng)的調試與微波基本測量，鎖相放大器的使用，等離子體氣體放電，激光全息實驗，塞曼效應，密立根油滴實驗，核磁共振，電子自旋共振，光速測定。我院開設近代物理實驗的主要目的是讓學生掌握發(fā)生在近代物理領域的具有先進理念的實驗技能和操作方法，包括正確使用精密、復雜的大型實驗儀器；加深對力、熱、電、光等基礎實驗的認識；掌握精度較高的測量技能等，使學生更加深入地理解近代物理的概念和發(fā)展規(guī)律，為學生掌握和應用新技術打好堅實的物理實驗基礎。通過這一方式，有助于提高學生從事實驗工作的能力，其中包括閱讀參考資料、擬定實驗步驟、使用基本儀器、準確進行測量、分析實驗結果等方面的能力。另外，通過近代物理實驗的教學，也有助于培養(yǎng)學生嚴謹、認真的科學實驗態(tài)度和實事求是的科學實驗作風，提高學生的實驗素質與創(chuàng)新能力[1-3]。
二、實驗開設情況
根據(jù)我院制定的最新人才培養(yǎng)計劃方案，近代物理實驗在第八學期前十周開設完成，2013級物理本科班提前到第六學期開設。2012年開始（2009級）到2015年（2013級），近代物理實驗室總共接納15個教學班級，學生達842人。2009級到2011級皆開出8個實驗，實驗開出率為100%。由于學院最近幾年加大了對實驗室的管理力度，定期檢查和維修近代物理實驗儀器，2012級和2013級開出了9個實驗項目，實驗開出率為100%。2016年近代物理實驗所有實驗項目中必做和選做實驗所占比例分別為：必做實驗占55%，選做實驗占45%。在實驗開設過程中,考慮到實驗儀器的損壞，以及廠家不能及時提供實驗消耗器材等方面的原因，把與本科物理課程關聯(lián)密切的氫光譜及光譜分析、富蘭克—赫茲實驗、塞曼效應、密立根油滴實驗、電子自旋共振、光速測定作為必做實驗，其余實驗則根據(jù)具體條件合理選擇開展。
三、建設實驗教師團隊
實驗教師隊伍的建設與管理是高校教學、科研乃至學科建設的重要保障，要建設一流高校，必須努力建設一支素質優(yōu)良、結構合理、專兼結合、相對穩(wěn)定的實驗教師隊伍。高素質的實驗教師隊伍既是實驗室建設和發(fā)展的主力軍，也是教學和科研的中堅力量，更是高校改革和發(fā)展不可或缺的重要人才[4]。與大學物理前期開設的力、熱、電、光等基礎實驗相比，近代物理實驗在內容上更加豐富，在深度上涉及了物理學中近代以來的重要思想和理論，在廣度上綜合了多學科的特色。實驗教師和實驗管理人員必須要有扎實的基礎知識和實驗技能，才能在知識講解上得心應手，在實驗操作中游刃有余，在實驗室管理中不出紕漏。我院在近代物理實驗教學上，擁有一支結構優(yōu)化、專業(yè)特色鮮明、恪守盡職的師資隊伍。教師隊伍理論基礎扎實、教學能力強勁、綜合素質高，師范教育經(jīng)驗豐富。我院采用多樣化、個性化的培養(yǎng)模式，培養(yǎng)學生扎實的物理學理論基礎和實驗技能。
四、改進實驗教學
近代物理實驗是一門綜合性、技術性極強，集近代物理思想、理論和實驗技術于一體的實驗。近代物理實驗教學的內容具有很強的時代性，是多學科結合、開放性的動態(tài)系統(tǒng)，其所涉及的理論大都深奧難懂，實驗操作復雜，數(shù)據(jù)獲取和處理分析難度大，儀器設備的購買、運行和維護成本高，近代物理實驗教學現(xiàn)狀、教學效果不盡人意[5]。通過借鑒和參觀其他高等師范院校近代物理實驗教學，再結合我院自身的發(fā)展現(xiàn)狀,著重在以下三個方面改進教學方法。第一，分層次。我院開展的近代物理實驗類型主要有綜合性、設計性和驗證性三種，它們所占比例分別為18%、36%和46%。層次化教學能統(tǒng)籌教師教學和學生學習的關系，教師在教學過程中能多層次培養(yǎng)學生的實驗和探索能力，學生通過學習不同類型的實驗，能充分掌握理論知識和實驗技能，能用不同思維去思考問題，為多元化的創(chuàng)新人才培養(yǎng)奠定堅實基礎。第二，開放式體系。近代物理實驗內容更新速度快。一定要有機運用現(xiàn)代計算機信息技術，對已有近代物理實驗項目稍微改進，如氫光譜實驗中光電倍增管中的數(shù)值成像分析，如果不利用計算機對數(shù)值進行修正，得到的數(shù)字結果誤差較大。合理運用現(xiàn)代科學技術可以提高實驗精度和效率。第三，完善考核制度。鑒于近代物理實驗綜合性高、技術性強、涉及知識面廣的特點[6]。加之，近代物理實驗對技術人員的要求高，在教學中，多數(shù)指導教師一般采用先講理論再做實驗的方式，運用實驗報告和期末考試定成績的考核方法，部分高等師范院校的教師把學生實驗操作也作為成績的評定依據(jù)之一。第四，網(wǎng)上模擬實驗。對于實驗設備昂貴、操作危險且極為不便，但對物理學的發(fā)展有著重要意義的近代實驗。教師須引導學生通過網(wǎng)絡資源進行網(wǎng)上學習，在有條件的情況下盡可能地建立相應的網(wǎng)絡虛擬實驗室，既拓展實驗室的應用時間和空間，也能為大學物理專業(yè)的高年級本科生步入社會后，在沒有指導教師的情況下自行學習打下堅實的基礎。
五、實驗室的管理與維護
隨著科學的進步和實驗室管理水平的不斷提高，對實驗室建設的功能性和規(guī)范化提出了更高的要求[7]。為了便于科學合理地開展實驗教學，全面完成教學大綱規(guī)定的教學任務，培養(yǎng)學生實驗能力，開展豐富多彩的課外活動，全面提高教學質量，使實驗室發(fā)揮其應有的作用[8]。我院針對實驗教學管理制度、儀器管理制度和實驗室開放制度三方面的內容進行改進和完善。
（一）實驗教學管理制度
首先，在學校教務處的統(tǒng)一安排下，按大綱規(guī)則制訂教學計劃。計劃包括準備開設的實驗項目、實驗開展的具體時間、計劃循環(huán)小組數(shù)及每組人數(shù)。其次，實驗人員根據(jù)學院制定的教學大綱，有計劃地安排實驗教學內容，實驗管理人員在開課之前務必做好儀器和實驗耗材的購進，定期檢查和維護實驗儀器。最后，各項目的實驗教師嚴格按照所授實驗內容及大綱要求，在規(guī)定的時間內檢查所用儀器和器材的準備情況，新授課的教師必須按照要求完成試做實驗并做好相關記錄。開課之前，積極準備實驗，保證儀器處于完好狀態(tài)，備足儀器和易耗材料。
�。ǘ﹥x器管理制度
實驗室的儀器要分類存放，做到定室、定位。相應的實驗管理人員每月初檢查防盜、防火、防潮等安全設施，做好通風、防塵和保潔工作[9]。實驗管理人員須定期聯(lián)系授課教師，對近代物理實驗儀器設備進行通電檢查，每次檢查必須詳細做好檢查記錄。實驗管理人員檢查實驗室后應做好相應的記錄情況，對于少數(shù)損壞或缺失的實驗儀器應及時登記，在查找無果的情況下及時作出相應的檢查報告。對于長期閑置或者是有所損壞的實驗儀器，應根據(jù)其特點定期聯(lián)系提供商進行保養(yǎng)維修，少數(shù)實驗儀器可以在廠家的指導下自行處理。
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實驗室工作必須為實驗教學服務，提高儀器設備使用率，分層次、按步驟、有規(guī)劃地穩(wěn)步推進各實驗室的開放。我院一般將等離子氣體放電實驗以及沒納入本年度教學的實驗項目作為開放性實驗，既能保證近代物理實驗室的高效利用，又不影響實驗室正常課程教學，保證實驗室的正常運行，避免造成日常教學科研工作的混亂[10]。
六、結語
地方高校近代物理實驗的管理、教學和基礎實驗室存在較大區(qū)別。在具體的近代物理實驗教學過程中，學院要充分認識到近代物理實驗室的特殊性，加強日常管理，調動建設各參與主體的積極性，不斷總結規(guī)劃設計經(jīng)驗教訓，改善設計細節(jié)，切實提高高校實驗室建設的管理水平[11]。創(chuàng)新和改革是地方型本科院校的實驗室建設和管理的新動力，是配合學院貫徹全面實施素質教育方針的趨勢所在，是學院實現(xiàn)教育水平邁上新臺階并可持續(xù)發(fā)展宏偉藍圖的必然要求[12]。然而，對于類似于我院的這種西部高等師范院校，應該循序漸進，在發(fā)展中尋求改革，努力探索出適合自身發(fā)展的道路。
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