打造“创新”型基础物理实验

陈水桥，李海洋，陈洪山，陈红雨，鲍德松

(浙江大学 物理学系，浙江 杭州310027)

0 引 言

物理实验中心遵循“以人为本，整合培养，求是创新，追求卓越”的教学理念。通过全体师生的共同努力实现了“学生选课自主化，教师队伍层次化，教学方法多元化，实验内容多样化，实验管理规范化”的教学改革思路，取得了较好的成效。

1 实验中心现状

(1) 学生选课自主化。中心特别注重学生的自主选课系统建设［1］，主要表现在:选实验自主化，实验内容分必做和选做两部分，必做实验占4%，选做实验占96%，学生可以根据自己爱好自由选择大部分实验内容;实验预习自主化，中心鼓励学生上网预习，既节省了学生预习时间，又拓宽了预习方式;中心开设了开放性实验室，学生可以在任意时间段来做实验，不受时间、空间限制［2-3］。

(2) 教师队伍层次化。物理实验中心把教师队伍根据实验内容进行层次化分类，把教师根据自身能力和特长分成几个层次，让每位老师找到合适的位置［4］。这些层次因为是根据实验内容来分类的，所以分别称做:研究型课题层、SRTP 项目层、综合设计层、基础层。层次化的教师队伍明显地提升了教学质量。

(3) 教学方法多元化。中心建立起了“启发式、自主式和开放式”教学新体系。以实验内容为中心的“分层次、多模块”教学方法是根据学生要求、教师队伍建设需要和实验室发展的需求而提出来的教学方法［5］。主要包括:网络化教学平台、立体化实验室、开放化仪器平台和无纸化自测考试系统。

(4) 实验内容多样化。根据“启发式、自主式和开放式”教学新体系，对物理实验教学内容进行了大胆改革，针对性地开设了“大学物理实验”、“普通物理实验ⅠⅡ”、“物理学实验ⅠⅡⅢ”、“大学物理及实验”四大类本科生实验课程，以及“现代物理实验”研究生实验课程。其中本科生实验共有97 个，包括基础实验26 个，综合、设计型实验71 个(课题实验31 个)，研究生实验有18 个，还有一系列开放和演示实验［6］。

(5) 实验管理规范化。中心实行“模块式”管理体系。把整个实验中心的管理系统分成四大模块:日常管理模块，实验管理模块，教师管理模块和学生管理模块。分别由1 位中心主任和3 位中心副主任负责。其中日常管理模块包括设备管理、信息管理和实验中心建设;实验管理模块包括基础物理实验室、综合开放实验室和近代物理实验室;教师管理模块包括排课、培训等;学生模块包括选课系统和考试系统。

2 构建实验教学新体系

物理实验中心建立起了“启发式、自主式和开放式”教学新体系(见图1)。

图1 教学体系结构图

(1) 重点对课程内容和实验指导书进行了改革。根据“启发式、自主式和开放式”教学新体系，实验中心对物理实验教学课程进行了大胆的改革，针对性地开设了“大学物理实验”、“普通物理实验ⅠⅡ”、“物理学实验ⅠⅡⅢ”、“大学物理及实验”和“现代物理实验”五大类本科生课程［7］。其中“普通实验Ⅱ”和“物理学实验Ⅲ”也称研究型课题实验。由于实验中心仪器设备更新率很高，实验内容经常根据需求转变，如招生模式从过去的分专业变成现在的大类招生等，所以中心每年都要更新实验教材内容，以适应学校的发展需求。一本固定的教材是满足不了实验室的建设需求的，所以实验中心根据课程内容系统化地建设了各类实验指导书，作为学生的实验教材［8］。新编的实验教材有:《普通物理实验》，《物理课题实验》，《光学开放实验指导书》，《大学物理实验》，《现代物理实验》。

(2) 开设特色实验课程。中心为了培养高水平，具有创新精神的研究型人才，专门成立了求是科学班实验课程。“求是科学班”是依据教育部面向高校推出的基础学科拔尖学生培养计划，“求是科学班”就是培养基础学科领域的，能耐得住寂寞、潜心于科学研究的，以科学研究为终身职业的人才。在求是科学班做实验的学生都将按照“高、精、尖”的培养模式，实施课程精、深、通的研究型实验教学。求是科学班实行开放制，所有实验课程都有教授担纲。带队导师全部都是长江学者或教学名师。学生至少主持一项SRTP(大学生科研训练计划)，并在导师的指导下，参加一项科研项目，完成研究论文。开设具有大类学生特色的物理课题实验课程:物理课题实验基于学生SRTP 项目的课题内容，学生以论文形式提交成果。课题实验课程难度高，形式灵活，内容多样，一般一个课题需要花2 个短学期的时间完成，最后以答辩的方式来考查学生的完成情况。

3 改革教学方法和教学手段

为适应大类学生的需求，实验中心对实验教学方法和手段有针对性的进行了大胆的改革。以实验内容为中心的“分层次、多模块”教学方法是根据学生要求、教师队伍建设需要和实验室发展的需求而提出来的教学方法。真正实现了“教师—实验—学生”一体化，见图2。

图2 “教师—实验—学生”一体化图

实验中心运用“启迪式”的教学手段，解决了以往单一的“说教式”教学手段。“启迪式”教学手段主要是想尽办法为学生提供良好的学习环境，实现学生实验预习和操作的多途径化，其教学手段见图3。

图3 多途径化启发式教学手段

其中，网络化教学手段主要通过实验中心网站，上传教学课件、教学多媒体和虚拟实验等，让学生在网上自主预习，获取实验相关知识。立体化教学手段，通过实验室内仪器挂图、多媒体播放、实验课件、实验介绍板向学生展示该实验的全方位信息，让学生在实验室内做实验时多一些相关实验信息的来源和渠道。开放化教学手段让学生可以在非实验课时间段来开放实验室做自己喜欢的实验内容。无纸化教学手段，学生可以对自己所学实验内容在网上自测考试系统内进行随时自测，从而达到查漏补缺的效用。

4 强化实验教师队伍建设

4.1 依托一级学科建设实验指导教师队伍

物理实验教学中心，依托浙江大学物理学一级学科博士点和博士后流动站，理论物理、凝聚态物理两个国家重点学科，光学、等离子体物理两个浙江省重点学科，理科和物理工科课程两个国家人才培养基地的雄厚的教学人才队伍，坚持“以人为本，整合培养，求是创新，追求卓越”人才培养理念，取得了长足的发展［9-10］。

4.2 建设层次化实验教师队伍

每位教师都有自己的特点，根据自己的特点来从事或选择实验内容才能促进实验课程的良好发展，也更能很好地为学生服务。所以实验中心给每位参与的老师根据自己的特点自主选择实验内容的机会，而不是以前的指派方式。中心根据教师自身能力和特长分成几个层次［11］见图4，让每位教师找到合适的位置，找到能最大发挥能力的地方。层次化的教师队伍大大提升了教学质量，也更能使教师在实验教学中工作自如。

图4 层次化教师队伍建设

4.3 依托新的岗位聘任制优化实验教师结构

实验中心为了便以管理教师队伍，把教师按照实验室管理方法分成了基础实验室队伍、综合开放实验室队伍和近代物理实验室队伍，共计56 人。制定了合理的岗位聘任制度，保证了实验教师队伍健康成长。实验中心根据“实验人员岗位聘任实施办法”进一步细化了实验教师队伍，保证了实验教师队伍的良好建设。实验教学中心现有教师、实验技术与管理人员共56 人，其中高级职称38 人，中级职称10 人，院士1人，教授28 人，副教授5 人，博士学历29 人，硕士学历5 人。合理的队伍结构促进了实验教学的发展。

(1) 重视教师队伍培训。实验室非常重视实验人员培训和参加各种会议，经常组织实验中心教师外出交流或培训，不断提高教师的业务水平，吸取国内外先进实验技术和实验方法［12］。

(2) 组建高校大学物理实验教学协助组。为发挥物理实验中心的示范作用，提高在杭高校大学物理实验教学质量，促进在杭各高校物理实验的建设，召开了由浙江大学、浙江工业大学发起并组织的“在杭高校大学物理实验教学协助组成立大会”。协助组进行了在杭高校大学物理实验教学协作网的建设，建设了浙江省在杭高校大学物理实验试题题库，初步开展在杭高校大学物理实验资源共享，进一步加深各高校之间交流协作、合作，深化了物理实验教学改革，及物理实验室建设，创新性实验的模式和标准，并探讨了各院校大学物理实验教学现状比较等情况［13］。

5 建立“开放、正确、合理”的信息平台

建立“开放、正确、合理”的软件信息平台是我们物理实验中心建设的目标之一。因此实验中心建设了“一站式，平台型”实验中心网站，主要包括日常信息公布平台，学生选课平台，成绩评定平台，师生交流平台，实验演示平台(虚拟实验、课件、多媒体播放)，实验信息平台和课程建设平台。为学生、教师和其他需求人员提供开放、正确、合理的信息支持。网站地址:10.71.23.61，每年点击的学生人数约5 000 多，每年点击量约20 万人次。

立体化实验室建设是针对学生实验需求的一个硬件信息平台，其主要内容包括仪器挂图、多媒体播放、实验课件、实验介绍板等。立体化实验教学信息平台向学生展示了每个实验的全方位实验信息，让学生在实验室内做实验时增加了实验信息渠道，使学生做实验时更加得心应手。

6 建设“模块式”实验室管理系统

物理实验中心的四大“模块式”管理系统中，日常管理系统采用一体化运行机制，实验管理系统采用开放式运行机制，教师队伍管理系统采用岗位聘任制运行机制，学生管理系统采用自主性选课运行机制［14］。

(1) 日常管理系统。采用“自上而下，分级管理”的一体化运行机制，实行“主任负责制，副主任分管制，室主任落实制和管理人员承包制”。每个实验室都布置了安全提示、规则制度表、实验介绍提示板。

(2) 实验管理系统。采用开放式运行机制，主要包括网络开放，选课开放，实验开放。学生可以从多渠道来了解和进入物理实验中心。每年进入开放室自由选做实验的学生人数约5 000 人次。

(3) 教师队伍管理系统。采用岗位聘任制运行机制，学校特别重视实验中心的队伍建设，考虑到实验人员是学校里的弱势群体，在岗位要求，职称评定，经费划拨等方面都有特别照顾。当然学生对实验教师的要求也更高，比如每次实验，学生都要对每位老师进行评分。学校每年都对实验课程考评。

(4) 学生管理系统。采用自主性选课运行机制，学生管理系统主要指学生选课系统。实验中心实行“启迪式”教学手段，真正做到了学生自主选课，师生双向选择［15］。

7 特 色

(1) 打造‘创新’型基础物理实验。实验中心遵循“以人为本，整合培养，求是创新，追求卓越”的教学理念，开设了“大学物理实验”、“普通物理实验ⅠⅡ”、“物理学实验ⅠⅡⅢ”、“大学物理及实验”、“现代物理实验”五大类课程，通过全体师生的努力，实现了“学生选课自主化，教师队伍层次化，教学方法多元化，实验内容多样化，实验管理规范化”的教学思路。提升了实验室的创造力。实验中心构建了“启发式、自主式和开放式”教学新体系，使实验中心面目一新。

(2) 创建了具有浙大特色的求是科学班实验课

程。浙江大学物理实验中心为了培养高水平，具有创新精神，研究型人才，专门成立了求是科学班实验课程。在求是科学班做实验的学生都将按照“高、精、尖”的培养模式，实施课程精、深、通的研究型实验教学。坚持“以人为本，整合培养，求是创新，追求卓越”人才培养理念，取得了长足的发展。求是科学班实行开放制，所有实验课程都有教授担纲。带队导师全部都是长江学者或教学名师。学生至少主持一项SRTP(大学生科研训练计划)，并在导师的指导下，参加一项科研项目，完成研究论文。

(3) 创建“现代物理实验”课程。该课程主要特点是，全程导师制，采用个性化、国际化培养方案、主要由教授讲授实验课。它的主要目标是打造一批创新型人才。各个实验项目各具特色，实用性强，保障了各二级学科人才培养目标的需求。提倡学生对本专业及相关学科均有所了解，学生可结合自己论文课题自主选择实验项目，为学生出高水平科研成果打好基础。

(4) 开设“研究型课题实验”传统特色课程。该课程特色明显，成果显著，实验中心专项经费资助、基于学生SRTP 项目的课题内容、学生以论文形式提交成果。近五年，基于该课程，已经指导学生申请并完成了5 个国创项目、13 个省创项目和21 个SRTP 项目，指导本科生发表了34 篇文章，发表了3 篇关于课题实验建设方面的文章和5 篇会议论文，主编了1 本“物理课题实验”指导讲义，并在国内多个会议上介绍。

(5) 建立长效的学生成绩评分体系。物理实验课程作为全校本科生的必修课，其地位不言而喻，所以实验中心特别重视学生成绩评定。结合学校实行大类招生后学生选择专业与课程考试成绩相关的特点，实验中心对学生成绩的评定进行了改革:①全面开放实验，学生可以根据自己今后专业发展志向，有目的的选择实验和指导老师。②每位教师依据学生在每次实验课中的表现和实验后的报告给出实验成绩。③实行教师跟实验的方法，替代过去的教师跟班制，所以学生的成绩是取自于多位教师的评分，避免教师间给分的不平衡。受到了学生的好评。④学生最终实验成绩由平时成绩和笔试成绩相加的方法给定。同时，学生对每位教师和对应的实验也进行评分，这些措施较好地促进了教学质量的提高。

8 结 语

物理实验中心提出了“打造‘创新’型基础物理实验，创建‘示范’型实验教学中心”的口号，将实验基本技能、技术与综合设计能力、研究能力的培养贯串于整个实验教学过程中，构建了具有自己特色的实验内容、先进的实验技术，并以学生为主体、以教师为主导的分层次、模块化、全面开放的物理实验教学方法。中心经过近几年的探索和不断完善，已经积累了较丰富的经验，形成了具有自己特色的实验教学体系和管理模式，教学内容、教学方法和教学手段，实验室发展思路明确，改革力度深，在全国高校起到了良好的示范作用。

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