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地方高校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)能力探討論文
一、背景介紹
目前，貴州師范學(xué)院物理與電子科學(xué)學(xué)院（以下簡稱“我院”），實(shí)驗(yàn)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(jì)在內(nèi)），教學(xué)科研儀器設(shè)備總投入達(dá)到1000萬元以上。其中，近代物理實(shí)驗(yàn)建設(shè)的總開銷最大。實(shí)驗(yàn)室主要分為基礎(chǔ)和專業(yè)兩大類，近代物理實(shí)驗(yàn)包含專業(yè)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室11間，分別開設(shè)了氫光譜及光譜分析，富蘭克—赫茲實(shí)驗(yàn)，微波測試系統(tǒng)的調(diào)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(shí)驗(yàn)，塞曼效應(yīng)，密立根油滴實(shí)驗(yàn)，核磁共振，電子自旋共振，光速測定。我院開設(shè)近代物理實(shí)驗(yàn)的主要目的是讓學(xué)生掌握發(fā)生在近代物理領(lǐng)域的具有先進(jìn)理念的實(shí)驗(yàn)技能和操作方法，包括正確使用精密、復(fù)雜的大型實(shí)驗(yàn)儀器；加深對力、熱、電、光等基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識；掌握精度較高的測量技能等，使學(xué)生更加深入地理解近代物理的概念和發(fā)展規(guī)律，為學(xué)生掌握和應(yīng)用新技術(shù)打好堅(jiān)實(shí)的物理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。通過這一方式，有助于提高學(xué)生從事實(shí)驗(yàn)工作的能力，其中包括閱讀參考資料、擬定實(shí)驗(yàn)步驟、使用基本儀器、準(zhǔn)確進(jìn)行測量、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果等方面的能力。另外，通過近代物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，也有助于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真的科學(xué)實(shí)驗(yàn)態(tài)度和實(shí)事求是的科學(xué)實(shí)驗(yàn)作風(fēng)，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素質(zhì)與創(chuàng)新能力[1-3]。
二、實(shí)驗(yàn)開設(shè)情況
根據(jù)我院制定的最新人才培養(yǎng)計(jì)劃方案，近代物理實(shí)驗(yàn)在第八學(xué)期前十周開設(shè)完成，2013級物理本科班提前到第六學(xué)期開設(shè)。2012年開始（2009級）到2015年（2013級），近代物理實(shí)驗(yàn)室總共接納15個(gè)教學(xué)班級，學(xué)生達(dá)842人。2009級到2011級皆開出8個(gè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)開出率為100%。由于學(xué)院最近幾年加大了對實(shí)驗(yàn)室的管理力度，定期檢查和維修近代物理實(shí)驗(yàn)儀器，2012級和2013級開出了9個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，實(shí)驗(yàn)開出率為100%。2016年近代物理實(shí)驗(yàn)所有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中必做和選做實(shí)驗(yàn)所占比例分別為：必做實(shí)驗(yàn)占55%，選做實(shí)驗(yàn)占45%。在實(shí)驗(yàn)開設(shè)過程中,考慮到實(shí)驗(yàn)儀器的損壞，以及廠家不能及時(shí)提供實(shí)驗(yàn)消耗器材等方面的原因，把與本科物理課程關(guān)聯(lián)密切的氫光譜及光譜分析、富蘭克—赫茲實(shí)驗(yàn)、塞曼效應(yīng)、密立根油滴實(shí)驗(yàn)、電子自旋共振、光速測定作為必做實(shí)驗(yàn)，其余實(shí)驗(yàn)則根據(jù)具體條件合理選擇開展。
三、建設(shè)實(shí)驗(yàn)教師團(tuán)隊(duì)
實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍的建設(shè)與管理是高校教學(xué)、科研乃至學(xué)科建設(shè)的重要保障，要建設(shè)一流高校，必須努力建設(shè)一支素質(zhì)優(yōu)良、結(jié)構(gòu)合理、專兼結(jié)合、相對穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍。高素質(zhì)的實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍既是實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和發(fā)展的主力軍，也是教學(xué)和科研的中堅(jiān)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(xué)物理前期開設(shè)的力、熱、電、光等基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)相比，近代物理實(shí)驗(yàn)在內(nèi)容上更加豐富，在深度上涉及了物理學(xué)中近代以來的重要思想和理論，在廣度上綜合了多學(xué)科的特色。實(shí)驗(yàn)教師和實(shí)驗(yàn)管理人員必須要有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識和實(shí)驗(yàn)技能，才能在知識講解上得心應(yīng)手，在實(shí)驗(yàn)操作中游刃有余，在實(shí)驗(yàn)室管理中不出紕漏。我院在近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)上，擁有一支結(jié)構(gòu)優(yōu)化、專業(yè)特色鮮明、恪守盡職的師資隊(duì)伍。教師隊(duì)伍理論基礎(chǔ)扎實(shí)、教學(xué)能力強(qiáng)勁、綜合素質(zhì)高，師范教育經(jīng)驗(yàn)豐富。我院采用多樣化、個(gè)性化的培養(yǎng)模式，培養(yǎng)學(xué)生扎實(shí)的物理學(xué)理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)技能。
四、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)
近代物理實(shí)驗(yàn)是一門綜合性、技術(shù)性極強(qiáng)，集近代物理思想、理論和實(shí)驗(yàn)技術(shù)于一體的實(shí)驗(yàn)。近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容具有很強(qiáng)的時(shí)代性，是多學(xué)科結(jié)合、開放性的動態(tài)系統(tǒng)，其所涉及的理論大都深?yuàn)W難懂，實(shí)驗(yàn)操作復(fù)雜，數(shù)據(jù)獲取和處理分析難度大，儀器設(shè)備的購買、運(yùn)行和維護(hù)成本高，近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀、教學(xué)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(shí)驗(yàn)教學(xué)，再結(jié)合我院自身的發(fā)展現(xiàn)狀,著重在以下三個(gè)方面改進(jìn)教學(xué)方法。第一，分層次。我院開展的近代物理實(shí)驗(yàn)類型主要有綜合性、設(shè)計(jì)性和驗(yàn)證性三種，它們所占比例分別為18%、36%和46%。層次化教學(xué)能統(tǒng)籌教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)的關(guān)系，教師在教學(xué)過程中能多層次培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)和探索能力，學(xué)生通過學(xué)習(xí)不同類型的實(shí)驗(yàn)，能充分掌握理論知識和實(shí)驗(yàn)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(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。第二，開放式體系。近代物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更新速度快。一定要有機(jī)運(yùn)用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)信息技術(shù)，對已有近代物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目稍微改進(jìn)，如氫光譜實(shí)驗(yàn)中光電倍增管中的數(shù)值成像分析，如果不利用計(jì)算機(jī)對數(shù)值進(jìn)行修正，得到的數(shù)字結(jié)果誤差較大。合理運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)可以提高實(shí)驗(yàn)精度和效率。第三，完善考核制度。鑒于近代物理實(shí)驗(yàn)綜合性高、技術(shù)性強(qiáng)、涉及知識面廣的特點(diǎn)[6]。加之，近代物理實(shí)驗(yàn)對技術(shù)人員的要求高，在教學(xué)中，多數(shù)指導(dǎo)教師一般采用先講理論再做實(shí)驗(yàn)的方式，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)報(bào)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(xué)生實(shí)驗(yàn)操作也作為成績的評定依據(jù)之一。第四，網(wǎng)上模擬實(shí)驗(yàn)。對于實(shí)驗(yàn)設(shè)備昂貴、操作危險(xiǎn)且極為不便，但對物理學(xué)的發(fā)展有著重要意義的近代實(shí)驗(yàn)。教師須引導(dǎo)學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行網(wǎng)上學(xué)習(xí)，在有條件的情況下盡可能地建立相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室，既拓展實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用時(shí)間和空間，也能為大學(xué)物理專業(yè)的高年級本科生步入社會后，在沒有指導(dǎo)教師的情況下自行學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
五、實(shí)驗(yàn)室的管理與維護(hù)
隨著科學(xué)的進(jìn)步和實(shí)驗(yàn)室管理水平的不斷提高，對實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的功能性和規(guī)范化提出了更高的要求[7]。為了便于科學(xué)合理地開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，全面完成教學(xué)大綱規(guī)定的教學(xué)任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�，開展豐富多彩的課外活動，全面提高教學(xué)質(zhì)量，使實(shí)驗(yàn)室發(fā)揮其應(yīng)有的作用[8]。我院針對實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理制度、儀器管理制度和實(shí)驗(yàn)室開放制度三方面的內(nèi)容進(jìn)行改進(jìn)和完善。
�。ㄒ唬⿲�(shí)驗(yàn)教學(xué)管理制度
首先，在學(xué)校教務(wù)處的統(tǒng)一安排下，按大綱規(guī)則制訂教學(xué)計(jì)劃。計(jì)劃包括準(zhǔn)備開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)開展的具體時(shí)間、計(jì)劃循環(huán)小組數(shù)及每組人數(shù)。其次，實(shí)驗(yàn)人員根據(jù)學(xué)院制定的教學(xué)大綱，有計(jì)劃地安排實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)管理人員在開課之前務(wù)必做好儀器和實(shí)驗(yàn)耗材的購進(jìn)，定期檢查和維護(hù)實(shí)驗(yàn)儀器。最后，各項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)教師嚴(yán)格按照所授實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及大綱要求，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)檢查所用儀器和器材的準(zhǔn)備情況，新授課的教師必須按照要求完成試做實(shí)驗(yàn)并做好相關(guān)記錄。開課之前，積極準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)，保證儀器處于完好狀態(tài)，備足儀器和易耗材料。
（二）儀器管理制度
實(shí)驗(yàn)室的儀器要分類存放，做到定室、定位。相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)管理人員每月初檢查防盜、防火、防潮等安全設(shè)施，做好通風(fēng)、防塵和保潔工作[9]。實(shí)驗(yàn)管理人員須定期聯(lián)系授課教師，對近代物理實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備進(jìn)行通電檢查，每次檢查必須詳細(xì)做好檢查記錄。實(shí)驗(yàn)管理人員檢查實(shí)驗(yàn)室后應(yīng)做好相應(yīng)的記錄情況，對于少數(shù)損壞或缺失的實(shí)驗(yàn)儀器應(yīng)及時(shí)登記，在查找無果的情況下及時(shí)作出相應(yīng)的檢查報(bào)告。對于長期閑置或者是有所損壞的實(shí)驗(yàn)儀器，應(yīng)根據(jù)其特點(diǎn)定期聯(lián)系提供商進(jìn)行保養(yǎng)維修，少數(shù)實(shí)驗(yàn)儀器可以在廠家的指導(dǎo)下自行處理。
�。ㄈ⿲�(shí)驗(yàn)室開放制度
實(shí)驗(yàn)室工作必須為實(shí)驗(yàn)教學(xué)服務(wù)，提高儀器設(shè)備使用率，分層次、按步驟、有規(guī)劃地穩(wěn)步推進(jìn)各實(shí)驗(yàn)室的開放。我院一般將等離子氣體放電實(shí)驗(yàn)以及沒納入本年度教學(xué)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目作為開放性實(shí)驗(yàn)，既能保證近代物理實(shí)驗(yàn)室的高效利用，又不影響實(shí)驗(yàn)室正常課程教學(xué)，保證實(shí)驗(yàn)室的正常運(yùn)行，避免造成日常教學(xué)科研工作的混亂[10]。
六、結(jié)語
地方高校近代物理實(shí)驗(yàn)的管理、教學(xué)和基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室存在較大區(qū)別。在具體的近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，學(xué)院要充分認(rèn)識到近代物理實(shí)驗(yàn)室的特殊性，加強(qiáng)日常管理，調(diào)動建設(shè)各參與主體的積極性，不斷總結(jié)規(guī)劃設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，改善設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，切實(shí)提高高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的管理水平[11]。創(chuàng)新和改革是地方型本科院校的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和管理的新動力，是配合學(xué)院貫徹全面實(shí)施素質(zhì)教育方針的趨勢所在，是學(xué)院實(shí)現(xiàn)教育水平邁上新臺階并可持續(xù)發(fā)展宏偉藍(lán)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(yīng)該循序漸進(jìn)，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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