浙江工业大学物理实验教学中心

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一、中心建设与发展历程

浙江工业大学是一所综合性的省属重点大学，坐落于历史文化名城、世界著名的风景游览胜地——浙江省杭州市。

自20世纪80年代物理实验独立开课以来，物理实验教学改革便走在学校前列。1996年，物理实验室以优秀的成绩通过“浙江省首批基础合格实验室”的评估，2000年，为了适应面向21世纪物理实验教学改革的需要，在原物理实验室的基础上，组建了“浙江工业大学物理实验教学中心”，实行校院两级管理体制和实验中心主任负责制。中心在以学生为本，以“素质、能力、创新意识”培养为核心的教育理念指导下，通过整合、优化各实验室资源，对物理实验教学体系、内容、方法及运行机制等进行了全面的改革，取得了优异成绩，于2002年被评为浙江省首批基础课实验教学示范中心。2004年，实验中心迁入小和山高教园区，拥有了一幢独立的实验大楼。通过完成省示范中心建设基金和财政部下达的《中央与地方共建高等学校专项资金》建设，使实验教学环境、仪器设备、实验项目以及教学软件等方面都得到极大提升。

随着硬件建设的日渐完善，物理实验中心同时积极开展教学改革和实践探索。1988年“大学物理实验”成为学校首批优秀课程，开始物理实验教学体系模块化改革，对传统物理实验内容进行优化整合。在此基础上，物理实验中心从更高、更全面的角度来审视物理类课程的改革与发展，围绕“素质、能力、创新意识”的培养目标，深入开展“物理系列课程整体教学改革与学生创新能力培养的研究与探索”教改项目的研究，使物理实验教学中心开设的各类实验课程与物理理论课程形成一个有机的整体。通过这一改革，“大学物理实验”于2003年被评为浙江省首批精品课程，并于2005年以全优的成绩通过省教育厅组织的中期检查。

物理实验教学中心实行校、院二级管理，学校任命中心主任1人，中心主任由具有教授职称的教师担任，全面负责中心规划和建设，副主任2人，中心下设中心办公室、基础实验室、近代物理实验室、自选开放创新实验室、专业实验室、智能化管理室、仪器室、实验教学研究室和资料室。

实验教学人员中，博士12人、硕士17人，本科学位1人；正高职5人，副高职9人，中职15人，初职1人。年龄30岁以下9人，30～45岁18人，45岁以上3人。教师中，高级职称教师比例≥46%，中级职称教师比例≥50%，45岁以下教师中具有博士学位比例≥33%，教师中具有硕士学历以上比例≥96%。实验技术与管理人员中，硕士1人，本科学位4人；副高职3人，中职3人，初职1人，其他1人。是一支实验教学水平和技术水平高、有很好的敬业精神和团队精神；教书育人成效明显，结构合理的师资队伍。

实验中心现已拥有设备总资产1150多万元，1800设备台（套）数，实验室面积达3400m2。近五年经费投入（2002—2006年）经费投入总额为952万元。

中心共开设9门实验课程，可开设各类物理实验228项。面向41个专业，每年接纳7500多学生的实验，年完成实验人时数超过20万。

近五年来主要实验教学成果，获奖情况：五年来申请到国家级“十一五”规划教材1部，省重点教材3部、校重点教材1部、校级以上（含）教改项目24项、院级教改项目16项，教改课题到款经费934.8万。在科研上，申请到国家级项目4项、省部级项目14项、厅局级级项目6项、校级项目5项，纵向课题到款经费270万，横向项目64项，横向课题到款经费330.87万，参加科研的教师占教师总人数的比例为80%以上。公开发表学术论文113篇，其中被SCI收录48篇，被EI收录34篇；公开发表教学研究论文38篇，共计发表论文151篇，人均年发表论文3.97篇。

先后研制开发了“电子束实验仪”和“非平衡电桥”等20种教学仪器，产值达1000万元。研制了22个大学物理实验CAI课件。

与东南大学共同研制开发的计算机辅助教学软件，并于2006年获浙江省教育厅所颁发的“浙江省高校教师自制多媒体教学课件一等奖”。

承担的“大学物理实验模块化改革与实践”和“物理系列课程整体教学改革与学生创新能力培养的研究与探索”两教改项目分别荣获2002年与2005年浙江省优秀教学成果一等奖。

二、实验教学理念与改革思路

理念：以学生为本、实践能力和创新能力培养为核心、注重工程实践能力与素质协调发展。

思路：改革课程体系、构建教学平台、更新教学手段、提高教学质量。

1.学校实验教学相关政策

学校非常重视实验教学，学校主管领导非常关心实验中心的工作，及时解决遇到的困难和问题，在组织管理上，学院教学院长亲自抓实验教学建设，学院监督指导，课程负责人具体组织实施的体制，时刻关注实验教学的过程和进程。具体在政策从以下五个方面来保障实验教学：

（1）行政组织保障。学校先后出台相关文件，完善了实验室管理的规范，在运行机制上给予充分保障。

（2）队伍建设保障。具体措施包括教师出国进修、学习；国内高校实验室参观、交流；在职攻读学位；鼓励教师参加科研，积极申报各类科研项目基金；要求理论课和实验课的教师交叉教学，增强实验教师队伍的活力和竞争意识，确保有一支结构合理、素质高、责任心强与爱岗敬业的实验室队伍。

（3）环境与条件保障。学校为规范管理实验教学，改善实验教学环境和条件，新建了“理学楼”，将实验中心所有实验室集中搬迁至该大楼，有利于实验中心教学管理和实验室信息化开放管理与控制。

（4）经费保障。学校每年下拨实验设备经费用于实验设备的添置和更新，同时，在专项建设中优先安排实验教学示范中心的建设项目，每年根据实际需要下拨环境改造经费用于实验室环境改造和维修。

（5）从实验教学规范上保障。学校从教学管理的角度出台了相关文件，根据这些文件的精神，实验中心制定了物理开放实验室实施细则、学生实验守则、物理实验考试考核办法、实验成绩评分标准等具体内容，编印了实验教学大纲、实验教学指导书等教学指导文件，有力保障了教学质量。

2.实验教学定位及规划

（1）实验教学定位：物理实验中心的实验教学功能定位为学校学生工程训练培养的主要基地和创新能力培养的重要基地。强调以学生能力培养为核心，在重视培养学生基本技能的基础实验的同时，加强综合性、设计性、课题性实验教学，加强学生实践能力和创新能力的工程实践，构建学生的知识、能力、素质综合协调发展的实验教学体系，增强实验教学内容与科研、工程、社会应用实践密切联系，为学生以后走向社会解决各种工程实际问题打下基础。

（2）实验教学规划：从新世纪工程技术人才培养的总体要求出发，以培养具有科学思维、有较强工程能力的创新人才为目标，以培养学生的“三基”为基础，以激发学生的创新意识、创新精神，提高学生的能力、素质为目的，以物理规律、物理思想为主线，以现代教育思想、教育方法为指导，来设计物理实验系列课程的具体内容；以近代物理思想和现代技术重组传统教学内容，改造基础物理实验，加强近代物理实验内容的比例，反映物理学的前沿，将当代科技的前沿成果通过再创造转化为基础物理实验的内容，并从培养学生独立实验能力、自主学习能力、科学创新能力以及实验设计和科学探索能力的角度出发，构建一个现代、完整、统一的物理实验系列课程。

3.实验教学改革和实验室建设思路及方案

力图通过几年的建设，将学校物理实验教学示范中心建设成为省内一流、国内先进，特色鲜明，集基础教学、自主学习、探索研究、观摩演示于一体的现代化示范教育基地和国家级的物理实验教学示范中心。中心建成后应成为具备有以下功能和特色的物理实验基地：

基础实验教学基地——按面向21世纪课程改革设想和计划，构建四层次教学体系，以满足不同专业和不同层次（本专业、本科A、B类、专科）学生的基本能力和实验素质培养的要求。

提高型实验教学基地——以激光技术、传感技术、微波技术、CT、超导、核磁共振、光学镀膜技术、光纤通信、X射线衍射实验和STM等现代化技术与物理应用为基础，建设提高型实验教学基地。这一基地不仅能满足全校理工类专业本科生、全校理工类研究生和博士生的实验教学需要，而且，还能经常举办电子信息发布、新技术、新器件应用讲座及展览等活动，加强对学生课外科研活动指导，开展运河杯、挑战杯等活动，使之成为大学生的综合科技活动园地。

研究创新型基地——利用近年来实验室建设的投入，仪器设备条件的不断改善，中心应具备一定的科研开发能力，能设计并开发出一批高层次的新实验，承接了大量纵向及横向课题，开展学生当老师的科研助手活动，让学生走进实验室参加老师的科研项目和实验室建设，协助老师开发一些新的实验、实验装置和CAI课件，使学生的创新能力得到很大的提高。

对外交流和培训基地——结合工作需要有计划地对教学人员进行教学及新技术等方面的培训。并通过派出专家指导、接受人员培训、组织会议、提供教学资料等途径，接受外单位中高级实验教学人员的培训，而且还可承担其他兄弟高校、浙江省成人教育、自学考试和中学生奥林匹克竞赛辅导等面向社会开放的教学任务。成为在全省最具示范作用的一个实验中心，在省内高校物理实验教学中，起到了龙头作用，成为了省教育厅办学和对外开放的一个“亮点”，起到示范中心的辐射作用。

三、实验教学体系与内容

1.实验教学体系建设

围绕从“素质、能力、创新意识”培养的教育目标，以加强基础、重视应用、开拓思维、培养能力，提高素质为核心，在教学中通过以下措施，来进行课程教学体系的改革：

（1）构建4个层次的模块化实验教学体系，把实验分成基本实验—综合与现代实验—自主设计实验—探索研究实验4个层次的模块。

（2）对学生按4种技能要素培养其综合能力，按基本技术训练—数据处理技能—自主设计能力—自主研究能力4种技能要素培养学生综合能力。

（3）采用4种教学辅助方法，充分利用现代化的教学手段，采用模拟演示、电子教案、CAI课件、计算机数据处理4种方法辅助实验教学。

（4）形成4种考核机制，通过预习实验—实验操作—实验考试—设计实验考核4种方式综合评定实验成绩。

（5）采用4种教学途径，通过必修实验—选修实验—开放实验—探索实验4种途径组织实验教学。

2.实验课程

中心根据实验教学理念制定了相应的实验教学大纲，根据实验教学大纲设置相应的实验课程和实验项目。中心共开设9门实验课程，分别是：大学物理实验（A、B、）、大学物理实验公共选修课、物理专业的基础物理实验课、物理专业的近代物理实验课、物理实验设计与实践、摄影技术、光信息科学与技术专业实验、应用物理学专业实验、现代光学实验。其中，大学物理实验A是浙江省首批省级精品课程。

3.实验教学平台

从面向社会实践、全面开放的建设思路出发，通过实验项目的调整与重组优化，构建了五大教学平台：

（1）基础实验教育平台。

（2）现代综合物理实验教育平台。

（3）自选开放实验教育平台。

（4）探索性物理实验平台。

（5）计算机网络教学平台。

四、实验教学方法与手段

1.教学模式多样化

（1）积极采用启发式教学方法。把一些课堂教学改革为比较自由的学术讨论模式，引导学生把学习和研究结合起来，培养学生科研意识和创新精神。如“金属丝杨氏弹性模量测量”实验的教学，首先通过分组就实验测量方案、测量手段进行讨论，并由各小组总结出最佳设计方案，再进行全班讨论。教学结果表明，学生的思路完全突破了书本上的拉伸测量法，实验方案和测量手段多种多样。学生再通过实践和比较，总结出杨氏弹性模量测量的研究性的实验报告。这种在教学中启发学生研究，在研究中学习知识和方法的教学活动，深受学生欢迎。

（2）积极开展提问式和讨论式进行理论和实验教学。鼓励、引导和鞭策学生自学，提高学生独立思考问题和解决问题的能力。传统的物理教学，讲解多、讨论少。这种一言堂的教学方法对培养学生的能力的科学素质是不利的。因此，中心将把讨论课作为一种教学形式明确下来，要求每一位教师都能进行课堂讨论，习题讨论以围绕解决物理问题为主。通过课堂上老师有目的的示范、启发、诱导，以及学生在课堂上的独立思考、演算达到掌握基本物理概念和原理，提高运用所学知识解决实际问题的能力，激发学生的求知欲望和科研探索的热情，提高学生的科学素养。

（3）积极开展用渗透式组织实验教学。改进“讲”的内涵。所谓用渗透式组织教学，即结合实验问题渗入物理思想、物理原理和理论思维方式，着重于实验思想和实验方法的探讨。如分子热运动、热电偶、光的偏振等等理论就是结合具体实验在讲解时渗入的。“讲”的原则是引导学生实验，注重理论联系实际，并给以方法论的启示；而少讲或不讲实验过程和步骤，以防占用过多的时间，确保学生的独立实验，让学生在“做”的实践中得到最有效的训练，获得知识。这种教学方式打破了“老师讲实验，学生做实验”的模式，丰富了实验教学内涵。

（4）积极推广自主开放教学。通过中心开发的基于校园网的物理实验教学网络选课与管理系统，学生不受时间和空间的限制，可根据自己的学习计划和安排，在中心所开设的基础实验中，实现网上选择和预约物理实验项目，学生在教师的指导下，人手一套设备，独立完成，保证人人均受到良好的实验训练。这是一种以学生为主体的教学思想的充分体现，受到学生的普遍欢迎。

2.教学手段现代化

物理学是以实验为依据的一门科学。在教学过程中要把一些抽象而枯燥的物理概念准确讲解出来，就要采用辅助教学手段。幻灯片、录像、实物演示实验、实验教学薄膜等手段是常用而基本的教学手段，多媒体影像技术、电子教案、CAI课件、计算机处理数据、多媒体演示实验则是物理教学手段现代化的主要教学手段。在中心的教学改革中，就教学手段而言，现代化的手段并不是简单地取代传统的，而是要将传统的手段与现代化的多媒体技术进行协同配合，以求取得最佳教学效果。特别是在鼓励中青年教师采用计算机多媒体教学手段进行授课的同时，更要注重发挥计算机多媒体的优势来弥补传统教育方法和手段的不足。为加强学生实验原理的掌握和动手操作能力的培养，学生实验前可自由到计算机房或通过网站做物理仿真实验，进行模拟演示，以熟悉和预习实验内容；教师上课用统一编写的电子教案，规范教学要求；学生实验过程中，可随时寻求CAI辅助教学软件的帮助；做完实验后，学生在计算机房处理实验数据，分析实验结果，绘制实验曲线和图谱，书写实验报告。通过以上措施，将传统的手段与现代化的多媒体技术相结合，积极采用多媒体影像技术、幻灯片、录像、演示实验、实验教学薄膜、电子教案、CAI课件、计算机处理数据等多种辅助教学手段协同配合，达到了较佳得课堂教学效果大学物理实验中心专用网站和精品课程“大学物理实验”省级精品课程教学资源在教学中发挥了很大作用，为学生学习提供了良好的网络化学习平台。学校物理实验的网络教学资源主要包括选课系统、网上交流、课程大纲、电子教案、网络课件、习题、教学录像、相关链接等内容。

3.考核方式多维化

（1）平时考核与期末统考相结合——形式多样的平时考核与统一规范的期末统考相结合。平时考核教师可以各显神通，如诊断性测试、平时作业、读书报告、科学小论文、小竞赛、小课题研究、第二课堂表现等等均可作为考核方式；而学期结束时的统考，采取统一考试、统一阅卷、流水批改、统一标准，试卷命题采用背对背、课程负责人负责制，以做到对每一位学生负责。

（2）理论考试与操作考试相结合——以往教学，只重视理论考试，对实验操作考试不重视。对工科学生，中心认为实验技能的考核尤为重要，特别是实验类课程。因此，对实验课教学，除了平时的实验预习和实验操作考评外，中心还形成了理论考试与技能考试相结合的考核方式。理论考试侧重实验基本理论的考核，操作考试重在基本实验技能考核，从而形成一个科学、客观的评价体系。

（3）统考与因材施教的分流考核相结合——根据学生平时实验成绩和实验理论考试成绩进行分流，优秀者（30%左右）可申请免课程结束时的操作考试，而参加设计性实验考核，学生自主选题、自主设计、独立实验并最终写出实验报告。

中心特色：以科研促进教学，通过教学引导科研，积极进行新型教学仪器的开发，获得了良好的社会效益和经济效益。

为适应学校逐步从单一的教学型大学转变为教学科研型大学，物理实验中心目前以承担基础实验教学为主，实验中心利用近年来实验室建设的投入，仪器设备条件的不断改善，在完成实验教学任务的前提下，尽力为教师的科研课题提供条件，承接的纵向和横向课题也逐年增多，五年来承担教学仪器开发类的横向课题13项，经费到款数76.8万元。结合本项目的建设，先后研制开发了“电子束实验仪”和“非平衡电桥”等20种教学仪器，产值达1000万元。研制了22个大学物理实验CAI课件。这些产品和课件不仅满足了中心的实验教学需要，更重要的是培养了学生的创新精神和创新能力。由学生协助老师研制的这些实验仪器还先后被南京大学、东南大学、浙江大学、东北电力大学、牡丹江师范大学、浙江师范大学、杭州商学院、浙江科技学院、浙江工程学院、中国计量学院和嘉兴学院等几十所省内外高等院校所采用，获得了良好的经济效益和社会效益。