复旦大学物理教学实验中心
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一、中心建设与发展历程
复旦大学物理实验室始建于1952年，分设普通物理实验室和中级物理实验室，继后又设立了演示物理实验室。实验室的发展和成长得到了王福山、周同庆、卢鹤绂、谢希德等物理系老前辈的关心和大力支持，为国家建设培养了一批又一批的高级人才。随着教育改革的不断发展，1998年由原普通物理实验室、近代物理实验室和演示物理实验室合并成立了物理教学实验中心。
实验中心根据人才培养的要求，大力推进实验教学改革。开创了一系列能开拓学生思维、激励学生创新的特色实验课程和实验项目。把提高人才培养质量作为建设高水平有特色实验中心的重要内容，构建了以能力培养为目标的多层次实验教学新体系，吸引了一大批优秀本科生开展实验课题研究和实验学习，极大地提高了学生的实验素质和创新能力，2006年评为上海市实验教学示范中心。
实验中心设主任1人，副主任4人（分别主管教学、科研、人员培养和网络建设等），并设学术秘书和器材秘书各1人协助工作。实验中心建立了实验教学课程负责人和实验室教师的制度，并设立了相关的实验教学小组，由实验中心统一领导和规划。中心的专职人员编制为25人，其中教师18人，教学辅助人员7人。已形成学科带头人、教授、副教授和青年教师组成的实验教学梯队。副高级职称以上的占56%，硕士以上学历的占44%，教师平均年龄42岁。
实验中心使用面积2100m2，其中实验室用房1780m2，办公室和实验准备室180m2。现有仪器设备约1704件，总值1433万元，设备完好率为98%。近五年来的经费总投入为1534万元，其中包括211建设经费365万元，世界银行贷款430万元及配套经费275万元，基地建设经费和配套经费400万元和实验中心日常运行经费64万。
实验中心每年开出7门实验课程，实验项目数约150个，面向全校27个专业，每年的选课人数约3000名学生，年实验人时数超过12万。在这些实验课程中有面对理科学生的“设计性研究性物理实验”和面向全校文科学生的公选课“自学物理实验”。还专门开辟了“实验园地”对同学开放，并设立物理实验演示厅来传播科学知识，激发学生对实验科学的兴趣。
实验中心积极探索符合中国国情的办学模式，使中心在教学改革工作中把握住正确的方向，注重对学生实践能力和创新能力的培养，并与理论课教学相配合，形成了具有复旦大学特色的实验教学体系。实验中心对一年级本科生开设“普通物理实验”、“设计性研究性物理实验Ⅰ”和“自学物理实验”，对二年级本科生开设“物理实验”和“设计性研究性物理实验Ⅱ”，对三年级本科生开设“设计性研究性物理实验Ⅲ”和“近代物理实验”，对四年级本科生开设“设计性研究性物理实验Ⅳ”，从而形成了经典到现代、从基础实验到设计性研究性实验这样一个完整的实验教学体系，使本科生能在不同的学习阶段选择合适的实验课程。在实验教学上，中心注重对学生的因材施教，在所有的实验课程中都含有选做内容，让学有余力的同学能按自己的兴趣选做实验或钻研自己有兴趣的问题。在教学中更多地引导学生在实验过程中对相关知识的学习和实验技能培养，包括观察、分析实验现象的能力，对实验过程和数据的记录，并提供接触现代科研技术的机会，包括多种数据处理技术、计算机应用能力、实用软件（如Lab-view和Matlab）的使用和文献检索阅读能力等。
中心设立了较为完善的实验教学质量保证体制，建立了科学合理的实验评分制度和鼓励学生争取高分的机制，在评分中不单是做减法，而是增加了实验奖励分，让认真做实验的得好分，痴迷做实验的得高分。并将原先单一的实验笔试改为笔试、操作、口试、写“小论文”等多种考核方式相结合，既考察基础知识，又考察实际能力。这种多种形式评价学生实验成绩的机制，已取得良好的教学效果。
近五年来，中心新排实验22个，改进实验20个；新建物理演示实验26个；制作完成“迈克尔逊干涉仪”、“高真空技术”等多个多媒体课件；自行设计制造教学实验仪器设备29种。出版了《基础物理实验》、《设计性研究性物理实验教程》、《设计性研究性物理实验教程教师用书》和《近代物理实验》等4本教材。其中《基础物理实验》作为面向21世纪物理学系列教材中的一本，获2005年国家级优秀教学成果二等奖。“为培养创新人才改革物理实验教学”项目获上海市教学成果奖二等奖。中心的“设计性研究性物理实验”被评为上海市级精品课程。完成世界银行贷款“设计性研究性物理实验教学内容与仪器和研究”项目。发表有关物理实验教学改革的论文39篇，指导物理系本科生发表论文在国内外学术刊物上正式发表的论文有43篇。其中一篇获第七届挑战杯一等奖。本科生参与改进设计的实验仪器有9种。
实验中心新建了网站，首创使用灵活高效和互动性极强的维基（Wiki）系统，打破了传统教学在时间和空间上的限制，使学生能通过网站积极投入到实验教改中来。实验中心采取了学科建设和中心建设互动发展，理论教学与实验教学相结合的新举措，并加快了人才引进的步伐，形成了一支由实验专职教师和兼职教师相结合的高水平实验教师队伍。实验中心依托物理系的国家重点实验室和科研小组，把理论教学和实验教学，科研和实验有机地结合起来，努力把实验中心建设成本科生科学素养训练和创新研究的基地。
二、实验教学体系与内容
中心建设的实验教学体系可概括为“一个核心，三个层面”，即以培养学生实践创新能力为核心，由“基础型实验教学—综合型实验教学—研究型实验教学”三个培养层面组织实施实验教学，组建了上述三个层次相互衔接的本科实验教学新体系。
基础型实验教学：对全校理科、医科和技术类一年级学生开设“普通物理实验”必修课和“自学物理实验”选修课。通过这一层面的实验教学，来强化学生基本实验技能的训练，使学生较扎实地掌握基本的物理实验方法，包括经典的实验方法和现代的实验技术；熟悉常规仪器的使用，并具有一定的独立实验能力和自主学习训练的积极性。以十大最美实验等经典实验为主线，让学生体会物理学的美妙之处：用最简单的仪器和设备发现最基本、最纯粹的科学概念，激发学生对物理实验的兴趣。
综合型实验教学：对物理系学生，在二年级开设“物理实验”、“设计性研究性物理实验Ⅱ”必修课，在三年级上开设“设计性研究性物理实验Ⅲ”选修课（原用名“综合物理实验”）。在二年级上的“物理实验”课程中，安排学生做一些精选的基本实验，来提高学生的实验技能及分析和解决问题的能力；在二年级下开设“设计性研究性物理实验Ⅱ”。另外，为物理系高年级的部分学生专门开设了“设计性研究性物理实验Ⅲ”选修课。这门课程以让学生接受科研选题、文献查阅、实验方案设计、设备搭建改造、研究计划的执行、数据整理分析、科学报告的准备和讲演、科学论文的写作等全方位的模拟科研训练为目的，注重学生基本科研素养的提高和独立开展研究工作能力的培养，为将来从事科研工作打下基础，也让那些将来走向不同工作岗位的同学具备一定的解决问题的能力和经验。课程要求学生在一个学期中，两人一组或独自完成一个小型研究课题。通常中心每年向学生开设10个以上具有一定的创新要求的研究课题，选修学生在20人以上。近年来，中心结合系里多年科研积累的丰厚资源，积极和从事实验科学研究的教师合作，在课程内开设适合高年级本科生的前沿方向的研究课题；一方面，增强课程内容和研究前沿的结合，进一步改善教学效果，提高教学质量；同时，让学生通过课程更系统地了解相关课题组的研究工作，提高他们对科学研究的兴趣，并进行有针对性的学习。
研究型实验教学：以“诺贝尔奖实验”等在物理学发展史上起过重大作用的物理实验为主线，让学生学习和体会用实验方法研究物理现象和规律，进而建立新的物理概念的整个过程。开设了“近代物理实验”必修课，和“设计性研究性物理实验IV”选修课。在“近代物理实验”中，采用模拟科研的方式进行实验教学；使学生从文献查阅、实验设计、实验操作、结果分析、数据整理到撰写报告等各个环节，得到一次较为全面的科学研究思想和方法的训练，实施个性化的实验教学，形成良好的科学素养和科学研究的协作精神。为使科研与教学紧密结合，实验中心依托相关科研小组，将前沿的科研项目中的实验研究方法或思想引入到实验教学课程中，建设“设计性研究性物理实验IV”，努力反映现代物理的最新发展。为此，充分利用复旦物理系有3位“长江特聘教授”和8位“杰出青年基金”获得者的强大优势，聘请他们为实验中心的兼职教授，以他们的研究课题为基础，开设设计性研究性物理实验。
面向全校的公选课——“自学物理实验”部分实验项目见下表。
三、中心特色
（1）在全国率先开设以培养学生科学素质为目标的“自学物理实验”全校公选课
提高全校学生，特别是文科学生的科学素质，是推进素质教育的一个十分重要的内容。由于物理学是自然科学的先导，物理学所阐明的物质世界运动的基本规律对于哲学和人文社会科学的发展也有着极其重要的作用，特别是物理实验中体现出来的唯物主义观点和科学辩证的思想方法，从实践中发现问题、分析问题的能力等，都说明物理实验可以成为提高学生科学素质的重要途径。为此，中心向全校各开设了一门“自学物理实验”的公选课，并且专门编写了新教材，内容包括“磁悬浮”、“光通信”、“激光窃听”等现代而有趣的实验。这门课的特色是以定性研究为主，强调从实验现象中研究物理问题。其中的许多实验是从演示实验发展而来的，如傅科摆的制作与实验、静电吹灭蜡烛火焰、用迈克尔逊干涉仪观察等厚与等倾条纹等。这样的实验是一种探求未知的过程，而不仅仅是根据已知的公式测量未知量而已，因而更受学生欢迎，更有利于学生创造精神的培养。这种实验特别强调“兴趣”，因为“兴趣”常常是科研的动力。在自学物理实验中，学生要自行设计实验装置，自行准备实验器材、自行拟定实验步骤。这样的实验激发了他们学习物理知识、探索物理规律的热情和积极性，加深了对物理规律的切身感受和实际体会，提高了动手动脑能力，激励了创新精神。
自中心开设这门公选课以来，深受全校学生的喜爱。生命科学院的潘新竹同学说：“从我亲自对自学物理实验这门课的体验来说，我认为它的确是素质教育的一个典范。就我个人而言，我认为至少在三个方面有所收获：耐心与毅力；协作精神；怀疑的态度。”世界经济系的顾颍华同学则认为：“自学物理实验课教给我的不仅仅是知识，从实验中我还培养了自己动手、自己摸索的观念和习惯，它让我体会到了真正的素质教育。”
（2）以培养“宽口径，厚基础”学生为目标，以“提高兴趣、增强内涵、夯实基础、保证质量”为原则，开设“普通物理实验”课。
复旦于2002年开始实施“通识教育”改革。对一年级新生进行综合教育，为配合学校的教学改革，实验中心提出了“提高兴趣、增强内涵、夯实基础，保证质量”的方针，重新组织了“普通物理实验”的教学内容。
在“普通物理实验”教学中，中心新排了一批实验，改写了教材，基本上实现了增强物理实验基本训练的要求。同时在实验中增添“选做内容”，使学有余力的学生有机会进一步提高实验能力。
由于“普通物理实验”是对一年级本科生开设的，要求每个实验的设计有一个循序渐进的过程。为此中心选择了那些实验训练全面、物理内容丰富而学生较感兴趣的实验，改写了这些实验教材的原理部分，以保证学生都能看懂，并能在懂得原理的情况下做实验。同时改革实验方法与内容，使大多平台实验都兴趣盎然，同时，中心专门新排了一些“竞赛性”的实验，如“碰撞打靶”实验等，以激发学生的学习积极性和主动性。
为了保证教学质量，中心评估了各个实验在训练学生的基本原理、基本方法、基本技能方面所能达到的水平，同时要求实验能涵盖各子学科的内容，因此中心选择了综合性较强的实验作为平台课的主要内容。学生虽然只做了12～14个实验，但在各方面得到的训练是比较全面的、扎实的。这样高度的综合性，使中心可以在较少的学时、较低的难度和不多的实验个数条件下，仍然能夯实学生的实验基础，保证了教学质量。
（3）在全国率先开展设计性研究性物理实验系列，并在培养创新人才方面取得显著成果
实验中心针对不同年级的不同要求，排出了一系列的设计性研究性实验，并探索出一套适合这类实验的新教学方法。
科学性与趣味性的结合。一年级学生的设计性研究性实验特别注意科学性与趣味性的结合，充分调动学生的学习积极性和创新精神，并让学生自己选题、自己确定实验的内容和深度、自行设计实验装置、自行准备实验器材、自行拟定实验步骤、自己动手动脑去进行研究并完成实验。
着重动手能力的提高。二年级学生的设计性研究性实验带有一些科学研究的性质，要求学生按照一定的要求去设计、研究和完成一个小的实验课题。
综合与创新能力的培养。三年级学生的设计性研究性教学实验要求学生在一个学期的学习中，完成一至两个小型研究课题。这些课题具有一定的科学研究性质，反映当前物理实验方面的新内容和新技术，具有一定的先进性；课题涉及的实验内容与方法具有综合性。
实验中心完成了包括上述35个实验的教材《设计性研究性物理实验教程》。这些实验教材与过去一般的实验教材大不相同，既没有实验原理、也没有实验步骤，有的是一系列的问题、参考材料和实验要求。学生要在查找和阅读参考材料的基础上回答这些问题，才能搞懂有关原理并自行拟出实验步骤来实现该实验的要求。通过这样的实验，学生能深入理解物理原理，提高自学能力、动手能力以及分析问题、研究问题、解决问题的能力，激发创新精神。五年来，学生发表论文23篇。通过全面总结关于研究和开发设计性研究性物理实验的经验，还发表多篇教学研究论文。
（4）以“少而精”、“模拟科研”为原则，建设近代物理实验教学新体系
近代物理实验室多年来以“模拟科学研究”的方式来进行近代物理实验教学，让学生如同“解剖麻雀”般的亲身经历科研工作的整个过程，变“教师带着学生做实验”为“放手让学生独立做实验”，通过教学方法的改变，使学生在这个实验阶段得到较高的科学研究素质的训练。
另外，实验中心从校内（以物理学系为主）相关科研课题小组的研究课题中，选择适于本科生的内容，编排成“设计性研究性物理实验IV”，作为物理系本科生四年级第一学期的实验课程。对学生日后进行科研工作有较大的帮助作用。其中的部分题目还可以根据学生的实际情况扩展为本科生的毕业论文。
（5）实验中心率先建成了基于维基系统的网站
中心网络平台的最大特点是面向全体学生和教师，提供了开放式的教与学互动交流平台，使学生和教师最大程度地参与到实验教学改革中来。在实验教学和管理等方面发挥着重要作用。它有以下三大特点：
广泛参与及透明性：一改以往的网站由专人负责维护和更新的做法，全体老师、选课同学，甚至是其他对实验感兴趣的人，都可在登录后修改、补充和发表意见；学生可以直接发帖提问，老师和其他同学都可以随时作答或进行讨论；实验教材的更新和补充也可以由指导教师自行修改和维护；大大增强了网页的交互性和内容的有效性。
开放性：发布实验中心的公开信息，转发与实验中心相关的校内外信息。学生通过平台可以了解实验中心的基本情况、实验课程（包括课程表）、教学大纲、实验任务要求、实验多媒体课件并提供相关的参考资料及网站连接。
互动性：学生可在线提交实验报告，发表实验体会，可以对实验教学提出建议和意见。教师可以进行答疑，开展专题讨论和调查教学情况。