李 斌,陳國杰,譚 鵬,謝嘉寧,張潞英,李 娜,周有平,黃義清

(佛山科學技術學院 理學院，廣東 佛山 528000)

創(chuàng)建省級物理實驗教學示范中心的探索與實踐

李 斌,陳國杰,譚 鵬,謝嘉寧,張潞英,李 娜,周有平,黃義清

(佛山科學技術學院 理學院，廣東 佛山 528000)

通過省級物理實驗教學示范中心建設的實踐，介紹了佛山科學技術學院物理實驗教學中心在實驗教學、實驗隊伍、實驗室條件等方面的改革與建設，展示了中心在建設過程中取得的成績，并對今后的發(fā)展做出展望。

地方高校；物理實驗教學示范中心；教學改革；實驗室建設

佛山科學技術學院是一所教學型地方本科院校，學校以“立足地方、服務地方”為辦學宗旨。物理實驗教學中心由基礎物理實驗室和物理學科專業(yè)類實驗室兩部分有機整合構(gòu)成。其中，基礎物理實驗室主要承擔全校理工科23個本科專業(yè)的大學物理實驗教學及物理專業(yè)的普通物理實驗、近代物理實驗等教學；學科專業(yè)實驗室包括光信息工程實驗室、光源與照明專業(yè)實驗室、光電檢測與成像實驗室、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)工程實踐平臺，承擔光電信息科學與工程、光源與照明、應用物理3個本科專業(yè)的實驗教學、課外實踐，以及物理教育碩士的實驗教學與師生科學研究、社會服務。近年來中心以創(chuàng)建省級實驗教學示范中心為契機，以培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新能力為目標，結(jié)合地方經(jīng)濟的人才需求和學生的實際情況，在實驗教學、實驗隊伍、實驗室條件等方面進行銳意改革與創(chuàng)新建設，取得了顯著的成績。2009年物理實驗教學中心被評為廣東省高等學校實驗教學示范中心，2013年順利通過廣東省教育廳的驗收。

1 堅持和深化實驗教學改革

1.1 構(gòu)建科學合理的實驗教學體系

根據(jù)中心的教學任務及物理學科自身的發(fā)展與認知規(guī)律，按照系統(tǒng)性、層次性的原則，建立了“三級四層次”的實驗教學體系。除了大學物理實驗、普通物理實驗獨立設課外，還將光源與照明、光信息科學與工程、物理師范3個本科專業(yè)的所有實驗有機整合為公共基礎實驗、專業(yè)基礎實驗和專業(yè)實驗組成的三級次的實驗體系，獨立開課，單算學分，有力提高了實驗質(zhì)量。同時，建立了由基本實驗、綜合性實驗、設計性實驗、研究型實驗組成的四層次的實驗體系。

1.2 建立具有時代性、先進性和應用性的實驗教學內(nèi)容

以時代性、先進性和應用性為原則，按照“經(jīng)典與現(xiàn)代相結(jié)合，基礎與前沿相結(jié)合，學科內(nèi)涵與學科外延相結(jié)合實際”的方針[3]，對實驗項目和教學內(nèi)容進行了全新的構(gòu)建和精心的選擇。具體情況如下：

1)淘汰了一些科研和生產(chǎn)過時、方法和手段老化的實驗增加了研究創(chuàng)新型實驗，加大了綜合性實驗、設計性實驗的比重，以培養(yǎng)學生的科學素質(zhì)和創(chuàng)新能力。

2)利用計算機、傳感器、LabVIEW等現(xiàn)代新技術與新方法，改進和豐富傳統(tǒng)實驗，如 “基于計算機聲卡的電機轉(zhuǎn)速測量”等實驗，以提高實驗教學的現(xiàn)代化水平，激發(fā)學生的學習興趣。

3)開設物理學在工程技術中應用的實驗，如“光纖通信”等實驗，這些實驗從工程實際問題出發(fā)，有利于提高學生的學習興趣，激發(fā)他們的求知欲。

4)將教師的部分科研成果轉(zhuǎn)化為實驗內(nèi)容，如 “波長可調(diào)光纖激光器設計測量”等實驗，使教學與科研相互促進，為學生營造一個“研究式學習”的氛圍[4]。

5)結(jié)合地方產(chǎn)業(yè)特色，用LED光源技術、液晶顯示技術、太陽能技術等新知識新技術更新實驗，如“大功率白光LED特性研究”等實驗，讓學生更好地面向地方，為地方經(jīng)濟服務。

6)將科研成果開發(fā)成新型實驗教學儀器，改進實驗內(nèi)容和實驗方法，如近年來研制了節(jié)能照明控制系統(tǒng)、LED驅(qū)動電源實驗儀等儀器，這些儀器投入到實驗教學中，即豐富了實驗教學內(nèi)容，又提高了教學質(zhì)量和教學效果。

7)把學生參加競賽的內(nèi)容轉(zhuǎn)化或拓展成實驗內(nèi)容，如“微小位移的測量”“水波多普勒效應的研究”等實驗，這些實驗都是由學生參加物理實驗設計大賽等競賽內(nèi)容轉(zhuǎn)化而來的，它極大地豐富了實驗教學內(nèi)容和形式。

1.3 構(gòu)建立體化實驗教材體系

教材是實驗教學內(nèi)容的主要載體，由于各高校的實驗項目不同，即使同一實驗項目使用的儀器設備型號與規(guī)格也不相同，在市場上很難找到完全適合本校學生學習的實驗教材。本文根據(jù)改革后的實驗教學內(nèi)容，按照系統(tǒng)性、針對性、適應性的原則自編實驗講義，在使用中不斷改進并完善，并根據(jù)完善后的講義前后出版了《物理實驗教程》《大學物理實驗》《大學物理實驗教程》3部實驗教材。教材的實驗內(nèi)容新穎且實用，貼近課堂和學生需要，同時體現(xiàn)了教學體系層次化、教學內(nèi)容現(xiàn)代化、教學技術先進化、教學模式開放化、教學目標素質(zhì)化的特點。這3本實驗教材先后投入實驗教學中，有利于學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)和自主訓練，受到師生的一致好評。此外根據(jù)新購設備和改進實驗項目，還自編了《光電信息與技術實驗》《光源與照明專業(yè)實驗》等講義。

為配合教學體系和新教材的使用，編寫了相關的實驗指導書、電子教案，制作了多媒體課件，自主開發(fā)了“微課視頻”“實驗課堂錄像”“常用儀器操作錄像”， 以及FLASH動畫實驗、仿真實驗和演示實驗等，構(gòu)建了成立體化的實驗教材體系。

1.4 采用多元化、現(xiàn)代化的實驗教學方法與手段

1.4.1 “三段式”教學

物理實驗是一門既不依附于理論課又需要物理理論做指導的獨立課程，其教學常超前于理論課。本文采用“操作預習、實驗講解、實驗操作”三段式教學方法，以解決實驗課先于理論課、獨立開課而帶來的效果較差的問題。三段式教學，就是對包含若干項目的每輪實驗分兩次課進行，在第一次課中，學生先對每個實驗預操作一次，以便明確重點與難點；然后，教師集中講解實驗原理等預備知識；在第二次課中，學生分組實驗，教師只有針對性的、符合學生個性地指導。實踐證明，“三段式”教學方法有效地解決了物理實驗獨立開課而超前理論教學帶來的教學困難，提高了實驗教學效果,尤其適合我校這種生源較差的地方高校。

1.4.2 微課教學

本文錄制了18個微課視頻，如示波器使用、函數(shù)發(fā)生器使用、分光計的調(diào)整等，通過教師的實況操作和語音解說，幫助學生預習常用儀器的操作方法、注意事項、常見問題解答，也可以幫助教師省去課堂上多次重復的儀器操作的講解，提高了教學效率和教學效果。自主開發(fā)的13個FLASH實驗，使抽象問題形象化、枯燥問題趣味化，學生可在不同校區(qū)、不同時段利用網(wǎng)絡自主進行實驗預習、課后復習、查詢資料、網(wǎng)絡答疑和實驗創(chuàng)新，實現(xiàn)多校區(qū)辦學下實驗開放教學。

1.4.3 研究型教學

在綜合性、設計性實驗中，創(chuàng)設研究型實踐教學環(huán)境和教學氛圍，采用討論式、案例式等教學方法進行研討式實驗教學；利用現(xiàn)代信息技術，采用課內(nèi)外相結(jié)合的多元化的實踐方式，充分調(diào)動學生的實驗學習的積極性和主動性，實現(xiàn)向研究型教學模式的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)學生的綜合分析能力、實踐動手能力和科技創(chuàng)新能力。例如：水波多普勒效應的研究、共焦顯微成像實驗等實驗項目的教學采取研究型實驗教學法，以后進一步在設計性、研究型實驗的教學過程中滲透該方法。

1.4.4 校企共建實驗室，協(xié)同教學

與企業(yè)建立產(chǎn)學研深度合作基地，安排學生到企業(yè)生產(chǎn)見習、生產(chǎn)實習、畢業(yè)設計；還聘請企業(yè)工程師做兼職教師，參與制訂人才培養(yǎng)方案，給學生開講座、指導學生實踐和畢業(yè)設計；同時，學校教師與企業(yè)合作開發(fā)科研項目，打造校內(nèi)外結(jié)合的“雙師”型教師隊伍。

近幾年來，實驗中心與佛山市國星光電科技有限公司共建了LED封裝實驗室，與佛山市南海區(qū)海升電源有限公司共建了電磁干擾測試實驗室，與廣東祥新光電科技有限公司等簽訂了“3+1”人才培養(yǎng)計劃。實驗中心與企業(yè)一共簽訂了3個協(xié)同創(chuàng)新中心、5個產(chǎn)學研基地、3個省級大學生校外實踐基地、4個校企聯(lián)合培養(yǎng)協(xié)議、4個共建實驗室。

1.4.5 課內(nèi)與課外、實驗室與網(wǎng)絡結(jié)合多元化開放模式

由于學校實驗中心實行全開放存在諸多困難，針對教學情況和學生的實際需求，采用課內(nèi)與課外、實驗室與網(wǎng)絡結(jié)合多元化的開放模式。課內(nèi)實驗采用“集約式”開放，即實驗項目由教師根據(jù)學生的專業(yè)特點和學生的選擇意愿來確定，實驗時間統(tǒng)籌安排。課外全開放，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。一方面，建立了全天候開放創(chuàng)新實驗室，學生管理鑰匙，可在晚上或節(jié)假日自主進入實驗室做學術基金、開放基金、科技活動、參與教師科研等；另一方面，建立教學網(wǎng)站，實現(xiàn)多校區(qū)辦學下網(wǎng)絡開放教學?？蒲衅脚_面向?qū)W生開放，激勵學生參加教師科研項目、大學生創(chuàng)新實驗項目、實驗室開放基金等。

1.4.6 將實驗文化融入實驗教學

人才培養(yǎng)首先是培養(yǎng)興趣，通過挖掘物理實驗的文化價值和力量，將物理實驗教學擴展為文化教育，實現(xiàn)實驗與文化的滲透和融合。在實驗教材和實驗教學中引入實驗背景和發(fā)展史，介紹實驗的生產(chǎn)和生活應用；在實驗室懸掛光纖通信、太陽能等物理文化展板；在實驗室設立陳列柜，展示學生競賽等作品。

1.4.7 多元實驗考核方法

物理實驗采用多元化考核方法，即考核內(nèi)容的全面化、考核方式的多樣化、考核時機的全程化?？己朔绞街饕獜囊詭追矫孢M行：實驗預習、實驗操作、實驗報告、理論筆試、操作考試、科技論文(或小制作)、答辯、小組考核等多種形式。針對不同層次的實驗課程進行優(yōu)化，以達到不同的教學目的。

1.4.8 信息化、網(wǎng)絡化教學手段

實驗中心教師制作了微課視頻18個，常用儀器操作錄像7個，拍攝了優(yōu)秀教師實驗教學錄像片10部，F(xiàn)lash動畫實驗演示13個，制作了所有實驗的多媒體課件，購買了一些仿真實驗和演示實驗資料，每個實驗室都配備計算機和投影儀。中心建立了“物理實驗教學中心”“大學物理實驗”和“光電信息與技術實驗”3個教學網(wǎng)站，將前述教學資源掛在網(wǎng)上，教學網(wǎng)站上還匯集了其他學習資料，學生可以利用網(wǎng)絡資源進行實驗預習與復習、在實驗論壇上進行課后交流與討論、在實驗室綜合管理系統(tǒng)里進行開放實驗的預約、在BB教學平臺上實現(xiàn)在線實驗輔助教學等等。

1.4.9 堅持開展豐富多彩的課外科技活動

按照“因材施教常規(guī)化、培養(yǎng)模式多樣化、能力塑造個性化”的原則，積極為學生開展豐富多彩的課外科技活動。例如，組建學生電器維修協(xié)會；學生參加學校的“實驗室開放基金”和“學術基金”，參加省級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目，參加物理實驗設計大賽和“挑戰(zhàn)杯”競賽等課外科技競賽，與教師共同研制新實驗儀器，參與教師的各類科研課題的研究等。中心專門建立了創(chuàng)新實驗室，提供必要的儀器和經(jīng)費，并配備專門的指導老師。通過這些物理課外科技活動，學生的創(chuàng)新素質(zhì)和創(chuàng)新能力不斷增強。近幾年來，學生在各類科技競賽中獲獎54項(其中國家級15項，省級29項)，發(fā)表高水平的論文24篇。

2 加強實驗隊伍建設

學校非常重視實驗隊伍建設，采取多種形式加強實驗隊伍的崗位培訓，不斷提高其業(yè)務水平和服務質(zhì)量。鼓勵并資助實驗人員通過培訓、進修、學歷和非學歷教育等多種形式進行繼續(xù)學習；加強與省內(nèi)外高校的交流合作，提高實驗技術人員的業(yè)務素質(zhì)和管理水平。

實驗中心堅持“身正為師、德高為范”的理念，加強實驗教學隊伍建設，堅持理論教師與實驗教師融合、滲透的管理模式。由學科帶頭人和學術帶頭人作為實驗教學骨干。目前中心現(xiàn)有39名教師，其中教授10名，副教授或高級實驗師12名，博士25名，碩士9名，形成了一支愛崗敬業(yè)、嚴謹務實，結(jié)構(gòu)合理的實驗教師隊伍。

實驗中心非常重視青年教師的培養(yǎng)，堅持“傳幫帶”和試教制度，對于每位新來的年輕教師，由多位教學經(jīng)驗豐富的教師對其進行教學指導，年輕教師在通過試講和試做實驗后才開始獨立教學。鼓勵并創(chuàng)造條件支持青年教師進行學歷進修或?qū)W術交流。骨干教師帶領青年教師進行教研或科研，或指導青年教師申報課題和發(fā)表論文等等。

采取激勵措施，調(diào)動中心教師積極開展教研教改和科學研究。4年多來中心教師取得了豐富、突出的教學成果與科研成果。 獲廣東省教學成果二等獎2項、校級教學成果獎4項；共承擔省級教改課題7項，校級14項 ；獲得廣東省精品課程1門、廣東省精品資源共享課程1門、校級精品課程2門、校級優(yōu)質(zhì)課程2門、 校級精品資源共享課程2門；發(fā)表教研論文25篇；出版實驗教材3部；自行研制教學儀器9種95臺套；承擔科研項目46項(其中國家自然科學基金14項、廣東省自然科學基金6項)，科研經(jīng)費1 429.6萬元；發(fā)表科研論文共106篇(其中SCI收錄62篇，EI收錄27篇)；獲國家發(fā)明專利與實用新型專利共20項；獲市廳級以上科研成果獎6項，其他獲獎30人次。

3 改善實驗室條件

實驗中心目前儀器設備總值2 300多萬元，3 800多臺套。在省級實驗教學示范中心建設期間,共投入1 200多萬元用于實驗儀器設備的購置，使中心的設備建設上了新臺階。每個基礎實驗儀器配20套，專業(yè)基礎實驗儀器配12套，專業(yè)實驗儀器2～4套，即滿足了教學需求又提高了儀器利用率。購置的儀器切合實際、層次合理，結(jié)合了教改情況，體現(xiàn)了先進性和前瞻性。還自主研制或改進了實驗教學儀器95臺套，如液體黏滯系數(shù)測定儀、磁滯回線測量儀、大功率LED特性測試儀、節(jié)能照明控制系統(tǒng)[5]、LED驅(qū)動電源實驗儀、OLED實驗儀、LED光強角度分布測試儀、太陽能光伏發(fā)電模擬實驗系統(tǒng)等，這些自制或改進儀器經(jīng)過學校設備處立項和驗收，全部用在實驗教學中，提高了教學質(zhì)量和效果，部分儀器已被廠家生產(chǎn)推廣。

實驗中心用房也從狹小的實驗室搬到新建的基礎實驗樓。新實驗樓環(huán)境整潔舒適，布局科學合理：基礎實驗室有兩個約350 m2的大室，大室分成多個實驗區(qū)，同一實驗區(qū)內(nèi)擺放同一實驗項目的儀器，實驗區(qū)之間用玻璃墻相隔，由中軸走廊相連，教學管理方便。在玻璃隔墻下面設置儀器柜，實驗室利用率得到提高。

實驗中心建立了實驗管理信息平臺，實驗室管理基本實現(xiàn)了信息化管理。自主開發(fā)了實驗刷卡登錄系統(tǒng)，可按實驗項目、儀器設備學號等要求分別統(tǒng)計實驗項目、儀器使用等信息，提高了管理效率。同時資產(chǎn)與設備管理處建立了“實驗室綜合管理系統(tǒng)”，實驗儀器設備信息、低值易耗、實驗項目及實驗室開放信息、實驗數(shù)據(jù)的上報、日常辦公信息等都可通過網(wǎng)絡進行管理，實現(xiàn)了實驗室管理信息化，智能化。

4 結(jié)束語

實驗中心經(jīng)過全面的建設，已取得了一定的成績，在實驗課程體系、實驗教學內(nèi)容、開放實驗教學、自制儀器等方面彰顯自己的特色。中心的改革思路和成效得到同行專家的認可和好評，省內(nèi)外許多兄弟院校前來考察和交流。但我們深知，示范中心建設是一項長期的、復雜的系統(tǒng)工程，中心將繼續(xù)深入實驗教學改革，創(chuàng)新教學模式，保持與時俱進，總結(jié)和借鑒兄弟院校建設的經(jīng)驗，努力把中心建設成真正具有示范與輻射作用、高層次的實驗教學示范中心，為國家培養(yǎng)更多的創(chuàng)新人才。

[1]教育部.關于開展高等學校實驗教學示范中心建設和評審工作的通知 (教高[2005]8號) [A].北京：教育部，2005.

[2] 張開洪.地方本科高校服務型教育體系的構(gòu)建[J].現(xiàn)代教育管理,2009(1):52-54.

[3]李美亞,于國萍,王建波.物理實驗教學示范中心建設的實踐、問題與對策[J].實驗技術與管理,2012,29(6):3-7.

[4] 肖利,劉惠蓮,華中,等.創(chuàng)建省級物理實驗教學示范中心,培養(yǎng)大學生實踐創(chuàng)新能力[J].實驗技術與管理,2010,27(2):94-96.

[5] 李斌，譚鵬，陳國杰，等.自制物理實驗儀器的探索與實踐[J].實驗技術與管理,2013,30(6):46-49.

Exploration and Practice on Constructing the Provincial Demonstration Centre of Physics Experimental Teaching in Local Colleges and Universities

LI Bin, CHEN Guojie, TAN Peng, XIE Jiangning , ZHANG Louying, LI Na, ZHOU Youping, HUANG Yiqing

(Department of Science, Foshan University, Foshan 528000, China)

Based on the practice of the construction of a provincial physics experimental teaching at Foshan University, this paper presents the reform and construction in experimental teaching, experimental team, and laboratory conditions. It also displays the achievements of the demonstration center in the past and its perspectives in the future.

local university; demonstration center of physics experimental teaching; teaching reform; laboratory construction

2014-12-15；修改日期:2014-12-31

佛山科學技術學院精品資源共享課程“大學物理實驗”“大學物理實驗創(chuàng)新教學團隊”“光源與照明專業(yè)實驗”基金。

李 斌(1973-)，女，碩士，高級實驗師,主要從事物理實驗教學與研究。

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2015.06.045