李金星，朱國(guó)良，張 瓏，高 瑜，劉 飛

(湖北師范大學(xué)物理與電子科學(xué)學(xué)院，湖北 黃石 435002)

近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革方向的探討

李金星，朱國(guó)良，張 瓏，高 瑜，劉 飛

(湖北師范大學(xué)物理與電子科學(xué)學(xué)院，湖北 黃石 435002)

近代物理實(shí)驗(yàn)有利于培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)技能、綜合實(shí)驗(yàn)和科研創(chuàng)新等能力。結(jié)合湖北師范大學(xué)近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐中存在的具體問題，對(duì)近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出了幾點(diǎn)建議，希望能夠提高近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量效果和學(xué)生的興趣，使全體學(xué)生都有所收獲。

近代物理實(shí)驗(yàn)；教學(xué)改革；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

近代物理實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)及相關(guān)專業(yè)的一門重要專業(yè)實(shí)踐課程，而且主要針對(duì)高年級(jí)學(xué)生開放，其主要目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)思維方式、獨(dú)立分析和解決問題的能力，以及科技創(chuàng)新能力，在對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)過程中起著很重要的作用。因此，近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量和效果直接影響到我們的培養(yǎng)目標(biāo)，我們必須加以重視。本文以湖北師范大學(xué)近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀為例分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題，并提出幾點(diǎn)改進(jìn)措施。

1 近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

近年來，由于物理學(xué)專業(yè)的學(xué)生人數(shù)在總體上有所減少，已有的實(shí)驗(yàn)儀器慢慢變得陳舊落后，更新?lián)Q代過慢，甚至有些損壞嚴(yán)重，而近年來新開發(fā)研究的實(shí)驗(yàn)儀器價(jià)格相對(duì)來說比較昂貴，學(xué)院在物理實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)的投入上相對(duì)不足；從學(xué)生的角度看，隨著社會(huì)信息化程度越來越高，學(xué)生對(duì)原有的實(shí)驗(yàn)越來越缺乏興趣，整體動(dòng)手能力也有所下降，上課不認(rèn)真，存在敷衍現(xiàn)象，對(duì)于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理也是草草了事，甚至存在抄襲現(xiàn)象，從而使近代物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)質(zhì)量受到了很大的影響，與我們的培養(yǎng)目標(biāo)相差甚遠(yuǎn)。本文以湖北師范大學(xué)近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐現(xiàn)狀為例，對(duì)近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出了幾點(diǎn)改革方向，希望能夠提高近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量和教學(xué)效果。

2 近代物理實(shí)驗(yàn)改革方向探討

2.1 教學(xué)、科研相結(jié)合

近年來，由于物理學(xué)專業(yè)學(xué)生人數(shù)有限，科教儀器價(jià)格較高，導(dǎo)致學(xué)校對(duì)于物理學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的經(jīng)費(fèi)投入不足，相反在科研經(jīng)費(fèi)的投入上相對(duì)較大，為了提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，我們可以采用教學(xué)科研相結(jié)合的方法。在材料物理科研中，要制備和測(cè)試材料的性能，常常會(huì)用到磁力攪拌器，水浴鍋，干燥箱，箱式爐，真空鍍膜儀和電子衍射儀等。利用這些科研儀器設(shè)備，可以引導(dǎo)學(xué)生參與科研，在提高學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)完成一序列的近代物理實(shí)驗(yàn)。比如真空的獲得與測(cè)量， 真空鍍膜， 射頻濺射法制備薄膜，電子衍射，晶體缺陷的研究，x射線衍射技術(shù)，鐵電材料的基礎(chǔ)知識(shí)和電滯回線的測(cè)量等等。這樣就可以將近代物理實(shí)驗(yàn)中和材料相關(guān)的實(shí)驗(yàn)完全放到材料科研實(shí)驗(yàn)中完成。而激光全息照相，全息干涉計(jì)量，彩虹全息，晶體的電光效應(yīng)及電光調(diào)制，數(shù)字編碼解碼實(shí)驗(yàn)，光柵的制作等則可以放到光學(xué)科研實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行。這樣即解決了教學(xué)儀器相對(duì)不足的問題，還提高了科研儀器設(shè)備的利用率，相關(guān)的學(xué)科知識(shí)也得到了系統(tǒng)化。在學(xué)生能力較強(qiáng)的情況下，教師還可以對(duì)學(xué)生進(jìn)行細(xì)心指導(dǎo)，申請(qǐng)大學(xué)生科研、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目。對(duì)于所做的優(yōu)秀成果，鼓勵(lì)學(xué)生公開發(fā)表，有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、動(dòng)手能力和科研能力，為部分準(zhǔn)備繼續(xù)深造的學(xué)生打下良好的基礎(chǔ)。

2.2 與企業(yè)合作研發(fā)產(chǎn)品

最近幾年，高等院校和企業(yè)的合作日益緊密，在培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力的時(shí)候往往會(huì)考慮到學(xué)生以后的出路，如果在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，能夠讓學(xué)生提前參與到和企業(yè)的合作當(dāng)中的話，相信是一種不錯(cuò)選擇。在教學(xué)經(jīng)費(fèi)相對(duì)缺乏的情況下，如果有企業(yè)合作投資，學(xué)校教師和學(xué)生提供技術(shù)支持，無疑是一種雙贏局面。如果學(xué)生有能力將自己所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)生活當(dāng)中，最后能夠變成產(chǎn)品出現(xiàn)的話，對(duì)他們的學(xué)習(xí)是一種最大的肯定和鼓勵(lì)，也必然能夠借此提高他們的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)手能力。研發(fā)產(chǎn)品的過程，也是對(duì)學(xué)生知識(shí)系統(tǒng)化的過程。例如，我們?cè)谘芯坎牧暇永餃囟鹊臅r(shí)候，只要弄清楚了測(cè)量居里溫度的必要條件，掌握了電子技術(shù)的部分知識(shí)，我們完全有能力研發(fā)居里溫度測(cè)試儀。有材料性質(zhì)和居里溫度的定義可知，測(cè)定裝置必須具備四個(gè)功能：

1)提供使樣品磁化的磁場(chǎng)；

2)改變鐵磁物質(zhì)溫度的溫控裝置；

3)判斷鐵磁物質(zhì)磁性是否消失的判斷裝置；

4)測(cè)量鐵磁物質(zhì)磁性消失時(shí)所對(duì)應(yīng)溫度的測(cè)溫裝置。

因此，在開發(fā)居里溫度測(cè)試儀器的時(shí)候必須要有磁場(chǎng)，加熱爐或加熱燈絲，測(cè)量磁場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度的裝置(可以采用特斯拉計(jì))以及溫度傳感器。有了這些知識(shí)，自己制作居里溫度測(cè)試儀就不是很難了。一旦學(xué)生自己獨(dú)立完成了這一任務(wù)，必然會(huì)很有成就感，這樣就比采用現(xiàn)成的儀器測(cè)定居里溫度的效果好得多。在電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)部分，如果我們對(duì)微波、波導(dǎo)和半導(dǎo)體知識(shí)有一定基礎(chǔ)的話，也可以自己制作一些實(shí)驗(yàn)儀器，比如硅片少子壽命實(shí)驗(yàn)儀，少子壽命是表征半導(dǎo)體材料性能的重要指標(biāo)，它對(duì)晶體的完整性異常敏感，直接反映了材料的質(zhì)量，目前國(guó)內(nèi)有不少課題小組在對(duì)這方面進(jìn)行研究。如果我們的學(xué)生有興趣，也有能力完成類似工作的話，必定能夠提高他們的創(chuàng)新能力和就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

2.3 開設(shè)專項(xiàng)綜合實(shí)驗(yàn)

在近代物理實(shí)驗(yàn)中，不少實(shí)驗(yàn)原理基礎(chǔ)是類似的。例如，核磁共振，鐵磁共振和順磁共振，主要是觀測(cè)電子或質(zhì)子的自旋，測(cè)定朗德因子。有學(xué)生反映實(shí)驗(yàn)原理比較難，很難在短時(shí)間弄懂。在這種情況下可以將這幾個(gè)實(shí)驗(yàn)綜合為磁共振實(shí)驗(yàn)，將其中某一個(gè)實(shí)驗(yàn)原理詳細(xì)講解，學(xué)生弄懂后就可以舉一反三，弄懂另外的實(shí)驗(yàn)，而不是跟原先一樣，每個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理都略講后做實(shí)驗(yàn)，每次學(xué)生都沒有完全弄懂，事倍功半。而且在學(xué)習(xí)磁共振實(shí)驗(yàn)以前，還可以加入基礎(chǔ)性的實(shí)驗(yàn)，比如材料居里點(diǎn)的測(cè)試，磁化率及磁性物質(zhì)的分類，弱磁性物質(zhì)磁化率的測(cè)定等。而在光學(xué)模塊，低頻光柵的制作，全息攝影，數(shù)字編碼解碼實(shí)驗(yàn)，光柵光譜儀實(shí)驗(yàn)，氫原子光譜實(shí)驗(yàn)，塞曼效應(yīng)和普朗克常量的測(cè)定也可以合在一起。其中低頻光柵的制作需要學(xué)生掌握激光的干涉知識(shí)，而全息攝影是在干涉的基礎(chǔ)上加以擴(kuò)展的，光源相同，光路類似，是一種更為復(fù)雜的干涉現(xiàn)象；數(shù)字編碼需要用到三維光柵，同時(shí)涉及到攝影，數(shù)字解碼要用到白光光源等知識(shí)點(diǎn)；光柵光譜儀和普朗克常量的測(cè)定則都可以用到白光光源和單色儀；通過光柵光譜儀又可以測(cè)定光譜在磁場(chǎng)中的分裂情況，也就可以完成塞曼效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，采用鈉燈、汞燈和氘燈又可以完成原子光譜實(shí)驗(yàn)?？傊?，通過專項(xiàng)綜合實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以將這些知識(shí)點(diǎn)串起來，加深對(duì)光學(xué)知識(shí)及其應(yīng)用的理解，有效的提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，不失為一種實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的方向。

2.4 因材施教

近代物理實(shí)驗(yàn)主要針對(duì)物理學(xué)專業(yè)學(xué)生開放，其中部分學(xué)生在將來會(huì)從事教育工作，部分學(xué)生通過考研繼續(xù)深造后會(huì)從事材料、光學(xué)、理論物理等方面的科研工作。針對(duì)不同的學(xué)生，我們應(yīng)因材施教。為了實(shí)驗(yàn)教學(xué)和培養(yǎng)學(xué)生的講課能力，我們可以讓對(duì)教學(xué)感興趣的學(xué)生選取近代物理實(shí)驗(yàn)種比較經(jīng)典、實(shí)驗(yàn)原理相對(duì)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容自己講解，老師和其他同學(xué)聽課、評(píng)課。這樣對(duì)講課學(xué)生來講有一定的壓力，要想將實(shí)驗(yàn)講清楚，自己對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解必須要有一定的深度，學(xué)生必然會(huì)自主查找資料加深對(duì)該實(shí)驗(yàn)的理解，學(xué)到相應(yīng)的知識(shí)。老師和同學(xué)的點(diǎn)評(píng)也會(huì)讓學(xué)生了解自己講課的情況，不斷提高自己的講課水平。對(duì)于準(zhǔn)備考研繼續(xù)深造的同學(xué)，開設(shè)選做實(shí)驗(yàn)，可以讓學(xué)生根據(jù)自己的興趣愛好和將來準(zhǔn)備從事的方向，自己選定某一專項(xiàng)綜合實(shí)驗(yàn)，加深某一方向?qū)I(yè)知識(shí)的理解，同樣能夠提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。這種有針對(duì)性的教學(xué)方式有利于學(xué)生以后的成才與發(fā)展，也有利于本專業(yè)的發(fā)展。

3 總結(jié)

針對(duì)近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題，提出了幾點(diǎn)建議?？蒲薪虒W(xué)相結(jié)合可以提高科研儀器設(shè)備的利用率，解決教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器陳舊、不足的問題，使現(xiàn)有的資源發(fā)揮出更多的作用。通過開設(shè)選做實(shí)驗(yàn)和專題綜合實(shí)驗(yàn)，可以發(fā)揮學(xué)生的個(gè)性特長(zhǎng)和興趣；與企業(yè)合作研發(fā)產(chǎn)品，則可以給學(xué)生提供一個(gè)探索的空間和實(shí)踐平臺(tái)。通過這些措施我們可以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，從而提高近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和效果，達(dá)到我們預(yù)期的培養(yǎng)目標(biāo)。當(dāng)然，教學(xué)改革不能一蹴而就，它是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，需要經(jīng)過大家不斷地探索研究，不斷的實(shí)踐和完善，最終才能夠有所成效。

[1]李麗華，張洪方. 近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索與實(shí)踐[J].大學(xué)物理，2014,27(1):114～116.

[2]李金星，張道華.近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀的思考[J].湖北師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2012,32(1):116～118.

[3]劉富池，孔文婕，覃以威，等．近代物理實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力探討[J]．實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2011，9(1)：114～116.

[4]楊 冰，李麗華，董瑞新，等．淺議高校近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[J]．實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2010，9(2)：123～128．

[5]王淑英，劉 靜．關(guān)于近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探討[J]．伊犁師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2010(2)：32～34．

[6]劉海霞，苗洪利，蓋 磊．近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的研究與實(shí)踐[J]．大學(xué)物理，2010，29(4)：55～58．

[7]劉向陽(yáng)，張大蔚，鄭海務(wù)，等．近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究[J]．實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2009，7(4)：65～68．

[8]林根金．近代物理實(shí)驗(yàn)教改研究[J]．科教研究，2008，31：107～108．

Exploration of teaching reform direction of modernphysics experiments

LI Jin-xing, ZHU Guo-liang, ZHANG Long,GAO Yu,LIU Fei

(College of Physics and Electronics Science,Hubei Normal University,Huangshi 435002,China)

Modern physics experiment was benefit for the students to improve ability of comprehensive experiment, research and professional skills, etc. Combined with the specific problems of modern physics experiment teaching of Hubei Normal University, some advices provided. We hope that these suggestions will have an effort on improving the modern physics experiment quality of teaching and improving the student's interest. The reform of teaching is beneficial to all the students and enable each student to learn more.

modem physics experiment; teaching reform; experiment teaching

2016—12—07

湖北省教育廳項(xiàng)目(B2015131)

李金星(1980— )，男，湖北大冶人，碩士，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，研究方向?yàn)榱孔?、熱傳?dǎo)，物理實(shí)驗(yàn).

G622.0

A

2096-3149(2017)02- 0101-03

10.3969/j.issn.2096-3149.2017.02.022