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關(guān)于加強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)室的管理,提高物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平的論文
根據(jù)國家教育部大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的基本要求，為了適應(yīng)新世紀(jì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會發(fā)展的需要，進(jìn)行不同程度的教學(xué)改革。把現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及設(shè)備通過精簡、合并、歸類的方法，由實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之間的物理思想測量對象實(shí)驗(yàn)手段方法內(nèi)在聯(lián)系，將物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容有機(jī)重組，并以模塊為單位組織實(shí)施。由各專業(yè)特點(diǎn)及后繼課程的需要，可將工科類學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)劃分為兩大模塊，即傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)和仿真實(shí)驗(yàn)，以后將有各種模塊實(shí)驗(yàn)并可獨(dú)立開設(shè)不同的項(xiàng)目。
1 重視物理實(shí)驗(yàn)改革的廣泛性
大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是具有自行教學(xué)課程體系的獨(dú)立課程，但對物理學(xué)科而言，它與大學(xué)物理理論課又是相互聯(lián)系不可分割的，為此物理實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)必須結(jié)合大學(xué)物理理論課程的建設(shè)。單純對大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行改革會受到學(xué)時(shí)的限制。目前工科學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)為54學(xué)時(shí)左右，在這樣的學(xué)時(shí)下，要形成完整科學(xué)的實(shí)驗(yàn)課程體系，必須與相關(guān)理論課的內(nèi)容相互融合，貫通和滲透，同時(shí)建立彼此關(guān)聯(lián)的理論課與實(shí)驗(yàn)課的新體系。例如：在實(shí)驗(yàn)中心的改革中，增加近代物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，讓學(xué)生掌握有重要近代物理內(nèi)容和現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)技術(shù)已形成主流思路，但是近代物理實(shí)驗(yàn)的理論基礎(chǔ)是相對論和量子力學(xué)，如果物理理論缺少對它們的物理原理做突出介紹，而只是一種故事性的敘述，甚至由于學(xué)時(shí)的限制而不將有關(guān)內(nèi)容，就很難保證物理實(shí)驗(yàn)課在加強(qiáng)基本訓(xùn)練的同時(shí)，又增加綜合性的近代物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，且有良好的教學(xué)效果。因此在建設(shè)物理實(shí)驗(yàn)中心的同時(shí)，應(yīng)考慮與理論課的整體優(yōu)化組合，兩者同步進(jìn)行，相互促進(jìn)，仿真物理實(shí)驗(yàn)就是一種很好的形式。仿真物理實(shí)驗(yàn)室是面向物理教師 和學(xué)生的一個全開放性的物理實(shí)驗(yàn)仿真軟件和課件制作平臺。與常規(guī)的物理教學(xué)軟件所不同，仿真物理實(shí)驗(yàn)室不是單純地演示幾個現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)。我們的目標(biāo)是為您提供一個實(shí)驗(yàn)器具完備的綜合性實(shí)驗(yàn)室，您可以親自動手創(chuàng)建您所能想象的所有實(shí)驗(yàn)。仿真物理實(shí)驗(yàn)室為您提供了運(yùn)動對象，小球、彈簧、繩子、連桿、滑軌等實(shí)驗(yàn)器具，并集成了重力場、電場、磁場、萬有引力、阻尼介質(zhì)等實(shí)驗(yàn)環(huán)境;新增了輔助分析工具。您可以在任意組合的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，構(gòu)建您自己的實(shí)驗(yàn)。從平拋運(yùn)動，到驗(yàn)證機(jī)械能守衡，驗(yàn)證動量守衡實(shí)驗(yàn);從單擺，到彈簧振子實(shí)驗(yàn);從帶電粒子在電場中的加速與偏轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)，到粒子加速器，粒子速度選擇器模型等微觀模型;從地球人造衛(wèi)星，到太陽系的運(yùn)行，仿真物理實(shí)驗(yàn)室都能夠進(jìn)行仿真。仿真物理實(shí)驗(yàn)室不但可以演示逼真的實(shí)驗(yàn)動畫，還可以在演示的同時(shí)向您提供相關(guān)的實(shí)驗(yàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù);您還可以使用輔助分析工具，對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。
對于正在學(xué)習(xí)物理的學(xué)生來說，仿真物理實(shí)驗(yàn)室是一個理想的學(xué)習(xí)工具。親自動手的體驗(yàn)，讓學(xué)生對物理現(xiàn)象的印象更加深刻，對物理定律的理解不再枯燥，對物理學(xué)的興趣油然而生。面對中國21世紀(jì)的素質(zhì)教育，創(chuàng)造力和想象力的培養(yǎng)已被廣泛關(guān)注，仿真物理實(shí)驗(yàn)室正是給了學(xué)生一個創(chuàng)造和想象的空間。
物理學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)性很強(qiáng)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)幾乎貫穿了物理學(xué)習(xí)的整個過程。仿真物理實(shí)驗(yàn)室適用于做物理實(shí)驗(yàn)，是物理教師的得力助手。在教師講解了物理定律之后，演示一個相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，既加深了學(xué)生對定律的理解，又可以增加物理課堂的趣味性。在講解習(xí)題的同時(shí)，如果能在仿真物理實(shí)驗(yàn)室中建立一個習(xí)題所描述的物理模型，以逼真的動畫輔助物理教師的精辟解析，觸發(fā)學(xué)生的想象空間，相信這樣的教學(xué)效果一定很好。
2 重視物理實(shí)驗(yàn)室的開放性
目前大多數(shù)院校都實(shí)現(xiàn)了在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)時(shí)間兩方面給學(xué)生高度自由的網(wǎng)上選課系統(tǒng)，但是它不是實(shí)驗(yàn)室開放的充分條件，學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ奶岣咴谙喈?dāng)大的程度上取決于實(shí)驗(yàn)課時(shí)。而在總學(xué)時(shí)不變的情況下，增加實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)會受到諸多方面的制約，在這種學(xué)時(shí)不變的情況下，開放型的實(shí)驗(yàn)教學(xué)并不能對學(xué)生的動手能力有本質(zhì)的提高。為此，學(xué)校可將大量的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目改進(jìn)成教師和學(xué)生輪流管理式的可簡單操作的演示儀器，建成一個全天候（預(yù)約）開放的演示實(shí)驗(yàn)走廊，這樣學(xué)生在不占學(xué)時(shí)的情況下可以自由操作。例如我們將雙縫干涉、單縫衍射、有關(guān)計(jì)算機(jī)模擬操作等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都改進(jìn)成演示臺，由此可精煉普通實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，增加近代物理實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)。
3 重視物理實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)室的多重性
大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是各高校物理實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)的最重要的一門課，但物理實(shí)驗(yàn)室在大學(xué)教育中的地位不盡與此，應(yīng)根據(jù)自己的實(shí)際情況，開出針對不同學(xué)科的各層次的實(shí)驗(yàn)選修課程或講座。例如，對于工科各專業(yè)的同學(xué)， 可開設(shè)《激光技術(shù)》、《科學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)》等等內(nèi)容相近的課程。應(yīng)從社會發(fā)展與國家需要的角度出發(fā)，以學(xué)生為本，發(fā)揮物理實(shí)驗(yàn)室在對學(xué)生科學(xué)素質(zhì)培養(yǎng)方面的應(yīng)有作用。要真正做到以學(xué)生為本進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，首先要完善管理體制，而單獨(dú)的實(shí)驗(yàn)室?guī)缀醪豢赡芡瓿蓪芾眢w制的根本性改革，完善的管理制度的建立需要許多部門的配合并假以時(shí)日，但實(shí)驗(yàn)室至少可通過工作量考核來對任課教師及實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員進(jìn)行明確的目標(biāo)管理。對此我們可進(jìn)行分層次多目標(biāo)的管理方案：實(shí)驗(yàn)有關(guān)人員全面主持實(shí)驗(yàn)室日常工作及教學(xué)，發(fā)展規(guī)劃等落實(shí)情況。主講教師除擔(dān)任課程外還必須承擔(dān)具體的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)任務(wù)（如開出新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目），外聘的人員要通過規(guī)范教學(xué)的考核才能聘任。實(shí)驗(yàn)室技術(shù)人員也有各自的任務(wù)目標(biāo)。在實(shí)驗(yàn)是改革中，必須最大限制地發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室自身的能動性，同時(shí)可與兄弟院校同行交流合作，取長補(bǔ)短。
重視演示實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的重要性。目前，在各高校已進(jìn)行的教學(xué)改革中，其中不能回避的一個問題是增加可開設(shè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)，以利于分層次（或分單元，分級別）教學(xué)，或增加學(xué)生選課的余地，這樣在學(xué)時(shí)不增加的情況下，由于實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的增加，會對某些學(xué)校帶來經(jīng)費(fèi)上的投入困難。在這種情況下，增加不占學(xué)時(shí)的自由開放式演示實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有著重要的意義。 重視實(shí)驗(yàn)儀器教學(xué)與科研的兼用性，目前國內(nèi)多數(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器廠家在開發(fā)研制的實(shí)驗(yàn)儀器過分強(qiáng)調(diào)了系統(tǒng)集成性，使許多實(shí)驗(yàn)儀器成為只有輸入量及輸出量的黑匣子，不能真正提高學(xué)生的動手能力及進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的能力。例如，許多學(xué)校的物理實(shí)驗(yàn)室激光器與光柵光譜集成在一起，使得只能做一個實(shí)驗(yàn)。如果將其中的激光器做成分立器件，就可以進(jìn)行激光產(chǎn)生，激光倍頻，非線性光學(xué)等多個實(shí)驗(yàn)或進(jìn)行相關(guān)科學(xué)研究。
4 結(jié)束語
目前改革的主流為，在教學(xué)內(nèi)容的改革上，主要采取精選實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，重組課程體系，增加近代實(shí)驗(yàn)內(nèi)容三個方面，在教學(xué)方法上，多采用開放式的教學(xué)模式，這些方法已取得了較好的實(shí)踐效果。物理實(shí)驗(yàn)室的改革是一個系統(tǒng)工程，進(jìn)一步的改革應(yīng)從實(shí)驗(yàn)室的多重地位出發(fā)，全方位多角度地進(jìn)行建設(shè)，當(dāng)然與學(xué)校的實(shí)際投入結(jié)合起來。
當(dāng)前許多學(xué)校都購買或自制了仿真實(shí)驗(yàn)軟件，這些軟件的使用無疑會在節(jié)省設(shè)備經(jīng)費(fèi)投入，通過學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增加單位時(shí)間掌握的信息量等方面都起到積極的作用。但是模擬或仿真實(shí)驗(yàn)絕對代替不了學(xué)生的實(shí)際動手操作，個別學(xué)校甚至將仿真實(shí)驗(yàn)做為學(xué)生必做的一個實(shí)驗(yàn)，這樣在總學(xué)時(shí)不變的情況下，學(xué)生變?nèi)鄙僖粋�進(jìn)行實(shí)際操作實(shí)驗(yàn)的機(jī)會。模擬仿真實(shí)驗(yàn)只能是作為一個有益的補(bǔ)充，在不占學(xué)時(shí)的情況下可自由對學(xué)生（有償）開放。
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