近代物理实验课程建设对提高物理学专业学生创新能力的研究
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作者:代清平 韦俊 周勋
摘要：近代物理实验是一门综合性极强的专业实验课程，对物理学专业学生的科研思维培养有着重要的意义。文章从近代物理实验室建设、实验室课程设置、教学方式及考核方式方面来介绍近代物理实验课程的建设，以提升近代物理实验课程教学效果。
关键词：近代物理实验;创新能力;课程建设
中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2020）14-0388-02
一、引言
近代物理实验是物理学及应用物理等专业的一门专业必修课程[1]，是一门综合性极强，有别于力、热、电、光等的基础物理实验课程。近代物理实验也是一门理论性和综合性极强的专业实践课程[2，3]。课程开设的内容主要依托于近现代以来具有划时代意义的重大物理发现的实验来作为基本项目，主要是为了让学生们理解近代以来的重大物理思想。近代物理实验的学习，不但需要较强的动手能力，而且需要有理论力学、量子力学、热力学统计、原子物理、电动力学等专业理论课程基础，只有具有较强的理论基础才能学好这门综合性实践课程。力、热、电、光等基础实验强调学生的动手能力的培养，而近代物理实验强调学生对物理学思想的理解和科学思维的培养。在大力提倡“一流专业、一流课程”建设的大背景下，借助国家、地方政府、学校不断加大对实验室建设的投入，近代物理实验课程体系的建设能丰富物理学专业的课程建设体系，有利于物理学一流专业建设。同时，加强近代物理实验课程体系建设，能提升物理学专业学生的创新能力，符合国家大力提倡创新能力建设的要求。
贵州师范大学作为一个地方性省属师范类高校，2015年被列入省部共建高校。省部共建明确强调了要强化教师教育特色、提高本科教学质量，把贵州师范大学建成为教师教育特色鲜明、多学科协调发展的高水平教学研究型大学。物理学专业是学校的老牌师范专业，具有悠久的学科历史，为贵州省培养了大量的优秀中学物理教师。但随着时代的不断发展，国家对教育工作者提出了更高的要求，要求教师队伍有较强的创新能力，特别是物理教师对培养学生的创新能力有重要作用。所以，根据学科发展、国家需要及社会需求，物理学专业一流专业建设强调加强学生专业实践能力培养，提高学生的创新能力。而近代物理实验作为一门物理学专业的核心课程，是培养学生创新思维和创新能力的重要载体。基于这些背景，我们近几年加强了近代物理实验课程的建设。本文将从近代物理实验室建设、实验室课程设置、教学方式及评价方式方面来介绍近代物理实验课程的建设。
二、近代物理实验室建设
近代物理实验室建设主要从仪器建设及实验室管理方面来探讨。目前我们近代物理实验室常规开设的实验项目有：钠原子及氢原子光谱实验、弗兰克—赫兹实验、全息照相实验、G-M计数管及放射性衰变规律的探究、密里根油滴实验、光速测定、塞曼效应、电子自旋实验、核磁共振实验、X射线衍射实验、等离子辉光放电特性研究、电子衍射实验、薄膜的制備及真空获得实验等。近代物理实验设备相对于力、热、光、电普通物理实验设备要更贵，如X射线仪几十万一台，这对于用于地方性高校的本科实验还是很难得的。但X射线衍射实验对学生对固体物理的理解以及培养学生在凝聚态物理及材料学方向的研究有重要的作用，所以我们都极力争取此类实验的继续开展。但是我们在实验室设备购置方面也会考虑到实验设备的昂贵，所以我们针对现有的实验仪器，只配备少量辅助设备增加一些衍生项目。
实验室管理方面，我们改变了以前的管理模式。我们把近代物理实验室作为开放性实验室，让有兴趣的学生在完成必选项目的同时可以有更多的时间进入实验室进行他们感兴趣的探索项目。
三、教学方式调整
近代物理传统的教学方式，主要是规定实验项目，规定在相应的时间内完成实验项目。一般在实验开始前教师都会给学生讲解实验的相关规则以及实验注意事项，有些教师还会把实验演示一番后再让学生开始实验。这样就会造成学生被动地接受相关知识，甚至实验操作都是教师演示过的，这非常不利于学生学习新的知识，更不利于学生创新能力的培养。基于这些情况，我们对实验的教学方式做了相应的改变。
1.开设专题讲座。首先，我们在近代物理实验开课之前，我们会开设专门的实验讲座，对近现代以来物理学的重大发现以及相关的物理学史进行介绍。同时还会介绍物理学研究的相关方法，让学生们学会思考问题，让他们有去了解前沿科学的动力。其次，我们在实验项目进行到一半以后，我们就会根据学生学习的相关情况，针对学生们的知识盲点或比较薄弱的知识进行专门的讲座，让学生们深入了解相关的知识，更重要的是学会方法去学习新的科学知识。
2.设置探索性综合实验项目。我们在教学改革之前只开设一些传统的实验项目，而从教改以后，我们就增加了探索性实验项目。不但设置有常规的探索性实验项目，而且学生们可以根据自己的兴趣自拟合适的实验项目，在教师的指导下完成实验探索。常规的探索项实验项目有：真空的获得、薄膜的制备、薄膜透光率的测定、功能材料的制备及晶格测定等。
3.实验专题讨论。在实验完成一部分后，把学生分组对相关的实验项目进行总结讨论。实验总结讨论分为必做实验项目的相关问题讨论和探索性实验项目的讨论。必做实验一般为常规的实验项目如;弗兰克—赫兹实验、氢原子光谱实验及全息照相等十多个实验。针对这些实验项目，我们讨论的内容主要围绕实验原理、实验注意事项以及指导书后设置的问题进行。目的是提升学生们的实验技能，加强相关物理学知识的理解。而探索性实验项目的讨论主要围绕实验成败的因素、探索结果的分析以及相关物理知识进行。通过对探索性实验项目的讨论，增强学生分析物理问题的能力，使学生学会解决相关实验问题，提升其创新能力。
四、评价方式的调整
课程建设教改以前的考核方式分为三部分：实验操作、实验报告和期末考试。实验操作考查的是学生在实验过程中的操作能力及对实验现象的分析能力;实验报告考查的是学生对实验的总结分析能力;期末考试是以试卷的形式考查学生对整个必做实验项目的相关知识的掌握情况。课程建设教改以后我们采用的考核方式是对学生的实验成绩进行评价。评价的方式采用平时成绩及期末考试成绩。平时成绩不再单是以前的对必做实验项目的操作和实验报告的评价，而是增加了对实验讨论环节的考核以及对相关问题的总结报告的考核。探索性实验项目的评价主要分为过程性评价和实验结果评价。 五、结语
通过对近代物理实验室建设、实验室课程设置、教学方式及评价方式的改革，效果良好。主要体现在几个方面：首先，发现学生对近代物理实验的兴趣明显增强。学生由被动地接受近代物理实验相关知识变成主动学习相关知识，探索自己未知的知识模块，主动性明显增强。其次，学生实验动手能力明显增强。因为设置有探索性实验项目，这些项目需要自己去整合实验设备，探索实验方案及解决实验中出现的问题，增强了学生动手和动脑的能力，为以后的学习打下了坚实的基础。最后，学生对问题的分析能力明显提高。通过讨论和总结，学生学会了分析实验结果和物理知识，提升了自身解决问题的能力。总之，通过对近代物理实验的课程建设及教学改革，提高了学生的自主探索能力，使学生的创新思维得到了很好的训练，创新能力得到了一定程度的提高。
参考文献：
[1]刘海霞，苗洪利，盖磊.近代物理实验教学改革的研究与实践[J].大学物理，2010，（04）：57-60.
[2]代清平，周勋，韦俊.近代物理实验对提高地方高校师范类学生的实验教学能力研究[J].教育教学论坛，2015，（40）：264-265.
[3]刘向阳，张大蔚，郑海务，等.近代物理實验教学改革研究[J].实验科学与技术，2009，（04）：75-78.
Abstract：Modern physics experiment is a highly comprehensive specialized experimental course，which is of great significance to the cultivation of scientific research thinking of physics students.This paper introduces the construction of modern physics experimental courses from the aspects of modern physics laboratory construction，laboratory curriculum，teaching methods and assessment methods，in order to improve the teaching effect of modern physics experimental courses.
Key words：modern physics experiment;ability to innovate;curriculum construction
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