物理實(shí)驗(yàn)與大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)

1、物理實(shí)驗(yàn)與大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)張新夷復(fù)旦大學(xué)物理教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心2008年10月31日優(yōu)良的傳統(tǒng)在全國率先開設(shè)自學(xué)物理實(shí)驗(yàn)全校公選課，國內(nèi)第一本文科物理實(shí)驗(yàn)教材今年5月正式出版。在全國率先開展設(shè)計性研究性物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，2000年以來開設(shè)約90個課題，學(xué)生發(fā)表論文40余篇，2006年評為上海市精品課程。2007年批準(zhǔn)為國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)單位。2008年大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課評為國家級精品課程。幾代人的努力，再結(jié)碩果 In the matter of physics, the first lessons should contain nothing but what is experimental an

2、d interesting to see. A pretty experiment is in itself often more valuable than twenty formulae extracted from our minds.- Albert Einstein 理念之一：讓學(xué)生懂得物理實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生全面理解物理實(shí)驗(yàn)的意義實(shí)驗(yàn)是一個過程： 觀察、測量、記錄、重復(fù)、思考、表達(dá)實(shí)驗(yàn)是鮮活的： right experiment, wrong theory right theory, wrong experiment new experiments appear everyday Imagi

3、nation is more important than knowledge.-Albert Einstein 理念之二：創(chuàng)造力可以培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)室是學(xué)生可以充分發(fā)揮想象力，可以自由思考的場所大力倡導(dǎo)學(xué)生多提“為什么？”評分標(biāo)準(zhǔn)的改革，鼓勵創(chuàng)新要癡迷實(shí)驗(yàn)，體會創(chuàng)新在失敗中培養(yǎng)創(chuàng)造力課程體系改革遵循“以人為本、以學(xué)生為主體”的教學(xué)理念，在幾十年來長期積累起來的、雄厚的基礎(chǔ)上，更加突出培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念。在“知識、能力、科學(xué)素養(yǎng)”培養(yǎng)上進(jìn)一步優(yōu)化，并努力把設(shè)計性研究性物理實(shí)驗(yàn)的理念融入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的全過程中。建立以“一個核心、三個層面”為基礎(chǔ)的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系。 核心：培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

4、 三個層面： 基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)綜合型實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究型實(shí)驗(yàn)教學(xué) 年級課程名稱周學(xué)時性質(zhì)選課學(xué)生學(xué)生數(shù)一上文科物理實(shí)驗(yàn)(定性半定量實(shí)驗(yàn)）2選修管理學(xué)院、經(jīng)濟(jì)學(xué)院等文科類專業(yè) 40 物理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)3必修理科、技術(shù)類1100 下物理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)3必修醫(yī)學(xué)院、光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)、軟件學(xué)院等 900自學(xué)物理實(shí)驗(yàn)(定性半定量實(shí)驗(yàn))3選修理科 70二上普通物理實(shí)驗(yàn)I3必修物理系、光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè) 140下普通物理實(shí)驗(yàn)II3必修物理系、光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè) 140三上設(shè)計性研究性物理實(shí)驗(yàn)3選修物理系 30近代物理實(shí)驗(yàn)3必修材料物理、電子科學(xué)與技術(shù)、光信息科學(xué)與技術(shù)等專業(yè) 100下近代物理實(shí)驗(yàn)I4必修物理系 100四

5、上近代物理實(shí)驗(yàn)II4選修物理系 16三個層面的思想 基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)。強(qiáng)化基本實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練，激發(fā)興趣，體會用最簡單的儀器和設(shè)備，發(fā)現(xiàn)最根本、最純粹的科學(xué)概念，以 “物理學(xué)中最美的十大經(jīng)典實(shí)驗(yàn)”為基礎(chǔ)，使基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主題更加明確。綜合型實(shí)驗(yàn)教學(xué)。提高實(shí)驗(yàn)技能及分析問題和解決問題的能力。注重實(shí)驗(yàn)的全過程：文獻(xiàn)查閱、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計、設(shè)備搭建和改進(jìn)、數(shù)據(jù)分析、演講和論文寫作。研究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)。讓學(xué)生學(xué)習(xí)和體會用實(shí)驗(yàn)方法研究物理現(xiàn)象和規(guī)律，進(jìn)而建立新的物理概念的整個過程。采用模擬科研的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)；實(shí)施個性化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，形成良好的科學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)研究的協(xié)作精神。將前沿科研項(xiàng)目中成熟的實(shí)驗(yàn)方法引入到實(shí)驗(yàn)

6、教學(xué)中。措施之一：強(qiáng)化科學(xué)方法和科學(xué)思維的訓(xùn)練“近代物理實(shí)驗(yàn)”教學(xué)的改革：以“少而精”、“模擬科研”為原則，建立“點(diǎn)面結(jié)合”的教學(xué)方法。實(shí)驗(yàn)數(shù)目由12減少到8。開放實(shí)驗(yàn)室，歡迎學(xué)生前來預(yù)習(xí)或重做實(shí)驗(yàn)。使用專用的實(shí)驗(yàn)記錄本，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)過程記錄的重要性，并把實(shí)驗(yàn)記錄計入考核成績。改革評分制度：評分去除“失敗”概念；有創(chuàng)新得高分；避免“趨中”現(xiàn)象。采用撰寫實(shí)驗(yàn)論文和做口頭報告的考核方式。措施之二：建設(shè)高水平教師隊(duì)伍要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，首先要有一支高水平的敢于創(chuàng)新的教師隊(duì)伍。每周定期舉辦一次教學(xué)研討會，交流、學(xué)習(xí)、互相啟發(fā)，促進(jìn)共同提高。開展青年教師拜師活動，青年教師與老教師“結(jié)對子”，聘請退休教師傳

7、授教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。鼓勵青年教師以多種方式參與科研，更新知識。積極組織青年教師出國進(jìn)修。措施之三：在科研與實(shí)驗(yàn)教學(xué)之間架起橋梁采取學(xué)科建設(shè)和中心建設(shè)互動發(fā)展，理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合的新舉措。把最先進(jìn)的科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生盡早熟悉科學(xué)研究的前沿和先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)?！敖锢韺?shí)驗(yàn)”和“設(shè)計性研究性物理實(shí)驗(yàn)”，很大一部分實(shí)驗(yàn)來源于課題組。部分來自科研的設(shè)計性研究性物理實(shí)驗(yàn)2005-2006學(xué)年立方氮化硼薄膜的制備與表征2006-2007學(xué)年利用Matlab做聲波的波譜分析量子點(diǎn)的Raman光譜研究調(diào)制光譜探索2007-2008學(xué)年用范德堡法測量半導(dǎo)體量子阱結(jié)構(gòu)樣品的霍爾效應(yīng)液體對納米顆粒的浸潤性研

8、究磁光克爾效應(yīng)測量磁各向異性強(qiáng)關(guān)聯(lián)電子新材料的生長溶液和固體材料的時間分辨光克爾效應(yīng)研究顯微磁光克爾效應(yīng)測量2008-2009學(xué)年用反向恢復(fù)時間法測量二級管的少數(shù)載流子壽命顆粒斑圖形成可逆性及顆粒體系統(tǒng)計力學(xué)電子自旋分析器的電子光學(xué)設(shè)計界面形狀對金屬硅化物/Si納米接觸勢壘的影響激光微束對細(xì)胞光阱力的測量研究實(shí)驗(yàn)名稱課程發(fā)表論文AFM和STM 系列實(shí)驗(yàn)近代物理實(shí)驗(yàn)I物理實(shí)驗(yàn)，28(5)1(2008)晶振性質(zhì)的研究 系列實(shí)驗(yàn)設(shè)計性研究性實(shí)驗(yàn)物理實(shí)驗(yàn)，28(8)34(2008)基于MatLab的聲學(xué)特征分析 系列實(shí)驗(yàn)設(shè)計性研究性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室研究與探索，27(7)37(2008)光磁共振實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)近代

9、物理實(shí)驗(yàn)I物理實(shí)驗(yàn)accepted 28(10) (2008)大學(xué)實(shí)驗(yàn) (submitted)微波通訊系列實(shí)驗(yàn)近代物理實(shí)驗(yàn)I大學(xué)實(shí)驗(yàn) (submitted)太陽能熱效應(yīng)的應(yīng)用和改進(jìn)設(shè)計性研究性實(shí)驗(yàn)油料降粘實(shí)驗(yàn)設(shè)計性研究性實(shí)驗(yàn)設(shè)計基于LabView的XY記錄儀近代物理實(shí)驗(yàn)I畢業(yè)論文超聲波測距畢業(yè)論文畢業(yè)論文基于傳感器應(yīng)用的 LabView教學(xué)方法探索畢業(yè)論文畢業(yè)論文AFM的針尖制備近代物理實(shí)驗(yàn)I畢業(yè)論文表面磁光克爾效應(yīng)測量磁各向異性(SMOKE)近代物理實(shí)驗(yàn)I畢業(yè)論文基于鎖相放大器的微弱信號測量畢業(yè)論文畢業(yè)論文小型質(zhì)譜儀的深入研究近代物理實(shí)驗(yàn)I畢業(yè)論文脈沖核磁共振及成像系列實(shí)驗(yàn)近代物理實(shí)驗(yàn)II部

10、分與科研有關(guān)的實(shí)驗(yàn)發(fā)表論文情況措施之四：建設(shè)全開放的信息平臺2007年7月1日正式開通，截至今天，在16個月的時間內(nèi)，點(diǎn)擊量已超過92萬次，平均1萬次/5.2天。以眾人協(xié)作式寫作的維基(wiki)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，提供靈活、快捷、全開放式教與學(xué)互動的信息平臺。所有人都可在登陸后修改、補(bǔ)充和發(fā)表意見，實(shí)驗(yàn)教材的更新和補(bǔ)充由教師自行完成。學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)選實(shí)驗(yàn)、查看講義、教案和各種參考資料，預(yù)習(xí)或進(jìn)行實(shí)驗(yàn)討論。學(xué)生直接提問，老師和其他同學(xué)都可隨時作答或參加討論。 選擇活躍在研究前沿的若干課題組，共建高水平教學(xué)實(shí)驗(yàn)室。如“電磁特異材料研究微波實(shí)驗(yàn)室”、“強(qiáng)關(guān)聯(lián)電子材料制備和表征實(shí)驗(yàn)室”。與上海紐邁科技合作，組建“產(chǎn)、學(xué)、研”相結(jié)合的“核磁共振成像聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)、高性能產(chǎn)品開發(fā)上實(shí)現(xiàn)共贏。措施之五：共建高水平教學(xué)實(shí)驗(yàn)室利用電磁左手材料調(diào)控電磁波的極化反轉(zhuǎn)查揚(yáng)（復(fù)旦大學(xué)物理系 上海 200433）通過各向異性的電磁介質(zhì)板的反射，電磁波的偏振狀態(tài)可以被任意地調(diào)節(jié)，甚至可以完全反轉(zhuǎn)。自行設(shè)計、搭建測量電磁波偏振反轉(zhuǎn)的實(shí)驗(yàn)。在特定的頻率觀測到了偏振反轉(zhuǎn)的極大值。 J Hao, Y Yuan, L Ran, T Jiang, J Kong, C Chan, and L Zhou, Phys. Rev. Lett., 99, 063908