1、物理实验课程建设思想和教学实践中国科学技术大学 霍剑青l实验物理学在物理学发展中的作用实验物理学在物理学发展中的作用l项目建设的概况项目建设的概况l建立和完善物理实验课程新体系建立和完善物理实验课程新体系 l建设内容具有时代性与先进性的实验l改革教学方法，营造创新人才培养的多元化教学模式l项目的成果和示范辐射作用项目建设的概况l在近几年教学改革实践的基础上，将世界银行贷款项目与创建国家名牌课程、“985工程”、基地建设等项目相融合，全面实现大学物理实验课程体系、教学内容、教学方法和多元化教学模式的改革。打破了传统的各学科独立的课程体系，建立了学科交叉，逐步升级的物理实验课程新体系；注重了反映时
2、代特点和由科研转化的教学内容；创建了多元化的教学模式、并进行了教学方法、考试方法等方面的改革，取得了显著的成果。每年接收1、2年级为主的学生6000人，32万人时的实验教学。返回建立和完善实验课程新体系l力、热、电、光、近代物理各自封闭的旧物理实验课程体系。l新体系实验由基本实验、综合性实验、设计性实验、研究型实验组成。l四级物理实验课程新体系返回四级物理实验新体系l一级物理实验一级物理实验，主要为基本物理量的测量、基本实验仪器的使用、基本实验技能的训练和基本测量方法与误差分析等，涉及到力、热、电、光、近代物理各个学科，为普及性实验。l二级物理实验二级物理实验，以综合性、设计性为主的实验，应用
3、综合实验方法和技能系统研究力、热、电、光学物理量的测量，并且逐步引进综合现代物理实验和方法。l三级物理实验，三级物理实验，以综合现代物理实验和现代物理技术为主的实验。四级物理实验新体系l四级物理实验四级物理实验以科学小实践为主题，组织若干个围绕基础物理实验的课题，以科研方式进行实验，培养学生的创新思维和研究、开发应用能力。返回建设内容具有时代性和先进性的实验l物理实验必须与现代科学技术接轨 l科学研究的成果融入物理实验课程l教学与科研，课堂与科技前沿紧密结合 l学生站在课堂，能时时眺望科研前沿 l面向21世纪的课程教材“大学物理实验”返回一级物理实验 l长度测量长度测量 时间测量中随机误差的分
4、布规律时间测量中随机误差的分布规律 用示波器测量时间用示波器测量时间l用天平测量质量用天平测量质量 用惯性秤测量质量用惯性秤测量质量 直流电表和直流测量电路直流电表和直流测量电路l玻璃玻璃(液体液体)温度计的工作原理及其校准温度计的工作原理及其校准 热敏电阻测温度的原理热敏电阻测温度的原理l半导体温度计的设计与制作半导体温度计的设计与制作 发光强度的测量发光强度的测量 发光强度的测量发光强度的测量l直线运动中速度的测量直线运动中速度的测量 物体碰撞过程中守恒定律研究物体碰撞过程中守恒定律研究 用弦振动形成的驻用弦振动形成的驻波求振动频率波求振动频率l单摆的设计和研究单摆的设计和研究 二维碰撞运
5、动的研究二维碰撞运动的研究 空气密度的测量空气密度的测量l表面张力系数的测定表面张力系数的测定 液体粘滞系数的测定液体粘滞系数的测定 钢丝弹性模量的测量钢丝弹性模量的测量 l切变模量的测量切变模量的测量 固体比热容的测量固体比热容的测量 直流电压的测量直流电压的测量l用直流电桥测量电阻用直流电桥测量电阻 交流电及整流滤波电路交流电及整流滤波电路 用稳恒电流场模拟静电场用稳恒电流场模拟静电场l用稳恒电流场模拟静电场用稳恒电流场模拟静电场 测量螺线管磁场测量螺线管磁场 透镜参数的测量透镜参数的测量l分光计的调节与使用分光计的调节与使用 投影仪和望远镜的设计与组装投影仪和望远镜的设计与组装 干涉法测
6、微小量干涉法测微小量l衍射法测微粒和细丝的直径衍射法测微粒和细丝的直径 用用Millikan油滴实验测电子电荷油滴实验测电子电荷 用电子衍射法测电用电子衍射法测电子德布洛意波长子德布洛意波长l光电效应法测普朗克常数光电效应法测普朗克常数 光电效应法测普朗克常数光电效应法测普朗克常数 氢原子光谱氢原子光谱 二级物理实验 l扭称法测量万有引力常数扭称法测量万有引力常数 凯特摆测量重力加速度凯特摆测量重力加速度 声速的测量声速的测量l超声波的应用超声波的应用探伤及测厚探伤及测厚 热胀系数测量热胀系数测量 热导系数的测量热导系数的测量 l金属电阻测温实验金属电阻测温实验 弱电流放大及应用弱电流放大及应
7、用 用示波器测量电压用示波器测量电压lRLC电路的暂态过程电路的暂态过程 RL，RC电路的稳态过程电路的稳态过程 交流谐振电路交流谐振电路l交流电桥交流电桥 介电常数测试仪的设计与制作介电常数测试仪的设计与制作 石英晶体振荡器测量时间参数石英晶体振荡器测量时间参数l霍尔效应测量磁场霍尔效应测量磁场 用示波器测动态磁滞回线用示波器测动态磁滞回线 l用存储示波器研究法拉弟电磁感应定律用存储示波器研究法拉弟电磁感应定律l电子荷质比的测量电子荷质比的测量 居里温度测试仪的设计与制作居里温度测试仪的设计与制作 l高温超导材料的导电性能及转变温度测量高温超导材料的导电性能及转变温度测量 光的干涉衍射光的干
8、涉衍射 l迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪 红宝石光谱红宝石光谱 偏振光的研究偏振光的研究 l旋光现象观察和测量旋光现象观察和测量 光纤几何参数和数值孔径的测量光纤几何参数和数值孔径的测量 光纤几何参数和数值光纤几何参数和数值孔径的测量孔径的测量 l光纤传输损耗波谱的测量光纤传输损耗波谱的测量 全息术全息术 真空的获得和测量真空的获得和测量l电阻应变式传感器灵敏度特性研究电阻应变式传感器灵敏度特性研究 计数管特性研究计数管特性研究l物质对物质对射线的吸收射线的吸收 电子自旋共振电子自旋共振 夫兰克夫兰克-赫兹实验赫兹实验 l钠原子光谱钠原子光谱三级物理实验 l光电转换器特性研究光电转换器特性研究
9、电涡流传感器实验电涡流传感器实验 压电传感器压电传感器l周期电信号波形的傅立叶分析周期电信号波形的傅立叶分析 用交流梯度磁强计测磁性用交流梯度磁强计测磁性l傅立叶光学的空间频谱和空间滤波傅立叶光学的空间频谱和空间滤波 调制法空间假彩色编码及卷积定理的调制法空间假彩色编码及卷积定理的光学模拟光学模拟 l激光散斑测量激光散斑测量 光纤干涉仪光纤干涉仪 椭圆偏振光法测定介质薄膜的厚度和折射率椭圆偏振光法测定介质薄膜的厚度和折射率l激光多普勒效应激光多普勒效应 铁磁共振铁磁共振 塞曼效应塞曼效应l同位素光谱同位素光谱-氢氘原子光谱氢氘原子光谱 同位素光谱同位素光谱-氢氘原子光谱氢氘原子光谱 用闪烁谱仪
10、测用闪烁谱仪测射线能谱射线能谱l核磁共振核磁共振 德拜法德拜法 劳厄法劳厄法l高真空的获得和检漏高真空的获得和检漏 喇曼光谱喇曼光谱 测量高速运动电子的动能与能量间关系测量高速运动电子的动能与能量间关系l符合法测放射源活度符合法测放射源活度 核电四极共振核电四极共振 光泵磁共振光泵磁共振l透射电子显微镜透射电子显微镜 扫描电子显微镜扫描电子显微镜 低温获得与温度的测量低温获得与温度的测量l低温比热的测量低温比热的测量 气体放电等离子体特性研究气体放电等离子体特性研究 四极质谱四极质谱l变温霍尔效应变温霍尔效应 磁天平原理及应用磁天平原理及应用 电信号傅里叶分析电信号傅里叶分析 l热传导热传导
11、P-N结特性结特性 非线性电路混沌实验非线性电路混沌实验l椭偏椭偏 CCD特性研究特性研究 粒子散射粒子散射l单色仪的调节与使用单色仪的调节与使用 激光散斑激光散斑 光学图像处理光学图像处理 四级物理实验 lMossbauer谱学实验谱学实验 相机成象实验相机成象实验 常温及变温下的吸收和发射光谱常温及变温下的吸收和发射光谱实验实验l正电子寿命谱的测量与分析正电子寿命谱的测量与分析 源激发源激发x射线荧光分析微量元素射线荧光分析微量元素 l 射线动态测厚仪射线动态测厚仪 位置分辨正电子湮没符合测量位置分辨正电子湮没符合测量 l康普顿散射分析康普顿散射分析 全息双频光栅参数测量全息双频光栅参数测
12、量l光纤杨氏实验光纤杨氏实验小型科研课题型实验：小型科研课题型实验：l薄膜制备技术与性能测试薄膜制备技术与性能测试 纳米材料的制备与物性研究纳米材料的制备与物性研究 等离子特性研究等离子特性研究l扫描隧道显微镜扫描隧道显微镜 软软X射线显微术射线显微术 计算机虚拟实验设计计算机虚拟实验设计l非线性光学系列实验非线性光学系列实验 激光系列实验激光系列实验 半导体电性能测试系列实验半导体电性能测试系列实验面向21世纪教材“大学物理实验”l按照四级物理实验新体系，体现学生素质和能力提高的阶梯性和开放性。l内容丰富、注意物理实验内容的先进性同时兼顾传统、经典、里程碑的著名实验。l配有“大学物理仿真实验
13、”和“远程大学物理仿真实验系统”，为改革教学方法、营造多元化的教学模式创造了条件。l广泛适用于各专业、各层次的学生图1。各册实验按学科比例0 010102020303040405050第一册第一册第二册第二册第三册第三册总数总数第一册第一册19196 66 64 43535第二册第二册7 717178 87 73939第三册第三册3 32 26 619193030总数总数2929252520203030力热物性力热物性电磁电磁光光近代技术近代技术总数总数第一册按学科比例55%55%17%17%17%17%11%11%力热物性力热物性电磁学电磁学光学光学近代技术近代技术第二册学科比例7 7171
14、78 87 7力热物力热物性性电磁学电磁学光学光学近代技近代技术术扇面 5扇面 5l第二册学科比例l力热物性：0.18l电磁学：0.44l光学：0.20l近代技术：0.18第三册学科比例力热物力热物性性电磁学电磁学光学光学近代技近代技术术l第三册学科比例l力热物性：0.10l电磁学：0.07l光学：0.20l近代技术：0.63返回改革教学方法营造创新人才培养的多元化教学环境l开设开放性实验l开设远程虚拟物理实验l建立了大学物理实验网上选课系统建立了大学物理实验网上选课系统，实实现全方位开放的教学模式现全方位开放的教学模式 l开设现代物理实验技术系列讲座l改革考试方法，调动学生学习的主动性和创新
15、性l开设开设“物理学史的启迪物理学史的启迪”seminar课程返回开放实验实验室 1开放实验实验室 2返回系统概况TeacherInternetInternetInternetInternetServerStudentStudentStudentStudentDatabase 大学物理虚拟实验远程教学系统主要是在Internet网上建立一个实验教学环境(系统结构如下图),在这个环境下可实现：1.以教学服务器为中心，教师与学生都是分以教学服务器为中心，教师与学生都是分布式的，处在服务器的远端。这种方式的布式的，处在服务器的远端。这种方式的优点：优点：2.该系统的使用将大大改善学校的实验教该系统的
16、使用将大大改善学校的实验教学环境：学环境：在校学生可利用该系统进行实验课前预习，在校学生可利用该系统进行实验课前预习，课后复习和自学。这样实验教学与课堂理论课后复习和自学。这样实验教学与课堂理论教学有教科书一样，能克服课堂、课时的限教学有教科书一样，能克服课堂、课时的限制，使实验教学内容在时间和空间上得到延制，使实验教学内容在时间和空间上得到延伸。教师可利用该系统组织网上物理实验的伸。教师可利用该系统组织网上物理实验的选修课和课外实验作业，以及和实际实验相选修课和课外实验作业，以及和实际实验相结合进行教学，实现在校教育的多元化。结合进行教学，实现在校教育的多元化。学生功能教师功能实验科目实验报
17、告实验成绩仿真实验仿真实验仿真实验返回l学生有自己的课表学生有自己的课表l学生可以查阅成绩，学生可以查阅成绩，下载资料下载资料l教师对学生成绩的管理教师对学生成绩的管理l教师对课程的管理教师对课程的管理l实时的交流平台实时的交流平台l留言板式的交流平台留言板式的交流平台l管理员可以对系统作简单而又完全的管理管理员可以对系统作简单而又完全的管理返回开设现代物理实验技术系列讲座返回改革考试方法，调动学生学习的主动性和创新性返回返回项目的成果和示范辐射作用l编写了我国第一套面向21世纪的大学物理实验教材l国家级教学成果一等奖l安徽省教学成果特等奖l2004年国家级精品课程l安徽省多媒体教学软件一等奖l19991999年年7 7月月 教育部部长陈至立、科学院院长路甬祥等教育部部长陈至立、科学院院长路甬祥等领导到物理实验室视察领导到物理实验室视察 l20022002年在中国科学技术大学主持举办了年在中国科学技术大学主持举办了“教育部面向教育部面向2121世纪教材世纪教材大学物理实验大学物理实验“和和”世界银行贷款建世界银行贷款建设项目物理实验中心设项目物理实验中心“培训大会。培训大会。l2003年中国物理学会年会上作关于“大学物理实验改革的思考与实践”的报告返回面向21世纪课程教材学物理实验返回返回返回返回返回2003年中国物理学会年会上作关于“大学物理实验改革的思考与实践”的报告谢谢！
