登录 | 注册
精品课程点击排行榜  >>  近代物理实验
课程简介 教师队伍  

■ 课程简介
课程名称： 近代物理实验 一级学科：  07 理学
二级学科： 0702 物理学类 教学层次：  本科
负责教师： 董有尔 学校名称：  山西大学
院系名称：   申报状态：  已获奖
申报级别： 国家级 申报文件下载：  无下载文件
获奖名称： 获奖年度：  2006
主页地址： http://lesson.sxu.edu.cn/jpkc/jdwlsy/index.htm 是否交换：  否
浏览次数： 5899 网上评论：  没有相关评论
课程介绍：

-2-1课程设计的思想、效果以及课程目标
做好基本实验，增加选做实验，发展研究性实验。
在本科生中开设研究性物理实验，充分调动了学生学习的主动性和积极性，为培养学生的科研能力打下了坚实的基础，3年来学生共撰写实验总结、答辩报告（小论文）共 500 篇，其中 10多篇已经在实验室科学、山西大学学报等期刊发表。设计和制作教学实验仪器10多种50多台件，这些仪器不仅投入实验教学中，而且有些在其它高校推广使用。学生在研究性实验中的科技制作参加校第十、十一、十二届“创新杯”大赛获科技制作一等奖1项，二等奖2项，三等奖5项。参加山西省第6、7届“兴晋挑战杯”获科技发明制作二等奖1项，三等奖2项。学生撰写的论文《高温超导材料特性测试装置计算机数据采集和处理系统的设计与实现》、《远程监测控制系统实验装置的设计与制作》分别荣获第三届全国高校物理实验教学学生论文评比三等奖。
物理实验课程建设的目标是：尊重学生的认知规律，促进学生心理素质健康发展，服务学生实践应用能力和科学创新能力的培养，引入科学研究理念，建立符合多样化人才培养规格的实验教学体系；优化教学资源和教学环境；完善运行机制和管理体制；加强实验教学队伍建设，努力提高实验教学水平和实验教学质量，把近代物理实验室建设成现代化高水平的实践基地。
4-2-2课程内容（详细列出实验或实践项目名称和学时）
基本实验：（每个实验4学时，一学期完成16个实验）
（1）、夫兰克—赫兹实验 ；???? （2）、密立根油滴实验；
（3）、光速的测量；?? （4）、微波的光特性；
（5）、电阻应变式传感器特性的研究；? （6）、核磁共振；
（7）、核衰变统计规律的研究；? （8）、电子自旋共振实验；
（9）、相关器的研究及其主要参数的测量；? （10）、塞曼效应；
（11）、光泵磁共振实验；?? （12）、用闪烁谱仪测γ能谱；
（13）、法拉第效应实验；?? （14）、反射式速调管的工作特性和波导管的工作状态；
（15）、用传输式谐振腔观察铁磁共振；? （16）、大气物理探测实验；
（17）、真空态的获得与测量；? （18）、 Ｘ射线衍射物相定性分析；
（19）、氦氖激光器放电特性、输出功率和效率特性的测量；
（20）、半导体激光器电学、光学特性参数的测量；
（21）、调Ｑ实验；? （22）、单光子计数实验；
（23）激光拉曼光谱的研究；(24) 高温超导材料特性测试和低温温度计。
选做实验：（自己选择时间和项目，每学期至少完成1个实验）
(1)、扫描隧穿显微镜实验 ； （2）、X—射线特性测量实验；
（3）、穆斯堡尔效应及应用；?? (4)、 黑体辐射实验；
(5) 脉冲核磁共振实验；（6）、物质对β、γ射线的吸收；
（7）、验证快速电子的动量与动能的相对论关系；
（8）、用反射式谐振腔测量介电常数；
（9）、微波顺磁共振； （10）、锁定放大器实验； （11）、非线性混沌实验；
（13）、电脑控制动力学实验； （14）、电脑控制热膨胀实验；
（12）、霍尔传感器实验；（15）、PN结物理特性测试实验（计算机采集和控制）；
（16）、热释电探测实验； （17）、电脑控制热体辐射腔实验；
（18）、阿贝成相原理和空间滤波； （19）、超声波的应用-探伤与测厚；
（20）、超声波特性及主要参数的测量；（21）、电脑控制磁悬浮实验；
（22）、等离子体实验；?? （23）、库仑定律实验；
（24）、电脑控制法拉第电磁感应实验；（25）、电脑控制法拉第电磁感应实验；
（26）、CCD数字图像处理实验；?? （27）、电脑控制光栅分光光度计；
（28）、计算机数值模拟实验与数据处理实验；（29）、电脑控制转动实验。
研究性实验：（一学期选择一个研究性实验项目，规定64学时，开放时间不限）
（1）、光纤技术实验研究；
（2）、全固化单频激光技术与非线性光学实验研究；
（3）、光量子特性测量实验研究；
（4）、光谱技术实验研究；
（5）、计算物理实验研究；
（6）、声学测量分析实验研究；
（7）、计算机虚拟实验的开发与设计；
（8）、锁定放大器的应用与研究；
（9）、监控网络的设计；
(10)、传感器在力学实验中应用研究；
(11)、 DSP开发系统的研究；
(12)、 单片机在实验仪器中的应用与研究。
?
4-2-3课程组织形式与教师指导方法
1．基本实验：在规定时间到实验室4学时完成1个实验，一学期完成16个。对学生进行基本实验方法和技术的训练，是本课程的基本要求。基本实验要求学生必须认真预习，掌握实验原理，了解实验中的物理思想及实验中的物理思想及实验中应完成那些工作和实验的关键性措施，在此基础上写出预习报告。根据学生的预习情况，教师提出问题与学生一起讨论，进一步引导学生领会实验原理和物理思想，然后由学生独立完成实验操作、数据处理、误差分析、直到写出实验报告。整个实验过程要充分体现学生的主体作用和教师的主导作用。
2．选做实验：利用开放时间，学生自由选择时间和项目，每学期至少完成1个实验。主要是对学生进行个性化教育，学生根据实验室提供的选做实验项目，结合自己的需要和能力选择实验项目，在开放的时间里完成，要求每学期至少要完成一个，教师要加强对选做实验的辅导，督促学生完成选做实验。
??? 3．研究性物理实验：以科研实践为主题，以课题组为组织形式，让学生直接参加到新实验的设计或传统的实验的更新和改造之中，或者参加到一些教师的科研课题当中，通过选题、开题、初研、实验调试、到一个课题和一个项目的完成、写出总结、答辩报告，进行成果展示和论文答辩等训练，感受科学研究的全过程，得到独立科研能力的锻炼，学到更多书本以外的知识。研究性实验阶段，每位学生根据所学物理知识?及能力和兴趣，选择1-3个研究性实验题目进行专题研究，在一年内完成。研究性物理实验选题一般是在实验教学中提出来，具有明显的研究价值，也具有较好的研究条件，在教师的指导下，通过自己的努力就可以完成的题目。为了搞好研究性物理实验，我们采用导师制，每一个学生根据自己的情况，选择实验指导教师，教师要加强指导，与学生共同进行研究性实验。
?
4-2-4考核内容与方法
根据不同的实验内容，对学生采取不同的评价方法。基本物理实验实行平时成绩+操作考试+答辩成绩的考核办法；每个学期末，学生都要在全班同学中讲述本学期基本实验仪器、基本实验测量方法和基本实验技能等掌握情况，并回答同学和教师的提问，根据答辩情况和平时考核计算基本实验成绩。选做物理实验实行平时成绩+答辩成绩的考核办法。根据学生所选的实验题目，学期末每位学生要进行选做物理实验答辩汇报，答辩的题目要写成论文形式，根据平时成绩和答辩情况计算选做实验成绩。研究性物理实验实行科学报告（论文）+答辩成绩的考核办法。学生要把研究性实验写成论文形式并进行成果展示，最后进行研究性实验的总结答辩汇报，根据答辩汇报的情况给出成绩。
4-2-5创新与特点
?
4-3教学条件（含教材使用与建设；促进学生主动学习的扩充性资料使用情况；配套实验教材的教学效果；实践性教学环境；网络教学环境）
???
近三年来，国家、省政府和学校对实验中心加大了投资力度，使仪器配置方式呈现国家投入为主与更新、改造、移植、自制多元化配置相结合的格局。
1、近代物理实验教材2004年由科学出版社出版，大学物理实验已与中国科技大学出版社签定出版合同，2006年8月出版。
2、运用现代信息技术，对很多仪器设备都进行了改造，实现了实验数据采集、处理和分析自动化。
3、把科研成果转化为实验项目，如染料调Q、电光调Q、半导体激光线宽压窄、电磁感应透明、连续波内腔倍频、等实验项目。冷原子、原子相干性、全固化激光器、非线性光学、光场相干性与量子特性测量等领域的实验也走进了物理实验中心。
4、在开放实验和研究性实验教学中，教师与学生共同开发研制了一批仪器设备，如设计和制作温度的检测与控制实验仪、超声波物理特性综合实验仪、高压放电实验仪等10多种50多台件，这些仪器已全部投入实验教学中使用，有些还作为产品推广到其它高校使用。
5、近三年来学校投资300多万元，用于仪器设备的购置，增加了X射线装置、扫描隧道显微镜、激光拉曼光谱、单光子计数实验系统、黑体实验装置、高温超导材料特性测试装置、等离子体实验装置、PASCO实验装置等仪器设备。
6、实验中心的网站与校园网连接，建立了网络化的实验教学平台，在网上有多媒体实验课件、学生选课、交流查询等系统；并引入了40多个仿真实验和物理实验虚拟系统。网上辅助教学延伸了物理实验的时间和空间，打破了教与学、理论与实验、课内与课外的界限，优化了实验教学环境。
?
?
4-4教学方法与教学手段（含多种教学方法灵活使用的形式与目的；教育技术应用与教学改革）
???
?? 近代物理实验教学是大学生实践教学中的重要环节，它对于培养大学生的实践能力和创新能力有着不可替代的作用。长期以来,近代实验教学模式单一、内容陈旧、方法死板，缺乏时代特征。学生只要按实验教材上的步骤去做, 就能成功地测到数据, 完成实验。这种呆板的、千篇一律的实验教学方式在一定程度上限制了学生的主动性与积极性, 难以激发他们独立思考的兴趣和激情。从1999年开始，我们以提高大学生的实践能力和创新能力为出发点，改革近代物理实验教学， 特别是在本科生中开设研究性物理实验进行了7年的探索和实践，取得了显著成效。
一、研究性物理实验教学的环节
研究性物理实验以科研实践为主题，以课题组为组织形式，让学生直接参加到新实验的设计或传统的实验的更新和改造之中，或者参加到一些教师的科研课题当中，通过选题、开题、初研、实验调试、到一个课题和一个项目的完成、写出总结、答辩报告，进行成果展示和论文答辩等训练，感受科学研究的全过程，得到独立科研能力的锻炼，学到更多书本以外的知识。研究性实验阶段，每位学生根据所学物理知识及能力和兴趣，选择1-3个研究性实验题目进行专题研究，在一年内完成。一般来说研究性实验需要以下几个环节。
1、? 精心准备，认真选题
开设研究性物理实验，每位实验教师要精心准备2-5个研究性实验题目，在进行实验的前一学期在网上公布，供同学们自主报名，也可不受这些题目的限制，自行选题。研究性物理实验题目一般是在实验教学中提出来，具有明显的研究价值，也具有较好的研究条件，在教师的指导下，通过自己的努力能够完成的题目，也可以从教师科研中选择题目。开学第一周要召开研究性实验选题讨论会，每一位教师向同学介绍所指导研究性实验的基本情况，并回答学生的提问，在教师和学生充分讨论的基础上，确定实验题目和指导老师。研究性实验一般2-3人为一组，每个教师指导2组为宜。
2、? 布置任务，查询资料
选题确定以后，指导教师要与学生进一步讨论、细化研究性实验目的、意义和实施步骤。任务明确后，学生要根据自己所进行的工作，在教师的指导下进行查阅文献训练，指导老师要向学生传授查阅文献的方法，不仅要查阅电子文献，还要到资料室、图书馆现场查阅，在此过程中，指导教师要介绍查阅文献的常用工具书及具体的查阅方法，指导学生查阅。查阅过程中不仅查阅中文文献，还要查阅外文文献，指导教师也要介绍阅读文献的方法和技巧，同时要介绍相关的辞书、工具书和实验教材，查阅文献一般安排3-4周时间。
3、? 开题报告，方案论证
通过选题、查阅文献、阅读文献之后，每个同学要在课题小组进行开题报告，开题报告是研究性实验对学生独立工作能力的一次考核，也是为进行实验调试作好准备的重要一环。在开题报告会上学生要对研究性实验课题来源、国内外现状、理论意义、研究内容、实用价值、实验原理、实验装置、实验方法、实施方案及步骤，主要困难及解决办法，主要参考文献等内容进行报告。指导教师要对学生报告的文献综述、实验方案等内容的合理性、可行性、实现课题的措施等做出分析评价，提出审查意见。学生之间也要相互提问，各抒己见，在充分讨论、交流、论证的基础上，确定一个合理的实验方案，如果实验方案通不过，，需要继续准备，再作开题报告，开题报告一般要在1-2周内完成。
4、? 实验调试，分析研究
??? 实验方案经过论证在开题报告会上通过之后，就可进行实验调试，实验调试之前，学生要学习、了解熟悉所使用仪器的结构原理、使用方法、注意事项等，在调试过程中，根据不同的研究内容，采用不同的研究方法，一般先进行静态调试，再进行动态调试。实验调试阶段，要求学生认真记录实验数据，及时对数据进行处理，与设计方案比较，分析产生误差的原因，调整实验方案，得到正确结果。调试过程是一个不断发现问题和解决问题的过程，可以允许失败。在每一个实验课题研究过程中，根据实施方案，每位同学既分工负责各自的任务，又相互配合。在整个研究过程中，指导教师既要为研究小组内的各成员提供咨询与研究指导，又要负责对整个研究过程的检查。掌握和了解每个同学活动全过程和各环节情况，及时解决发生的偏差和问题，指导学生调整研究计划。实验调试阶段是进行研究性实验关键的一环，也是提高学生实践能力和创新能力重要阶段，此阶段一般安排5-8周完成。
5、? 成果展示，答辩汇报
研究性物理实验调试完成之后，学期末，要进行成果展示与答辩汇报。成果展示一般在实验室进行，指导教师组成评委组，组织全班学生参加，每个学生要对本学期的研究成果进行汇报和实际演示，重点展示取得成果。答辩之前每位同学要写出课题研究总结报告，指导教师审查通过后，制成多媒体课件，参加全班同学研究性实验总结答辩会，答辩由陈述、提问与回答、评语三个部分组成。答辩过程中，每个同学要在一定的时间内向全班同学和答辩评委组简要汇报研究性实验的基本原理、研究思路、方案的实施过程，取得的主要成果、创新点，以及研究过程中的主要收获等。指导教师和其他同学就有关问题进行提问，答辩同学进行现场回答，答辩的过程，实际是一个小型的学术讨论会，大家相互学习、交流，共同探讨该课题的价值，研究的成功之处，所存在的问题，以及后续研究所需要努力的方向等等。
6、整理归档，推荐发表
答辩结束以后，要求学生按照发表论文的格式，写出一篇研究性物理实验的论文，以电子文档的形式发到实验室电子信箱，实验室要对本学期的研究性物理实验论文进行整理、排版，以班为单位进行打印、装订、归档，对于不合格的论文要退回重写。答辩组评委和指导教师根据学生的论文和各个环节的成绩，综合计算给出本学期研究性物理实验总成绩，并评审出好的论文推荐发表，实验室在每个学期开学第一周都要组织开设物理实验的同学观看历届学生研究性物理实验成果展，包括科技制作、撰写论文、发表论文、获奖证书等，不断激励学生在历届所取成果的基础上，将研究性实验的接力棒传承下去，开发新的实验项目，取得更大的成绩。
二、研究性物理实验的教学方法
1、实施全开放式物理实验教学新模式
研究性物理实验，是一种全新的实验，传统的实验教学方法已经不能满足教学需要，需要不断改进教学方法。研究性实验阶段，实验室对学生不仅教学内容和教学方式开放，
而且在时间和空间对学生全开放，学生不仅可以充分利用实验室资源和场所进行研究性实验，而且可以随时到实验室与老师讨论问题，交换意见，解决研究性实验中碰到的问题。这种全开放式的实验模式，为学生创造了一种能够充分发挥自身特长的教学环境，非常有利于进行研究性实验。
2、实施导师制
在研究性物理实验学习过程中，学生需要的是“指导”或“帮助”，不是我们传统的“传授”或“教导”。教师的主要职责是创设一种有利于进行研究性实验学习的环境和途径，教会学生如何发现研究的问题；学习如何收集、处理和提取信息；如何运用有关的知识来解决实际问题；如何在研究过程中与人交流和合作；如何表述或展示研究的结果；等等。教师在研究性物理实验教学过程中是“导师”，是“指路人”而不能完全包办代替。为此，从1999年开始，我们就在研究性实验和开放实验教学中实施导师制，通过6年多的实践证明，在本科实验教学中实施导师制是一种比较好的教学方法。在进行研究性实验的各个环节，导师制能够充分利用物理实验中心的教学资源，按照因材施教原则，给予学生个性化教育与指导，全面培养学生的实践能力和创新能力。导师通过指导学生选题、开题、初研、实验调试、总结答辩、撰写论文等教学环节，不仅使学生了解了科研的环节和方法，学到了更多的书本以外的知识，培养了科研能力。而且与此同时，教师与学生直接交谈的机会增多了，也为培养学生良好道德品质和心理素质，引导学生拼搏进取、勇于创新提供了有利时机，不仅利于教学生如何学习，而且利于教学生如何做人，帮助学生树立正确的人生观，增强学生的事业心、使命感，树立起艰苦创业的优良品质和执著追求的科学精神。
3、建立合理的评价体系
随着模块化的三级物理实验教学体系的建立，我们对考核方法也进行了改革,既要评价实验教学的过程，又要评价实验教学的结果。传统的物理实验课只有笔试加平时成绩，95年普通物理实验教学改革后，实验考核方法又加上操作考试，虽然在一定的程度上提升了动手能力的培养，但从全面提高学生素质的要求还有一定的差距。为此，从1999年开始，我们根据不同的学习内容，采用不同的考核方法，一级物理实验实行平时成绩+操作考试+答辩成绩；二级物理实验实行平时成绩+答辩成绩；三级研究性物理实验实行全程跟踪考核，从选题、查阅资料、开题报告、实验调试、成果展示、答辩汇报到论文撰写，每一个环节都要给出考核成绩，一般情况下答辩组根据平时成绩占40%，创新占15%，答辩占15%，论文撰写占30%给出学生本学期的研究性实验的成绩。全程跟踪考核不仅能够调动学生学习的积极性和主动性，而且强化了因材施教，突出了创新能力的培养。
4、不断把院系的科研成果转化为实验项目
我们充分利用院、系的科研成果，不断增加新的实验内容，改进实验技术，开发新的实验仪器设备，使基础物理实验具有学院的特色。如利用物理电子工程学院科研成果转化的实验项目有染料调Q、电光调Q等实验。在学院和光电研究所的大力支持下，又建起了激光与多能级原子作用和非线性光学实验室。将半导体激光线宽压窄、电磁感应透明、连续波内腔倍频等国际前沿研究课题，新增为本科学生实验。这样，对提高学生的实验能力，拓宽学生的知识面有很大帮助，同时也为本科生以后的研究生学习阶段打下了基础。
在本科生中开设研究性物理实验，充分调动了学生学习的主动性和积极性，为培养学生的科研能力打下了坚实的基础，3年来学生共撰写实验总结、答辩报告（小论文）共 200 多篇，其中 10多篇已经在实验室科学、山西大学学报等期刊发表。设计和制作教学实验仪器10多种50多台件，这些仪器不仅投入实验教学中，而且有些在其它高校推广使用。学生在研究性实验中的科技制作参加校第十、十一、十二届“创新杯”大赛获科技制作一等奖1项，二等奖2项，三等奖5项。参加山西省第6、7届“兴晋挑战杯”获科技发明制作二等奖1项，三等奖2项。学生撰写的论文《高温超导材料特性测试装置计算机数据采集和处理系统的设计与实现》、《远程监测控制系统实验装置的设计与制作》分别荣获第三届全国高校物理实验教学学生论文评比三等奖。
时代在前进，学科在发展，研究性实验不像基本实验和综合性实验那样稳定，可以“数年如一日”地进行，它必须不断推陈出新，年年增加新内容，是研究性实验能保持其先进性、创新性和有效性的关键。因此，研究性实验每年都在充实新内容，淘汰旧实验，不断发展改进。
?
关于我们 | 版权声明 | 汇款方式 | 会员注册 | 招聘信息 高等学校教学资源网 CopyRight©2004 版权所有
  京ICP证070553号   京ICP备10040123号-8   京公网安备: 1101081957