应用物理专业实验课程教学实践与总结

摘 要： 本文探讨应用物理专业实验课程与应用物理专业特色之间的关系，对物理专业实验教学过程中实验内容的选题、实验教学手段和方法进行了探索和研究。

关键词： 应用物理专业 实验教学 教学实践

在高等教育大发展的今天，如何培养具有创新能力的高素质应用型人才，是我们面临的首要问题。在此大背景下，我校理学院在2002年就建立了应用物理专业。作为一所培养通信与信息技术人才的高等院校，能够将专业建设和人才培养紧紧围绕着现代高新科学技术的飞速发展，紧跟日新月异的知识经济时代，对人才的培养质量提出了更高的要求。如何根据应用物理专业的特色，让学生在实验课程的学习中将知识、方法、技术的应用等转化为学生的实验能力，是一个值得高校教育者研究和探讨的问题。本文结合笔者多年来开设应用物理专业实验教学的实践经验，就实验内容的选题、教学手段和方法、学生创新能力培养、科研能力和水平的提高做了探讨和总结。

一、专业特色与专业实验

本校应用物理专业是为适应社会主义现代化建设和信息产业发展需要，培养具有良好的科学文化素质，拥有扎实的自然科学基础、实验能力和宽广的专业知识，并具有创新精神和一定的工程实践能力及跟踪学习新知识、新技术的能力，能在物理学和相关交叉学科领域从事科研、教学、产品研发、生产技术等领域既有理科素质又有工科意识的理工复合专业型人才。从专业的特色要求学生不仅有坚实的物理学基础理论、较广泛的应用物理知识，还必须掌握物理实验基本方法和技能，具备运用物理学中某一专门方向的知识和技能进行技术开发和应用研究的初步能力。物理专业实验课程的开设为应用物理专业人才的培养发挥了支撑作用。

二、实验课程体系

物理实验是为应用物理专业学生独立设置的课程，一般分为普通物理实验和近代物理实验两部分。物理实验既有与物理理论密切相关的一面，又有其独立的一面。多年来，物理实验教学中心根据科学技术的发展和实验仪器设备的更新及时调整和完善物理实验的教学体系和教学内容。在进行物理实验课程项目安排时，既要考虑与理论课进度的衔接，又要考虑实验课程自己的教学体系与规律。

普通物理实验包括力学及热学实验、电磁学实验和光学实验。在开设这些实验内容时，往往选择一些综合性和设计性的实验，以提高学生的综合实验能力和设计能力。例如在力学实验中，在用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量实验基础上增加用动态悬挂法测工程材料的杨氏弹性模量。它不仅能对脆性材料进行测量，而且能测出在不同温度下材料的杨氏弹性模量。实验内容综合了力学、热学、电学等知识，特别是能让学生从信号的产生、振动和波、换能器、信号放大直到示波器的图像显示，使学生在实验过程中掌握多种实验仪器和技术完成对一个物理量的测量。例如研究晶体的电光效应实验中，通过观察电光效应引起晶体光学性质变化的同时，还可以使学生了解晶体电光调制的原理和方法，并且可以进行激光通信的演示，将晶体电光调制电源上输出的音乐信号通过电光晶体的调制加载于激光，再由PIN光电接收器接收、解调并通过扬声器播放。这样不仅实验内容具有较强的综合性，而且实验内容和专业特色联系紧密。

近代物理实验是继普通物理实验之后的一门涉及物理知识面较广，更有综合性和技术性的实验课程，目前我们分两个学期进行。近代物理实验内容的选取除了精选有代表性的近代物理实验，使学生学到最基本的实验方法外，还注重新技术的应用。例如实验项目不仅选取了塞曼效应、法拉第效应、电子的顺磁共振、核磁共振等，而且增加了有关纳米技术、高温超导现象研究的实验内容。例如近代物理实验中使用扫描隧道显微镜（STM）对实际样品的测试，利用STM针尖可实现对原子的移动和操纵，不仅使学生加深了解量子力学的隧道效应，还掌握了扫描隧道显微镜的操作过程，对纳米材料的研究有进一步理解。例如X射线实验装置系列实验能让学生了解到X射线的产生及物理机制，通过将X射线入射到不同物体后的衰减情况了解X射线的性质，还能通过X射线衍射对特定晶体的参数测量等。

目前应用物理专业的普通物理实验在第二、第三和第四学期开设，共计80学时，第五和第六学期开设近代物理实验共计48学时。

三、实验教学手段

课堂教学是实现实验课程学习目的的中心环节。为了充分调动学生做实验的积极性和主动性，取得良好的课堂学习效果，我们将整个实验教学分成以下几个环节：预习实验、熟悉实验、动手操作做实验、撰写实验报告、讲解实验。由于应用物理专业学生人数不多，在上面的几个环节中，实验中心采取每周定期开放专业实验室，实验室在每一个环节对学生都是全面开放的，让学生真正成为学习的主体。实验课前要求学生仔细阅读实验教材或有关资料，基本弄懂实验所用的原理和方法，并学会从中得出主要实验条件、实验关键及实验注意事项，根据实验任务画好记录数据的表格。从预习实验开始到抽查到某个学生讲解实验，每个学生都会到实验室反复做实验，详细了解实验的每一个细节，并与老师认真探讨如何讲好讲清整个实验过程，通过这样的过程，从原理到仪器，从实验操作到数据处理，学生全方位地掌握这个实验，不仅熟练掌握了实验的全过程，而且为学生提供了一个展示自我的舞台，锻炼和提高了自己的能力。

应用物理专业的实验内容是根据专业特点定制的，开设的一些实验项目与所订的教材要求不相同，或者所使用仪器不相同，导致学生不能有的放矢地自学、预习，因此我们自行编写一系列与实际开设实验项目要求相适应的配套讲义。特别是对于近代物理实验，引导学生明确这门课的目的、要求，注意实验中的物理思想、实验方法，而减少实验步骤方面的内容，培养学生独立思考的能力。增加教材的探究性，引导学生对问题的思考和假设，提出研究问题，提供查阅材料的线索。

实验考核是以平时实验的预习、操作技能和实验报告为主，占总成绩的60%，在普通物理实验阶段，期末考试为笔试和操作考试相结合，检查学生对实验项目的数据获得、数据处理、误差分析及考查学生的实验技能。在近代物理实验期末考试要求学生对某一实验项目中的一些问题撰写论文，发表自己的见解，提高学生的研究能力。教师鼓励学生进行研究探讨，积极投稿发表论文，采用多元化实验成绩评定方法。

四、结语

应用物理实验课程的开设以提高学生的科学素质、实践能力，培养学生的创造性思维能力、创新意识和解决实际问题的能力为核心，坚持学生为主体、教师为主导的教学方法，经过几年的实践与探索，根据专业特色制定专业实验，结合多种教学手段激发学生实验的激情，从而提高实验教学质量。但应用物理专业实验教学的探索与实践是一项长期而艰巨的工作，也会遇到许多新问题，还需要运用先进的教育教学理念，在今后的实践中不断探索、研究、修正和完善。

参考文献：

[1]黄曙江，郑飞跃，徐经梅.应用物理专业实验特色和教学的研究[J].杭州电子科技大学学报，2005.6.

[2]王秀杰.应用物理专业实践教学体系的建设与实践[J].科技视界，2012.09.

[3]郑本霞，迭东，冯濒，袁正华.应用物理专业实验教学改革与探索[J].河南科技，2014.7.

基金项目：南京邮电大学校教改项目（JG00712JX21）

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