大学物理实验课程建设简介

㈠ 课程设置

实验和实践环节是理工科学生培养目标中的重要组成，是理工科学生能力结构中不可或缺的部分。物理实验课是理工科学生进入大学后最先接触的实践课，是一门独立的、必修的基础课程，是学生接受系统的实验方法和实验技能训练的开端。课程中所涉及的实验知识、实验技能和实验方法是后继实践训练的基础，也是学生以后从事各项科学探索和工程实践的基础，对学生实践能力培养和创新意识的形成起着至关重要的作用。

㈡ 课程内容

根据人才培养目标，大学物理实验课的具体任务包括：

1）物理实验的基本理论和知识的学习；

2）实验技能的提高和动手能力的培养；

3）实验数据处理能力的培养和提高；

4）实验结果的综合分析和表述能力的培养；

5）以物理实验为载体，进行实验设计能力的培养，实践探索精神和创新能力的培养。

㈢ 课程内容的整合和改造

经过北京科技大学“国家工科物理教学基地”、“211工程”和“世界银行贷款自然科学实验中心”几个项目的建设，物理实验课程已经建立了具有我校特色的新的课程体系，彻底打破了过去按力、热、电、光等学科设置实验项目的界限，正在探索走出一条“实验设计贴近科技发展、实现教学科研共享”的创新之路。依据教学目标和实验难易程度，将60学时的实验课分成三个层次：（I）基础实验，（II）应用物理实验和设计实验，（III）综合性实验。在实验项目的选择上，既注重项目的物理思想和物理方法的典型性，又注重实验内容、测试手段的时代化，贴近现代科学技术的发展，贴近科技研究前沿，已经形成了新的“层次化工科物理实验教学体系”。例如，由我校教师自主开发的“直流溅射法制备金属薄膜”、“金属薄膜电阻率的测量”、“磁性薄膜的磁电阻测量”、“金属薄膜生长过程中薄膜电阻的动态监测” （已申请国家专利）等实验，使学生在普通物理实验阶段就接触到了当今材料科学领域中的重要领域之一——薄膜材料领域中的薄膜材料制备技术和电学、磁学性质测量技术；“高温超导材料电特性测试实验”综合了温度测量、低电阻四端法测量等实验内容，把普通物理实验的温度范围扩展到了液氮温度（77K），同时使学生在实验中接触到了当前科研领域中的热点问题——高温超导材料。又如，“霍尔效应”实验中去除了电位差计，改用目前科研与生产中广泛应用的数字表测电压，使普通物理实验技术与科研及生产实际更紧密地结合。再如，“良导体热导率”实验不仅使同学们了解和掌握了一种利用热波来测量良导体热导率的新方法，还采用了计算机采集数据，使普通物理实验手段现代化。

在教学研究和改革的实践中，我们注意在软件和硬件两个方面将教学与科研结合起来。在软件方面，更新观念，拓展普通物理实验教学的功能。不再把普通物理实验教学的作用限于验证物理理论知识和训练实验技能的范围，尝试和探索在普通物理实验教学中引入科学探索和科学研究的思维方式，注重培养学生分析与解决实际问题的能力，鼓励教师在实验教学活动中运用科学研究的思维方式，随时随地引导和鼓励学生发现和提出问题，敏锐地抓住他们的创造性思维火花，渗透“探索”的思维习惯，启发同学进行探究性实验学习，注重对实验现象和实验结果的分析，对可能的影响因素进行有意识的深入（穷尽性）研究，开展内容丰富、形式活泼多样的探索性实验，允许学生有不同于讲义的设想和方案，甚至是标新立异的想法，尽量为学生提供能够自由地表现他们创造性的空间。为了更系统地做好这个结合，我们在新编的《大学物理实验讲义》中，对每一个实验除了规定基本实验内容外，都提出了数个研究性课题，供学生参考。在硬件方面，在“国家工科物理教学基地”项目的支持下，注意将教师的科学研究成果向物理实验教学转化，设计开发了既可以用于科学研究、又适合于普通物理实验教学的“直流溅射法制备金属薄膜”、“金属薄膜电阻率的测量”、“磁性薄膜的磁电阻测量”、“金属薄膜生长过程的电阻动态监测”等实验，这些项目得到了北京大学、清华大学、中国科技大学等高校的专家们的肯定，并已有清华大学、北京工业大学等学校引进了我们的实验项目。

在教学方法上，引入电化教学、计算机仿真实验和传统教学方式相结合的多维教学方式。在物理实验室机房，学生可以通过仿真物理实验软件预习和模拟做实验，然后到实验室实地动手做实验。

在教学组织上，采取开放实验室的管理模式，不仅提高了实验设备的利用率，还方便了学生，使其可以根据自己的时间表安排实验的时间。