对理工科对理工科类类大学物理实验课程大学物理实验课程教学基本要求的理解教学基本要求的理解(2008年版年版)霍剑青霍剑青（中国科学技术大学）（中国科学技术大学）hjqustc.edu.cn基本要求的指导思想l在1995年“高等学校工业本科物理实验课程教学基本要求“的基础上制定。l充分凝练近十多年来我国高校在大学物理实验课程教学改革中的先进教学理念和教学成果。l反映时代对人才知识、能力、素质的要求。l对高校大学物理实验室建设、课程建设和课程教学质量的基本保障起到指导作用,为高校培养与社会发展相适应的优秀人才打下良好、坚实的基础。“基本要求” 的特点l融知识、能力和素质于一体，并行地提出了对培养学生知识、能力、素质的基本要求。l重视教学过程，全面提出了对课程的教学体系、教学内容、教学模式和教学方法的基本要求。l突出分层次教学，对基础性实验、综合性实验、设计性或研究性实验的分层次教学提出了比例要求，并强化了对近代物理实验的要求。l重视教学质量保障硬件体系的作用，提出了对教学学时、教学设备等教学质量硬件保障体系的基本要求。l物理实验课的地位、作用和任务物理实验课的地位、作用和任务 l教学内容的基本要求教学内容的基本要求l能力培养基本要求能力培养基本要求l分层次教学基本要求分层次教学基本要求 l教学模式、教学方法和实验学时的基本要求教学模式、教学方法和实验学时的基本要求 l有关说明有关说明 “基本要求”目录一、课程的地位、作用和任务一、课程的地位、作用和任务l课程的地位、作用课程的地位、作用l课程的具体任务课程的具体任务返回地位：地位：u高等理工科院校对学生进行科学实验基本训练的必修基础课程必修基础课程u本科生接受系统系统实验方法和实验技能训练的开的开端。端。作用作用：u覆盖面广，有丰富的实验思想、方法、手段，提供综合性很强的基本技能训练，是培养学生科学实科学实验能力、提高科学素质的重要基础。u培养学生严谨的治学态度、活跃的创新意识、理论联系实际、适应科技发展的综合应用能力等方面具有其他实践类课程不可替代的作用。返回课程的具体任务课程的具体任务：u培养学生的基本科学实验技能，提高学生的科学实验基本素质，使学生初步掌握实验科学的思想和方法。u培养学生的科学思维和创新意识，使学生掌握实验研究的基本方法，提高学生的分析能力和创新能力。u提高学生的科学素养，培养学生理论联系实际和实事求是的科学作风，认真严谨的科学态度，积极主动的探索精神，遵守纪律，团结协作，爱护公共财产的优良品德。返回二、教学内容的基本要求二、教学内容的基本要求制定教学内容的指导思想和特点：制定教学内容的指导思想和特点：u物理实验课程教学是案例教学，在基本要求中没有列出具体的实验项目。u对知识体系和知识领域的要求是：包括普通物理实验和近代物理实验，即包括力学实验、热学实验、电磁学实验、光学实验和近代物理实验。u给各高等院校在教学中更充分的自主性、弘扬各校的教学特色，二、教学内容的基本要求二、教学内容的基本要求l掌握测量误差的基本知识，具有正确处理实验数据的基本能力l掌握基本物理量的测量方法l了解常用的物理实验方法，并逐步学会使用 l掌握实验室常用仪器的性能，并能够正确使用l掌握常用的实验操作技术 l适当介绍物理实验史料和物理实验在现代科学技术中的应用知识 返回掌握测量误差的基本知识，具有正确处理掌握测量误差的基本知识，具有正确处理实验数据的基本能力。实验数据的基本能力。u测量误差与不确定度的基本概念，能 逐步学会用不确定度的基本概念对直接测量和间接测量的结果进行评估。u处理实验数据的一些常用方法，包括列表法、 作图法和最小二乘法等。随着计算机及其应 用技术的普及，应包括用计算机通用软件处理实验数据的基本方法。 返回掌握基本物理量的测量方法掌握基本物理量的测量方法 例如：长度、质量、时间、热量、温度、湿度、压强、压力、电流、电压、电阻、磁感应强度、光强度、折射率、电子电荷、普朗克常量、里德堡常量等常用物理量及物性参数的测量，注意加强数字化测量技术和计算技术在物理实验教学中的应用。 返回了解常用的物理实验方法，并逐步学会了解常用的物理实验方法，并逐步学会使用使用 例如：比较法、转换法、放大法、模拟法、补偿法、平衡法和干涉、衍射法，以及在近代科学研究和工程技术中的广泛应用的其他方法。 返回掌握实验室常用仪器的性能，并能够正掌握实验室常用仪器的性能，并能够正确使用确使用 返回 例如：长度测量仪器、计时仪器、测温仪器、变阻器、电表、交直流电桥、通用示波器、低频信号发生器、分光仪、光谱仪、常用电源和光源等常用仪器。 各校应根据条件，在物理实验课中逐步引进在当代科学研究与工程技术中广泛应用的现代物理技术，例如,激光技术、传感器技术、微弱信号检测技术、光电子技术、结构分析波谱技术等。 掌握常用的实验操作技术掌握常用的实验操作技术 例如：零位调整、水平铅直调整、光路的共轴调整、消视差调整、逐次逼近调整、根据给定的电路图正确接线、简单的电路故障检查与排除，以及在近代科学研究与工程技术中广泛应用的仪器的正确调节。返回三、能力培养基本要求三、能力培养基本要求 l独立实验的能力l分析与研究的能力l理论联系实际的能力l创新能力返回独立实验的能力：独立实验的能力：u能够通过阅读实验教材、查询有关资料和思考问题，掌握实验原理及方法、做好实验前的准备；u正确使用仪器及辅助设备、独立完成实验内容、撰写合格的实验报告；u培养学生独立实验的能力，逐步形成自主实验的基本能力。 返回u能够融合实验原理、设计思想、实验方法及相关的理论知识对实验结果进行分析、判断、归纳与综合。u掌握通过实验进行物理现象和物理规律研究的基本方法，具有初步的分析与研究的能力。返回分析与研究的能力：分析与研究的能力： 能够在实验中发现新问题、分析新问题并学习解决问题的科学方法，逐步提高学生综合运用所学知识和技能解决实际问题的能力。 能够完成符合规范要求的设计性、综合性内容的实验，进行初步的具有研究性或创意性内容的实验，激发学生的学习主动性，逐步培养学生的创新能力。返回理论联系实际的能力：创新能力：四、分层次教学基本要求四、分层次教学基本要求 分层次教学：分层次教学：u基础性实验、综合性实验、设计性或研究性实验。u比例建议大致分别为:60%、30%、10%u各学校可根据本校的特点和需要，做适当调整，建议综合性实验、设计性或研究性实验的学时调整幅度分别不高于25,并适当注意近代物理实验的比例。基础性实验 综合性实验设计性实验 研究性实验返回u主要学习基本物理量的测量、基本实验仪器的使用、基本实验技能和基本测量方法、误差与不确定度及数据处理的理论与方法等，u可涉及力、热、电、光、近代物理等各个领域的内容。u此类实验为适应各专业的普及性实验。 返回基础性实验：u指在同一个实验中涉及到力学、热学、电磁学、光学、近代物理等多个知识领域，综合应用多种方法和技术的实验。u此类实验的目的是巩固学生在基础性实验阶段的学习成果、开阔学生的眼界和思路，提高学生对实验方法和实验技术的综合运用能力u各校应根据本校的实际情况设置该部分实验内容（综合的程度、综合的范围、实验仪器、教学要求）。 返回综合性实验：u根据给定的实验题目、要求和实验条件，由学生自己设计方案并基本独立完成实验全过程的实验。u各校也应根据本校的实际情况设置该部分实验内容（实验选题、教学要求、实验条件、独立的程度等）。返回设计性实验：u组织若干个围绕基础物理实验的课题，由学生以个体或团队的形式，以科研方式进行的实验。 u设计性或研究性实验的目的是使学生了解科学实验的全过程、逐步掌握科学思想和科学方法、培养学生独立实验的能力，培养学生和运用所学知识解决给定问题的能力。u各校应根据本校的实际情况设置该类型的实验内容（选题的难、易，涉及的领域等）。返回研究性实验：u设计性实验或研究性实验是教学理念、教学方法的体现，u从实验内容和实验的层次来说，它可以是基础性实验或综合性实验。u从实验项目来说，它可以是单个或系列基础性实验、综合性实验或它们的组合。设计性、研究性实验及其举例：学生进入大学后的第一个物理实验的设计内容举例：学生进入大学后的第一个物理实验的设计内容举例：u实验原理实验原理u实验内容实验内容用误差均分原理设计一单摆装置，测量重力加速用误差均分原理设计一单摆装置，测量重力加速度，测量精度要求度，测量精度要求u对重力加速度对重力加速度g的测量结果进行误差分析和数据处理，的测量结果进行误差分析和数据处理，检验实验结果是否达到设计要求。检验实验结果是否达到设计要求。实验的设计性、研究性、开放性教学方法贯穿于所实验的设计性、研究性、开放性教学方法贯穿于所有实验有实验。同样实验设备和教学容会因不同的教学方法而。同样实验设备和教学容会因不同的教学方法而产生不同的教学效果。产生不同的教学效果。设计内容1.如何选取合适的油滴测量油滴上的所带的电荷。2.为了测量电子电荷，设计实验条件。研究性实验举例和效果研究性实验举例和效果u吡吡啶啶(C6H5N)溶溶液液在在银银溶溶胶胶中中的的表表面面增增强强拉拉曼曼光谱及温度对它的影响光谱及温度对它的影响u拉曼光谱测量拉曼光谱测量CCl4的同位素效应的同位素效应u拉曼光谱偏振特性的研究和测量拉曼光谱偏振特性的研究和测量u甲醇、乙醇的拉曼光谱测定及应用甲醇、乙醇的拉曼光谱测定及应用u物理学方法在生物学中的应用物理学方法在生物学中的应用(叶绿素的提取及叶绿素的提取及光谱分析方法光谱分析方法）返回五、教学模式、教学方法和实验五、教学模式、教学方法和实验学时的基本要求学时的基本要求开放性实验开放性实验：u各学校应积极创造条件开设开放物理实验室，在教学时间、空间和内容上给学生较大的选择自由。u为一些实验基础较为薄弱的学生开设预备性实验以保证实验课教学质量；u为学有余力的学生开设提高性实验，提供延伸课内实验内容的条件，u以尽可能满足各层次学生求知的需要，适应学生的个性发展。u创造条件，充分利用包括网络技术、多媒体教学软件等在内的现代教育技术丰富教学资源，u拓宽教学的时间和空间，u提供学生自主学习的平台和师生交互交流的平台，u加强现代化教学信息管理，以满足学生个性化教育和全面提高学生科学实验素质的需要。现代教育技术的应用：考核：u是实验教学中的重要环节，u应该强化学生实验能力和实践技能的考核u鼓励建立能够反映学生科学实验能力的多样化的考核方式。 学时：u一般不少于54学时；u对于理科、师范类非物理专业和某些需要加强物理基础的工科专业建议实验学时一般不少于64学时分组实验：基础性实验分组实验一般每组12人为宜。返回六、有关说明六、有关说明 适用范围：适用范围： 本基本要求适用于各类高等院校工科专业和理科非物理专业的本科物理实验教学。 给有条件学校的建议和发展空间：给有条件学校的建议和发展空间： u在必修实验课程之外开设12门物理实验选修课，其内容以近代物理、综合性、应用性实验为主，面可以宽一些，技术手段应先进一些，以满足各层次学生的需要。u各校应积极创造条件，开辟学生创新实践的第二课堂，进一步加强对学生创新意识和创新能力的培养，鼓励和支持拔尖学生脱颖而出。 u积极开展物理实验课程的教学改革研究，在教学内容、课程体系、教学方法、教学手段等各方面进行新的探索和尝试，并将成功的经验应用于教学实践中。 谢 谢！