实验教学

实验教学

实验教学体系

2023-07-07

以前的物理实验课程体系是按普通物理实验（力、热、电、光）、电子线路实验和近代物理等实验分别安排的封闭体系，这种封闭体系强调了学科的系统性。忽视了学科之间的兼容互补性，各学科相互独立，限制了学生跨学科思维能力和创新能力的培养。根据高素质人才培养要求，我们以培养学生的实践能力、创新能力为出发点，实行各门实验交叉、综合、有机结合、整体优化，加强综合设计性和研究性实验的力度，将物理实验分为基本实验、综合设计性实验和研究性实验，形成从低到高、从基础到前沿、从接受知识型到综合能力型的逐级提高的分层次实验教学体系。

（1）基础实验

主要学习基本物理量的测量、基本实验仪器的使用，常用电子器件与传感器测试，常用放大器调试、基本实验方法和技术的训练，基本测量方法与误差的分析等，这些基本实验内容涉及到力、热、电、光、电子线路、近代物理各个学科，将过去二、三年级才完成的电子线路和近代物理实验部分内容移植到基本实验中。本级实验要求学生在理解实验原理的基础上，不仅要学会仪器的使用，而且还要掌握其内部结构和与其相关的电子线路知识，以及运用该原理解决实际问题的方法。本级我们安排了40个左右的实验项目，除了对传统的实验解剖，重新定位，扩充内容外，还新增加了PN结物理特性的测试、直流稳压电源的性能测试与制作、温度的检测与控制、计算机数据采集等10多个实验。

（2）综合设计性实验

在基本实验的基础上，逐步增加综合性实验和设计性实验的比例，综合性实验旨在训练综合运用多种实验仪器的能力，培养在比较复杂条件下，观察现象、测试数据、解决矛盾以及综合分析问题的能力，我们不仅逐年增加综合性选做实验的数量，而且内容不断改进、充实、丰富和提高，给同学们提供更多的选择和扩展的余地。如在综合性实验中，我们增加了密立根油滴实验、夫兰克—赫兹实验、光速的测量、微波的光特性、核磁共振的稳态吸收、电阻应变式传感器特性的研究、霍尔传感器实验等原系在近代物理实验的内容，使综合性实验的数量增加到20多个。

设计性实验是在掌握基础性实验和具备综合实验知识及能力之后，提出一些有利于启发思维，有应用价值的实验课题，让同学进行设计完成的实验。目的是使学生运用所学的实验知识和技能，在实验方法的考虑、测量仪器的选择、测量条件的确定等方面受到系统的训练，培养学生具有较强的从事科学实验的能力。教师的任务是介绍课题内容，提出任务，并阐述应用背景等。而如何解决问题，应用什么原理和方法以及选用何种仪器由同学们自行提出并实践。学生通过做设计实验，从成功与失败中受到训练，得到整体素质的提高。

（3）研究性实验

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和传统实验的更新和改造之中，与专业研究接轨，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、总结答辩等训炼，让学生了解科研的环节和方法，学到更多书本以外的知识，使学生得到独立科研能力的锻炼。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。做好研究性实验，充分发挥每个学生的才能，提高学生的实际操作能力，培养创新能力，是我们物理实验改革的重点。三级物理实验体系的建立，使综合、设计性、研究性实验出现了一个良性循环状态，如同学们在研究性实验中开发的新实验项目和制作的新实验仪器，投入到综合、设计性实验教学之中，不仅增加了综合设计性实验的数量，而且还提高了质量。

（4）专业训练实验

内容涉及激光原理与激光技术、光电子技术、电子线路、量子光学和原子分子物理等多门学科的理论基础和诸多的实验操作技能。通过实验不仅可以促进学生对理论知识的理解和探讨，更重要的是能够得到专业思维和专业技能的训练。目前开设有空间激光基本操作、激光稳频、光学谐振腔调试三大板块的内容，每个板块设有四个实验，共计12 个基础物理实验，包括激光的准直扩束实验、光的偏振态测量实验、空间激光与多模光纤耦合实验、空间激光与单模保偏光纤耦合实验；利用PDH 技术实现激光模式清洁器的锁定、激光干涉位相锁定实验、饱和吸收光谱、半导体激光器稳频；全固态激光器谐振腔的调试、激光腰斑参数的测量、激光到外腔的耦合实验、外腔谐振倍频实验等。