大學物理實驗課程是對高等學校學生進行系統科學實驗技術和實驗方法訓練,培養學生科學實驗能力和素養的重要的實踐性課程。普通物理類實驗室是1958年安徽大學重建后最早建立的實驗室之一。1995年將原來各自獨立的力熱學、電磁學、光學和演示實驗室整合成立了基礎物理實驗室。2001年成立校院兩級管理的基礎物理實驗教學中心。2004年,中心搬遷到安徽大學謦苑校區新實驗樓,實驗室總面積達到3600平方米,儀器設備總值達到564萬元。實驗室環境條件有了全面改善。中心目前面向學校理工類7個學院24個專業開設實驗課程,并為全校文科類專業學生開設文理互選實驗課程,是安徽大學教學覆蓋面最廣、學生受益面積最大的基礎課實驗室。中心每年上課學生的人時數超過20萬。
從1993年開始,實驗室以培養與提高學生的科學實驗素質和創新能力為目標,通過“211工程”和“省級基礎課實驗室示范中心”的建設,對大學物理實驗教學的課程體系、教學方式、教學內容、實驗方法和技術手段,以及教學管理等方面進行了全面而系統的改革與建設,使面向全校各專業學生的物理實驗教學發生了徹底的變革,形成了自己的特色。先后獲得安徽省和安徽大學頒發的優秀教學成果獎。編寫的教材《大學物理實驗》1994年出版,總發行量超過3萬冊,被省內外許多高校采用或作為主要教學參考書。“基礎物理實驗的課程建設與改革”年獲得安徽省高等學校優秀教學成果二等獎,2001年4月全省高校首批通過省級基礎課實驗室合格評估,2002年全省高校首批進入省級基礎課實驗室示范中心建設項目,2004年全省高校首批通過省級基礎課實驗示范中心建設項目的期中驗收。中心人員目前承擔省級教學研究科研項目2項,在“大學物理”、“物理實驗”等核心期刊上發表實驗教學研究方面的論文12篇,獲得教育部高等學校物理學教學指導委員會頒發的優秀論文獎。中心主任趙青生受聘擔任教育部非物理類專業物理基礎課程教學指導委員會華東組成員、安徽省召集人和《大學物理實驗》雜志編委。
實驗中心以“加強基礎、重視應用、開拓思維、培養能力、提高素質”為指導思想,構建了面向全校各專業從大學本科生的分層次、模塊化、點面結合、全面開放的大學物理實驗課程體系。
預備實驗平臺,目的是為中學實驗基礎較差的同學打下必要的基礎,為提高大學物理實驗的起點創造條件。
預備實驗平臺,這門課是面向剛進校一年級新生所開設的選修課。實驗中心精心選擇了10個實驗項目,這些實驗涉及到了力、熱、電、光等方面基本儀器的使用、基本方法的訓練。
綜合性設計性實驗平臺,這個平臺安排的實驗項目多達52項,有按常規教學方式授課的實驗項目,也有對動手能力和實驗技能要求更高的設計性的實驗項目,學生可以根據自己的專業和興趣愛好自由選擇實驗項目和實驗課時間,更好地體現了全面開放的教學模式的優勢。
應用物理實驗技術與方法,作為對物理實驗有濃厚興趣、學有余力的優秀物理類高年級本科生選修課程,這有利于因材施教,有利于學生能力和創新精神的培養。
大學物理實驗課程實行全面開放式教學,我們進行了實驗時間開放,每周從星期一到星期日學生都可以到實驗室來預習或復習所作的實驗項目;實驗內容開放,每個實驗項目都有必做及選做實驗內容,學生可以根據自己的興趣進行選擇;考試方式開放,學生可以自行選擇筆試、操作考試或論文答辯等方式。
新的課程體系使得物理實驗由淺入深、由簡單到復雜、由被動模仿到主動設計以及綜合運用,逐漸加深學習內容的深度、廣度和綜合程度,符合認識規律和教學規律,取得了良好的教學效果。物理實驗課程內容的改革是物理實驗教學改革與建設的關鍵和難點。建設實驗內容、實驗方法和技術手段先進,反映當今科技進步和有特色的物理實驗課程,對培養二十一世紀創新人才有著重要的作用。實驗室在這方面主要進行以下三方面的工作:
1,綜合性設計性實驗中,大量引入對近代物理學發展和現代應用技術有重要影響的實驗項目,包括:光纖通信、數字存儲示波器、數碼照相、白光全息、聲光效應、空間濾波、光學多道分析器、夫蘭克-赫茲實驗等。這些實驗在綜合性設計性實驗項目中已超過50%,使物理實驗的內容發生了根本的變化。
2,實驗中大量引入在科學研究和工程技術中實際應用的先進的實驗方法和技術手段,使現代科技進步的成果滲透到物理實驗課程內容中去,使物理實驗教學更貼近科技研究前沿。我們在教學中大量采用了數字存儲顯示技術、計算機數據實時采集處理技術和各種先進的傳感器技術,如將CCD圖像傳感器應用于牛頓環、密立根油滴和邁克爾遜干涉儀等實驗,在教學中應用了集成溫度傳感器、薄膜型Pt電阻、PN結溫度傳感器和半導體熱敏電阻等溫度傳感器,霍爾傳感器和集成霍爾傳感器等磁敏傳感器,硅光電池、光敏電阻和光電二極管等光電傳感器,以及力敏傳感器等。引入先進的實驗方法和技術手段對豐富實驗內容,深入探究物理現象和規律,提高學生科學實驗素養和創新能力起到了很好的作用。另外,實驗中新技術的應用,也大大提高了學生對物理實驗的興趣,并對后繼專業實驗課的學習也很有幫助。
3,積極研制和開發新的物理實驗項目。近年來我們研制和更新改造的物理實驗共12項,其中大部分實驗設備是在教師多年科研和教學的基礎上精煉出來的,例如“磁滯回線實驗儀”、“交變磁場的測量”、“多量程電表的設計與校準”等實驗教學儀器。自行研制的實驗儀器和引進的先進實驗教學儀器,徹底改善了物理實驗的基本技術裝備,同時通過實驗項目的開發研制和更新改造,也大大提高了物理實驗中心教師與實驗技術人員實驗教學儀器的研究開發水平和創新能力,增強了物理實驗中心自身可持續發展的能力。
大學物理實驗分層次教學改革和開放實驗的教學模式滿足了學生渴望創新的欲望,取得了很好的效果。隨著學校“211工程二期建設”和“安徽省基礎課實驗室示范中心建設”項目的投入,我們將總結前幾年改革的經驗,逐步擴大開放實驗室的規模,向全校所有本科生開放及為安徽的物理教學事業的發展作出貢獻。