苏州大学物理实验教学中心

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一、中心建设与发展历程

苏州大学物理实验中心源于1900年创办的东吴大学物理实验室，历经江苏师范学院、苏州大学和“四校合并后”的新苏州大学，经过百年的发展，走出了师范院校到地方综合性大学物理实验教学的发展之路。

1977年后，物理实验室的建设和发展迎来新的春天，1983年由苏州大学物理系编写的《普通物理实验》（光学分册）一书由高等教育出版社出版，被全国众多高等院校采用，影响深远，该教材于1987年荣获国家教委优秀教材二等奖，2007年出版第四版。1986年苏州大学物理系普通物理电磁学实验室率先在师范院校系统地开设电磁学的系列实验项目，率先开展静电防护研究，并应用于生产实践而获全国高校实验室系统先进集体光荣称号。1988年，演示实验室在国内率先开设物理演示实验课并出版《物理演示实验精编》，开出演示实验200多个，提高了大学物理教学质量，在全国起到示范作用。

在教学改革和建设的大潮中，实验室建设取得突飞猛进的发展，自制了包括旋转光具座，单、双臂电桥，全息光栅和介电常数测试仪等教学仪器，销往全国20多所高等学校作为物理实验仪器，获得了良好的社会效益和经济效益。其中“介电常数测试仪”于1990年获国家教委高等物理教学仪器优秀研究成果三等奖。1991年“普通物理实验室”荣获国家教委高等学校实验室工作先进集体，同时陈翠贞老师被国家教委评为实验室先进工作者。

本着“实验服务于教学，服务于科研，服务于生产，服务于社会”的宗旨，物理系的实验教师还将物理基础实验教学与静电防护、全息光学研究有机地结合起来，为地方企业提供静电防护设备的设计、测试和鉴定，发挥了很好的社会效益，全息光学的研究为后来苏州大学信息光学研究所的建立、江苏省“数码激光图像与新型印刷工程技术研究中心”的成立和第二代身份证物理防伪视读技术的应用打下了坚实的基础。

自20世纪90年代初，苏州大学物理实验室开展了“精选实验内容，分层次组织教学”的实验教学模式改革研究，将教学内容分成基础性必做实验、提高性选做实验和综合性设计实验三个阶段组织教学，在实验中选择物理图像清晰、学生能力得到充分训练的实验作为学生的实验内容。这一研究成果于1993年以“物理教育专业普通物理实验课的建设与改革”为题获江苏省高等学校优秀教学成果二等奖，该研究成果不仅对苏州大学物理实验教学改革的进一步深化发挥了重要作用，而且对江苏省乃至全国高校推进物理实验教学改革与发展起到促进作用。

从1995—2000年先后有三所高校并入苏州大学，学校规模扩大，在校学生数迅速增加，为了适应新形势，1999年学校在原有实验室的基础上成立了苏州大学物理实验中心，实行校、院两级管理。学校为中心的发展提供政策、资金、场地保障，建立人、财、物统一协调的科学化和信息化管理制度，保证了理论教学、实验教学和科学研究交叉渗透，融会贯通，形成了一支由较高水平的专、兼职教师和稳定的、高技能的实验技术人员组成的实验教学队伍。2001年学校新理工大楼的建成，使物理实验中心的空间得到了成倍增长。同时在苏州大学“211”工程、“九五”和“十五”项目的资助下，物理实验中心整体实力得到进一步提升。2002年通过江苏省教育厅基础物理实验室的评估，2005年成为江苏省高等学校基础课实验教学示范中心建设点，2006年进入“中央与地方共建实验室”行列。目前中心拥有实验室总面积7155m2，仪器设备4602台（套），总价值1166万元。

随着物理实验教学改革的进一步深化，在20世纪90年代分层次组织教学的基础上，进一步重新整合形成了“3+2”物理实验课程新体系。实验中心利用校企联合实验室，开发实验选题，引入现代化手段辅助物理实验教学，加强针对工科类学生的物理实验教学改革等一系列重要举措。这些措施实施后，物理实验教学成效显著。1997年计算机辅助大学物理系列软件荣获国家级教学成果一等奖（参加单位）；2001年基础物理计算机辅助教学研究与实践项目获江苏省高等教育成果二等奖；2004年加强基础物理课程建设，促进学生知识、能力与素质协调发展项目获江苏省高等学校优秀教学成果一等奖；2005年工科实验教学的改革与实践获高等教育国家级教学成果二等奖；与物理实验教学改革成果紧密联系的“普通物理学”课程2004年获江苏省高等学校精品课程，物理学专业2006年获江苏省首批品牌专业。

近五年来，物理实验中心在教学、科研两方面均取得了卓著的成果。承担省级以上教学改革研究课题12项；发表教学研究论文53篇；主编、参编教材18部（其中实验教材13部），自编实验讲义13种；获教学奖励14项；中心教师指导的学生获得“挑战杯”大学生课外学术科技作品国家级奖5项，电子设计竞赛国家级奖5项。在科研方面，共承担科研课题37项，总经费1065.5万元；发表科学研究论文200篇（英文121篇，中文79篇），其中SCI收录140篇；获得9项科研奖励，其中国家级科技成果二等奖1项，省级科技成果奖3项，发明专利1项，个人奖4项。

二、实验教学理念与改革思路

1.实验教学理念

自东吴大学物理实验室到苏州大学物理实验教学中心，百年办学历程中逐步形成了具有鲜明特色的实验教学理念：秉承传统，就物论理；夯实基础，注重创新；依托地方，促进学生知识、能力与素质协调发展。

2000年，随着新苏州大学的建立，中心重新整合形成了“3+2”物理实验课程新体系，即面向全校理、工、医、农类学生开放的三个层次的实验：基础性实验，综合性实验，创新性实验。这三个层次实验在夯实学生的理论基础、培养学生的实验技能、训练学生的创新思维等方面发挥了重要的作用。

苏州大学依托苏州市拥有的三个国家级高新技术开发区——苏州工业园区、苏州高新技术开发区和昆山高新技术开发区，建立了数字信号处理方案实验室、微电子实验室、单片机实验室等9个校、企联合实验室。物理实验中心在相关学科和联合实验室支撑下，开设了面向物理学、电子信息类等专业的两个层次的实验：提高性实验和拓展性实验，为新时期培养适应社会需要的高水平创新人才提供了有力的支撑，走出了一条知识、能力与素质协调发展的人才培养之路。

2.实验教学的改革思路

实验中心担负着培养高水平创新人才的重任，传承中求进步，改革中谋发展就是中心实验教学改革的总思路。以国家级实验示范中心评审指标体系为建设标准，依托学科优势和区域优势，利用相关的最新研究资源和成果，建立以能力培养为主线，课堂教学、实验教学和研究创新相结合，突出学生实践能力和创新能力的新体系，将苏州大学物理实验中心建设成为培养创新人才的教学平台。

（1）积极探索“3+2”物理实验课程新体系

为了适应理、工、医、农众多专业学生培养的需要，针对专业特点，社会对人才培养新的要求，以及创新型国家的建设对高等教育提出的新的要求，实验中心在原有的基础性实验、提高性实验和综合设计性实验三个层次的普通物理实验教学体系基础上，进行探索和改革，强化物理实验教学在人才培养中的基础核心地位，凸显物理演示实验在激发学生物理学习兴趣和物理思维方面的体验式教学的作用，增加了基础实验层次的创新性实验项目，充分利用学校的多学科资源和学校与地方共建的联合实验室的资源，建立了“3+2”物理实验课程新体系。新体系之“3”包括基础性实验、综合性实验、创新性实验。新体系之“2”包括提高性实验、拓展性实验。

（2）依托“3+2”物理实验课程新体系，突出实验中心的“三大功能”

通过强化预备性实验和物理演示实验的体验式学习环节，激发学生学习物理的兴趣；通过基础性实验、综合性实验对学生进行系统的大学物理实验技能的培训。学生通过亲自动手制作演示实验仪器来表现物理原理，加深对物理理论的理解，如一枚硬币一张纸，进行重力加速度的测量等，简单、快捷、明了。这一阶段还可将自主研发的实验仪器应用于综合性实验教学，为学生后期选修创新性实验和拓展性实验打下坚实的基础，如运用介电常数测试仪测试材料性能的实验等。

实验中心充分利用学校资源，如君政学者研修基金，鼓励学生申请院级、校级大学生课外科研课题及教师为学生提供的研修课题，鼓励学生积极参与研究课题。如创新性实验课题主要来源于具有较高学术水平的教师，他们的学术水平高，学科背景深，对学生创新能力的培养具有巨大的潜能。

充分利用自主开发的仪器设备和典型实验教学的案例，为学生自主研究和在教师的指导下进行科学研究提供手段。利用在基础性实验中掌握的基本实验技能，如利用学生对数码全息相关实验的熟悉和了解，指导学生参与实验中心的科研项目的研究，鼓励学生创新和亲自动手，通过项目申报的方式，参加各级各类大学生课外科技作品竞赛活动，如参加全国大学生挑战杯的各项竞赛活动、参加苏州市和学校组织的各种成果竞赛活动。

充分利用学校及校企联合实验室的资源，将这些研究成果引入社会生产实践，进行多学科交叉渗透，建立学生科研团队，校企联合攻关，实现科技成果的及时转化。

通过“3+2”物理实验课程新体系的训练，实现了实验中心的“三大功能”：教学过程中育人功能，科学研究中的支撑功能，生产实践中的服务功能，为新时期高水平创新人才的培养发挥积极作用。培养适应社会需求的高层次复合性人才。

三、实验教学体系与内容

1.实验教学总体情况

物理实验中心的教学面向全校理、工、医、农等57个专业的本科生，目前每年学生近4000人，年实验教学人时数21.36万，全校物理实验教学概况如表1所示。

2.实验教学体系与内容

为体现实验中心的教学理念，结合自身的传统特色、学科优势和区域优势，坚持不懈的开展教学改革与创新，建立了以强化基础和能力培养为主线，课堂教学、实验教学和研究创新相结合，突出学生实践能力和创新能力培养的“3+2”物理实验课程新体系，该体系包括前导性物理实验、物理演示实验、大学物理实验（一）、大学物理实验（二）、大学物理实验（三）、研修实验、近代物理实验等7门物理实验课程，以及由全息光学、光电子技术、材料物理和等离子体物理组成的三个拓展实验平台。各层次的实验教学立体化、相互交融渗透，实现对各年级、各专业的学生因材施教，为学生的个性发展提供良好的教学环境。“3+2”物理实验课程新体系见表2。

利用重点实验室和校企联合实验室的技术优势与人才优势，结合教师的研究课题，建立三个拓展性实验平台，为学生提供了大量的有应用背景的创新研究型课题，部分能力较强且对物理（实验）感兴趣的学生，在进行了训练后，进入重点实验室就可近距离接触当今高新技术领域及其成果，为系统培养学生的实验能力以及知识、能力与素质协调发展创造了条件。

四、实验教学方法与手段

本着学生知识、能力与素质协调发展的宗旨，物理实验中心按照“3+2”物理实验课程新体系，精选实验内容，完善基础性实验、综合性实验和创新性实验，增加提高性实验和拓展性实验比例，理、工、医、农类学生可根据各专业特点和要求选择相应的实验。

开设前导性实验，强化学生的基本知识，提高学生的基本技能。对全校理、工、医、农类学生开设前导性实验，使学生掌握基本实验仪器的使用和基本物理量的测量方法，以激发学生对物理实验的兴趣。开设的实验有：重力加速度的测定，规则物体体积、密度的测定，牛顿环实验，薄透镜焦距的测定，静电场描绘等，学生可根据自身情况选做，该层次在中学物理实验与大学物理实验之间架起了一座桥梁。

针对不同学科的学生，实施模块化教学。面向不同专业开设的课程模块见表3、表4和表5，各实验课程所包含内容及水平逐步提高的实验项目。

积极引入网络化教学。学生利用实验中心的辅助实验教学系统和仿真实验，自行进行实验预习，初步了解实验原理、实验方法、实验仪器使用、注意事项等，大大提高实验效率。

坚持启发式教学。在实验教学中，实时观察学生动态，对学生碰到的困难或对某种实验现象出现的困惑，不是简单提供答案，而是循循善诱，启发引导，激发学生的兴趣，扩展学生的知识面。例如，在进行迈克尔逊干涉实验时，条纹的清晰度变化、疏密度变化的观察可以引导学生对白光干涉、钠黄光双线的波长差测量等问题进行思考，等等。

优化实验考核方法。对必修的实验课程，采取平时实验考核与期终考核相结合的考核方式。平时考核占70%、期终考核占30%。平时考核分为预习报告、实验操作与实验报告三部分；期终考核以笔试和操作相结合。

对选修的研修实验和拓展性实验，采取平时考核和论文答辩相结合的考核方式。在完成综合性实验的基础上，实验中心提供科研训练题目（或学生自拟）及相关仪器设备，学生自拟实验方案，通过三周左右的时间完成相关实验内容，并提交规范的小论文，实验中心组织答辩。

在完成提高性实验的基础上，依托学科和校企联合实验室提供的三个实验平台，为学生提供高层次拓展性研究课题。学生在教师的指导下，完成研究课题，提交规范性论文或提交作品，实验中心组织专家进行答辩或成果鉴定。