中山大学物理实验教学中心

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一、中心建设与发展历程

物理实验教学中心（简称中心）的建设历史可追溯到20世纪50年代建立起来的基础物理实验室，虽经十年浩劫，从未中断教学。改革开放之后，在首批世界银行贷款的支持下建立了近代物理实验室。之后经多年发展，至20世纪90年代中期，又先后建立了光学、材料物理、计算机、电子线路、真空、低温、核物理等专业教学实验室，为社会培养了大批高素质的人才。

20世纪90年代末，为适应社会对复合型、创新型、能力型人才的需求，响应教育部深化高等学校教学改革的号召，学院以“211”工程建设为契机，对原有实验教学体系进行了全面而深入的改革，提出《物理学面向21世纪本科教学创新体系》，将实验课程和理论课程分成两个相对独立又互相促进的教学体系，使实验课摆脱了长期以来完全隶属于理论课的地位，可以按照实验研究自身的规律来组织教学，在多方面经费的资助下，使教学实验室建设进入了一个高速发展的新时期。中心于2005年被确定为首批广东省高等学校实验教学示范中心，2007年成为国家级物理实验教学示范中心建设点。

中心实行校、学院二级管理，实行中心主任负责制。教师队伍组成的层次、结构、数量合理，满足中心正常运转的需求。

中心由基础物理实验室、近代物理实验室和专业实验室三个层次的实验室整合而成，在各个校区建有不同规模的本科生开放实验室。专业实验室包括光信息科学与技术实验室、材料物理实验室、微电子实验室。中心实际使用面积5380m2，横跨三个校区，仪器设备总值超过1700万元，共有2390台（套），绝大部分是近几年更新的设备。中心可开设各类物理实验课程17门，开出实验项目210多个（不包括演示物理实验140多项）。基础物理实验室承担了全校理、工、医等学科10个院系31个专业的基础物理实验课程，每年超过3400学生进入中心上课或者开展开放实验、科研课题项目，总人时数超过26万。

中心长期开放，为学生完成本科毕业论文、开展开放性实验工作、学生科研、参加各种竞赛及参加实践实习等提供场所和实验条件。

中心依托学科优势，以科研促进教学，加强教学与科研的相结合，逐步实现教学队伍与科研队伍的融合。中心加强教学实验室的建设，使之成为学生综合素质培养的一个能够承前启后、独立运作并且是不可或缺的教学环节，利用学校“211”工程和“985”工程建设，提升实验教学设备水平，加强教学管理，建设公共实验平台，从改革中求效率，在实践中求发展。

近五年，中心人员共承担教学研究项目43项，其中国家级项目1项，省部级项目4项，校级及其他项目38项。承担科研项目141项，其中国家级项目33项，省部级55项；广州市和校级项目22项，技术开发类项目31项，总经费3900多万元。共发表教改论文75篇，其中国内核心刊物上发表论文29篇。在国内核心刊物和国外专业杂志上发表论文337篇，其中影响因子2.0以上论文112篇。获得专利36项。出版专著及教材13部。获国家自然科学奖1项和广东省科学技术奖6项，获学校教学改革奖9项。

二、实验教学理念与改革思路

物理实验教学中心以“加强基础、重视应用、开拓思维、培养能力、提高素质”为指导思想，以“厚基础、宽口径；强实践、重创新”为改革思路，理论教学和实验教学相对独立又相互促进，理论课与实验并重，依托物理学和光学工程两个一级学科点、凝聚态国家重点学科，以及国家级和省部级重点实验室，将科研和教学紧密结合，开展中心的建设和教学，并依托网路信息技术，实现多校区教学资源的共享和统筹安排。

中心将实验教学定位为与理论教学同等重要的地位，提出“以科研促教学，分流培养基础扎实、动手能力强、创新能力强、竞争能力强的基础性研究型人才和社会急需的专业型人才”的教学理念，并依此对实验教学内容、教学手段、人才培养模式、和实验室建设等进行了一系列全面而深入的改革。

具体的改革方案：

建立理论教学和实验教学两个相对独立又互相促进的教学体系，实现“两条腿走路”。将实验课从理论课的隶属地位中解放出来，使中心可以按照实验研究自身的规律来组织教学。

将本科四年的实验课程统一规划，打破传统力、热、电磁、光、原子物理实验的界限，将实验课整体划分为基础物理实验（包括演示物理实验）、近代物理实验、专业物理实验三个教学层次。

基础物理实验面向全校理、工、医科学生，精选了实验内容，融入部分原近代物理实验、理工学院科研成果转化实验、及传感器、虚拟仪器等现代物理测量技术的教学内容，适当减少了验证性实验，增加设计性、综合性、创新性实验内容，给学生提供了一个高水平的实验学习平台。并将实验按照难易程度划分为三个循环，并根据不同专业的需要将学时分为18、30、36、54、60、108、162等多个模块实施教学。建设了有140个实验项目和180段教学录像的演示物理实验室，开设名为“当代科技中的物理现象”的全校性公共选修课，不限专业，极大地激发了学生对物理学的学习兴趣。

近代物理实验将部分内容融入基础物理实验后，又补充了大量更具有设计型、综合型的近现代物理实验的教学内容，如核磁共振实验、晶体光学、X射线衍射分析、光释光与热释光、真空的测量与获得、扫描隧道显微镜、CT扫描成像技术等内容，为学生进入专业实验室打下坚实的基础。

不断充实专业实验中能反映物理前沿内容、与科研紧密结合、能体现高新技术及其应用的内容，实行2/3个学期做指定实验，1/3个学期作设计性实验的“N+1菜单式”教学模式。充分培养学生的科研能力和创新能力。

三、实验教学体系与内容

中心注重学生基础知识、基本技能及综合能力的培养，注重基础性研究型人才和社会急需的专业型人才培养的结合。实验项目涵盖基本型实验、应用型、综合型、设计型、研究型实验等多种选题。

（1）基础物理实验课程在2001年做了一次全面的改革，确立目前“以三个循环主干实验为主、以演示物理实验和开放实验为辅，循序渐进”的教学体系。其中第一循环为基础性实验，重点在于让学生掌握各种基本实验仪器的使用、基本物理量的测量和控制及基本的数据处理等方法，培养其良好的实验规范及敏锐的观察力；第二循环为综合性实验，重点在于让学生学习、认识物理学各分支学科之间的相互关联，培养他们处理复杂问题的能力和综合利用知识的能力；第三循环为科学实践型的创新性实验，重点在于培养学生独立提出问题和通过实验解决问题的能力，使其具备初步的科研素养和良好的科学创新精神。演示实验作为理论课和实验课的补充，丰富了实验教学的内容，极大地激发了学生的学习兴趣。

（2）近代物理实验课程作为连接基础实验和专业实验的桥梁，则突出对学生科技创新能力的培养及对现代实验技术的熟悉和掌握，其教学过程更专注于实验的物理内涵和物理现象的探索。通常，由于实验原理和技术的复杂性，每个项目的教学安排几乎各自独立。中心于2000年提出了基于“实验相关”的课程内容改革和实验室建设规划。“实验相关”包含了实验物理原理相关和实验技术相关两方面，注重物理研究的内在联系。形成核物理、量子效应与磁共振、晶体光学、材料物性、现代科学测量技术五个系列实验和一个系列外实验。

（3）专业物理实验课程方面，则强调专业技能的熟悉和掌握，分流培养科研型和应用型人才。以光信息科学与技术实验为例，该课程提出了一种新的“菜牌式”教学模式，学生可以自行在可开出的多个实验中选取规定数目的实验，并通过实验预约方式，有序地开展，将学习的主动权交给学生。学生可以根据自己的实际情况主动地选择实验项目、实验时间，并提前一周进行实验项目预约。教学过程采用“N+1”方式，这个“+1”就是学生自主设计性科研型实验，鼓励学生提出新的实验项目，由学生自己选题、做好调研、拟订实验计划、制订方案与技术路线，待实验室初步审查后，学生需准备投影胶片，进行答辩，接受教师与同学的提问，经课程教师组确认后方可进入实验室开展工作，实验中心提供实验设备。

（4）开放实验和学生自主科研实验作为上述三个层次主干实验的适当补充，与三层次实验同步开展，贯穿整个本科四年的学习，对培养学生的综合能力和创新精神起到了重要的作用。为此，中心利用学院多学科、多专业的特点，依托学院雄厚的科研力量，通过建立电子线路制作室和简易机械加工室，建立横跨三个校区、资源共享的学生开放创新实验平台，结合成立开放实验基金、学生科研基金、实行创新实验导师制等措施，为学生能力的培养提供全面而有力的支持。

四、实验教学评价方法及质量保证体系建设

中心严格执行学校教学工作条例，坚持院系领导和教学委员会教学督导小组听课制度，建立和完善对教师教学质量评价体制，定期检查教师的教学工作，实地检查学生的实验过程，在职称评审、评优、选派出国等方面，把教师的教学情况作为重要参考条件。

在改革方面的制度建设，（如实验室建设规划、新上实验项目及其仪器采购，中心内部先论证等），为教学改革的顺利开展保驾护航。

学校为充分发挥教学质量评估对教学改革的导向作用，进一步提高教师教学质量，规范完善教学质量管理体系，专门制定了《中山大学教师教学质量评估暂行办法》，将教师教学质量评估作为教务处的一项常规工作，成立了本科教学督导委员会，长期监督教学质量，及时向学校和各部门反馈本科教学工作中存在的问题。

学院实行课程体系制度。每个课程体系设第一负责人一名，和若干第二负责人，由负责人完成课程的管理、安排、实施、教学工作的监督及质量的保证，并对新任课的教师进行岗前培训。

学院建立了完善的教学质量反馈渠道。包括：

① 组织部分高水平的退休教师，成立学院本科教学督导组，职能与学校教学督导委员会类似，但只负责向学院反映情况。

② 实验室工作人员监督反馈。实验室工作人员原则上不属课程体系负责人管理，可对实验教学质量起到良好的监督作用。学院定期组织实验室工作人员对教学质量进行评分，填写实验教学质量调查表。

③ 学生监督反馈。实验中心定期组织学生对教学质量和实验人员工作情况进行评分，填写实验教学质量调查表。

④ 在岗培养。中心利用各种资源，积极组织师资培训计划和各种形式的教学交流活动，并聘请教学经验丰富的老教授传授教学经验和教学方法，加强青年教师与老教师之间及青年教师自身间的沟通与交流。学院有一套合理的教学激励机制。对于在实验中心兼职的教师，给予相应的工作量计算。

为了保障上述体系的正常运行，学院在教师和实验室工作人员的聘任合同中明确指出违反教学规定、出现教学事故后应受到的处罚。

五、实验教学方法与手段

实验教学方法

中心采用“授课-指导自学-指导自主探索”的循序渐进的教学方法，针对不同层次实验教学的特点，以及学生的学习规律和实际水平分步实施，分别采用适合基本实验技能训练的授课模式，适应综合能力培养的在教师指导下的自学模式，以及适应创新能力培养的以学生为中心、在教师指导下的学生自主探索的教学模式。这些教学模式贯穿整个实验教学体系的各门课程，在实验教学中心这个平台上有机地结合起来。并根据各阶段、各层次的教学特点，以及实际生源的状况，调整教学方法和手段的细节、更新实验项目、调整教学进度。

中心还结合学校多学科、多校区的特点，积极鼓励学生利用开放创新实验平台开展小课题的科学研究，参与各种竞赛活动。充分发挥学生学习的自主权，培养他们的合作意识。

中心还不定期邀请世界品牌仪器厂家的技术工程师为学生介绍设备的技术性能、操作使用方法，使实验教学更专注于实验现象观测和实验结果分析。通过邀请具有丰富实验教学和物理研究经验的教师开设实验专题讲座，提高学生从实验测量数据中发现规律的能力。

本科实行导师（组）制，聘请科研一线的教师担任本科生的导师，让本科生尽早进入科研实验室（主要指国家重点实验室和省部级重点实验室），参与科研工作，逐步培养协作互助的团队精神、勇于开拓的创新意识。这些教师，在许多本科创新型自主设计性实验中都发挥着非常积极的作用。

实验教学手段

中心在教学中充分应用计算机技术、网络技术和多媒体技术，综合采用教学录像、教师现场讲解和操作、演示物理实验、仿真实验、远程虚拟实验等多种方式辅助实验教学，极大地提高了办学效率。

为了保证实验教学改革措施的落实，中心还进行了考试方面的改革。实验教学的考试与考核以掌握基本实验技能、基本理论知识为基础，并鼓励创新的原则，一般采取平时成绩和期末考试成绩相结合评定成绩的做法。平时成绩则综合考虑实验预习、实验操作、数据记录表格、实验报告等多方面的因素，期末考核则结合课程情况，分别采用期末闭卷笔试、操作考试、课程论文、期末设计性实验等方式。对于有创见的学生，成绩可以加分。

六、中心队伍建设、管理与培训

根据《中山大学实验室管理条例》，学校实验室实行校、学院二级管理，基础教学实验中心、校级公共服务实验中心实行学校一级管理，科研实验室一般实行校、所（中心）二级管理。理科各学院设实验室与设备秘书，其职责是协助分管副院长做好实验室与设备管理工作。实验室实行主任负责制，负责实验室的全面工作。校级实验室及学院中心实验室（实验教学中心）主任、副主任由学校聘任或任命。

物理实验教学中心目前拥有一支国内一流水平的队伍。人员组成的层次、结构、数量合理，满足中心正常运转的需求。全体人员敬业爱岗，团结合作，具有创新精神和实践能力。

中心坚持院系领导和教学委员会教学督导小组听课制度，建立和完善对教师教学质量评价体制，定期检查教师的教学工作，实地检查学生的实验过程，在职称评审、评优、选派出国等方面，把教师的教学情况作为重要参考条件。理工学院有一套合理的教学激励机制。对于在实验中心兼职的教师，给予相应的工作量计算。

中心采取多种措施，不断深化队伍结构调整，促进教学队伍水平的提高。中心每年根据国内外先进知识与技术的发展制定对不同人员的培训计划。定期组织实验教学研讨会，交流实验室管理经验，探讨新的教学模式、教学手段、课程体系、学生创新能力的培养等问题。

注重教师业务素质培训的同时，注重提高教师的思想素质和职业道德，把师德建设工作作为教师培训的重要内容。

教学与实验室管理

中心采取统筹规划、分块建设、专门管理、开放共享的原则，在实验教学中心的整体平台上，物理、材料物理、光信息科学与技术、和微电子学四个专业课程体系独立安排各自的教学计划的同时，与科研实验室实现资源共享。

中心通过实验室开放制度接纳本学院、其他学院、甚至其他学校学生提出的实验申请。中心在保证计划内教学任务按照预定计划顺利进行的情况下，每天可开放时间8小时（特殊情况可提前预约），有的实验可实行阶段性全时开放或预约开放。实验室实行开放（预约）时段教师值班制，设备利用率高。辐射示范作用明显。

物理实验教学中心积极推动实验室的信息化、数字化建设，建立实验中心网站，物理实验教学中心网站是在理工学院的电子院务系统上建立起来的。以电子数据库为中心，管理与应用相结合，实现教学、科研的信息化，将理工学院在历年来教学过程中产生的文件、档案和数据及未来可能产生的数据等信息保存到数据库中，为教学管理者、教师、学生提供强大的共享、检索、查询、统计和应用的功能。

七、特色

（1）以科研促实验教学（探索性）

中心充分利用中山大学物理科学与工程技术学院国家重点实验室、省重点实验室等科研实验室雄厚的科研条件，广泛开展开放性实验教学，积极把科研成果和教学改革成果转化到实验教学，研制开发了10多种实验教学仪器设备，开设出一批综合型、研究型的实验项目。大大提高了学生的学习兴趣，强化了学生的创新思维和研究能力的培养。在这些科研性很强的实验项目和仪器的训练下，学生的综合素质和科研能力得到了极大的提升，体现出研究型大学的特色。近年来，本科生承担校级、院级科研项目多达136项，公开发表论文82篇，其中第一作者62篇，参与获得授权专利36项，并参与了上述实验教学仪器的研制过程，成果显著。

（2）创新性

① 实验教学课程体系的创新。建立了“两条主干、三个层次”的教学创新体系，将实验课和理论课作为两个相对独立又互相促进的教学体系。教学以学生为本，以能力培养为核心，因材施教，分流培养出基础扎实，具有较强动手能力和创新能力的基础性研究型人才和社会急需的专业型人才。

② 实验教学模式的创新。创新性地提出“N+1菜单式”教学模式，采用N个指定实验和1个自行设计的实验相结合的教学方法。将学习的主动权交给学生，学生可以根据自己的实际情况主动地选择实验项目、实验时间，并提前预约。并要求学生提出研究计划、综合调研、分析课题、设计实验、并通过实验努力达到预期目标，从而能够实践一个较完整的实验思维和动手能力的培养过程。

（3）开放性

开放基金、开放设备、开放空间保障了开放性实验的开展。建成了适合学生课外学习的开放实验平台，学生参与管理实验室，设立了面向全学院本科生的“本科生科研基金”和面向全体教师的“创新物理学实验教学改革基金”。积极鼓励和支持本科生在教学实验室和科研实验室中开展开放性创新性实验工作，为那些肯钻研、求上进的学生提前介入科研创造了良好的条件和机制。