从单元法教学到专题法教学——浅谈军校《近代物理实验》课程的教学改革

康冬丽,贾红辉,张学骜

(国防科技大学理学院,湖南长沙 410073)

从单元法教学到专题法教学
——浅谈军校《近代物理实验》课程的教学改革

康冬丽,贾红辉,张学骜

(国防科技大学理学院,湖南长沙 410073)

提出了一套军校《近代物理实验课程》的教学改革方案,其基本思想是:针对合训类学员的基础和培养特点,突出军校特色,在不太偏离新的近代物理实验教学大纲前提下,以专题教学形式重新“包装”近代物理实验课程,使得其更加系统化,同时增加军事领域中研究较为广泛的实验技术内容,在确保“三性”基础上,增添近代物理实验的趣味性和前沿性。

近代物理实验,专题教学法,三性,教学改革

目前,大多数近代物理实验课程的教学基本上都已经从单个实验教学法过渡到单元法教学。单元法教学[1]是针对“近代物理实验知识的系统性、整体性与课堂教学的分散性”提出的一种新的教学方法,它根据教学内容的内在联系把实验内容分成若干知识块,将结构严谨、自成系统且研究方法较类似的教材构成一个小教学单元。这是一种能抓住横向(学生的认识过程)、纵向(这一小单元的逻辑发展)两条线索进行教学,使学生通过整体—部分—整体的学习,有机地掌握相关知识的内在联系、熟练掌握知识的教学方法。该教学方法自从上个世纪80年代后期提出至今,对近代物理实验课程的教学发挥了很大的促进作用,然而,由于单元教学法对实验内容与实验实施过程的拓展空间较小,一定程度上无法满足近代物理实验课程对“三性”的要求。因此,探索近代物理实验课程中新的教学方法[2-3],显得尤其重要。

1 专题法教学内容设置

专题设置的基本指导思想:针对合训类学生的基础和培养特点,突出军校特色,在不太偏离新的近代物理实验教学大纲前提下,以专题教学形式重新“包装”使得系统化,同时适当增加军事领域较为广泛的实验技术研究,在确保“三性”基础上,增添近代物理实验系统性、趣味性和前沿性。具体设置有近代物理实验基础的“经典重现”专题,以军事课题牵引的“微波雷达”和“军用光电系统设计”专题,以现代先进光学表征技术为牵引的“成像光学”专题,以及以前沿课题为牵引的“纳米物理”专题等。

1.1 “经典重现”专题——追寻诺贝尔物理学家的实验

该专题实验是近代物理实验的基础实验,可结合实验室设备,开展以下一系列的诺贝尔物理学家著名的实验,不仅能让学生了解相应的实验原理,还能理解诺贝尔物理学家当时的实验设计思想,拓展相应的知识背景。可开设:X射线的发现与应用(6位诺贝尔物理学家)、塞曼效应(1902年)、无线电传输(1909年)、黑体辐射定律(1911年)、量子理论黑体辐射(1918年)、光电效应(1921年)、弗兰克和赫兹实验(1925年)和拉曼散射(1930年)等实验内容。

1.2 微波雷达专题

该专题是军事牵引专题,以雷达目标探测和雷达突防为两个方向,了解近代物理在军事应用中的实验实例,安排一系列的实验内容,能使得学生在培养学习和实验兴趣的同时,注重了微波物理特性的提高。开设的实验内容有:基于微波参数测量系统的微波特性与微波测量实验;微波的目标探测;微波突防方法验证:减少直角反射外形隐身、低反射率吸波材料的测试等。

1.3 军用光电系统设计专题

该专题是军事牵引专题,分为非相干检测和相干检测两个方面。其中,非相干检测部分以光电系统的基本构成出发,安排了辐射源特性实验;信号调制技术(幅度、频率和相位调制等);滤光片的设计、制备与测量实验;传输媒介(大气、光纤和水)的光谱特性分析;探测器参数设计(时间响应和光谱响应)等。相干检测方面设置激光器特性实验;开设激光窃听和激光测速等激光器应用的相干探测系统的实验研究。

1.4 成像“光学”专题

该专题是以先进成像测量表征技术为牵引,通过光学成像更好地理解光波的振幅、位相和频率基本参数。实验内容设置记录振幅成像的可见光和红外热像仪;设置记录光波位相的全息成像实验;设置电子扫描成像实验单元内容,为认识微观世界,理解由于光学衍射的影响而导致的传统光学成像分辨率受到限制的基本物理规律。

1.5 纳米物理专题

该专题以前沿课题为牵引,以“纳米发电”、“纳米计算”、“纳米隐身”、“纳米激光器”为背景知识,专题设置包括纳米材料的制备;纳米材料的表征(XRD、微观观察、红外光谱、拉曼光谱和荧光光谱)等分析;材料与物理内在关系和规律等实验内容。

除此之外,还可以根据实验室设备和各学校的科研方向,开设系列实验课程。如设置量子信息专题——量子计算和量子通信、光计算与信息光学专题等等。

2 专题法教学实施与考核

2.1 专题法教学实施

专题法教学对参与课堂教学的老师提出了很高的要求,最好由教学与相关科研相结合的教师承担教学。课堂教学过程中,教师首先需要把整个专题的实验目标介绍清楚,同时介绍专题中可能用到的实验仪器的基本技术参数和操作方法;然后,学生通过自学、同学交流、与老师讨论的形式对整个专题进行内容的设计;最后,由学生独立完成相关的实验内容。

2.2 专题法教学考核

专题法教学考核较为灵活,考核宗旨围绕“三性”教学进行弹性考核。从实验内容设计、实验数据获取对实验目的支撑性和实验系统的创新性等方面给予考核评价,鼓励学生在国内期刊上发表论文,鼓励学生基于近代物理实验平台参加“创新杯”、“挑战杯”的竞赛活动。

3 结 论

近代物理实验是一门综合性很强的实验学科,它以物理学发展历史上最有代表性、并对物理学发展起着重要作用的著名实验,以及在实验技术和实验方法上具有显著时代性的实验为教学内容,具有综合性、设计性和自主性等特点。为适应时代的需要、满足军队对创新人才的需求,提出了一套从单元教学法到专题教学法的军校近代物理实验教学的改革方案:以专题教学形式将其重新“包装”,使得其更加系统化,同时增加军事领域较为广泛的实验技术研究,在确保“三性”基础上,增添近代物理实验的趣味性和前沿性。从而能使近代物理实验课堂成为学生进行综合训练和能力培养的地方,使得近代物理实验室成为创造性教学的场所,成为创造性人才的培养基地。

[1]郭长胜.浅谈数学教学中的单元教学法[J].中国校外教育:下旬,2008,(4):79.

[2]崔虹云.近代物理实验教学改革与实践[J].绥化学院学报,2008,28(4):167-168.

[3]侯娟,殷保祥,黄旭初,等.近代物理实验教学改革与创新性人才培养[J].兵团教育学院学报,2008,18(3):71-72.

From Unit Teaching Approach tOTopic Teaching Approach——Briefly Discussion of Teaching Reformation in Model Physics Experiment Course of Military Academy

KANG Dong-li,J IA Hong-hui,ZHANG Xue-ao
(National University of Defense Technology,Changsha 410073)

There are high requests of model physics experiment course at present on the three properties“innovations,designability and autonomy”.As the usual unit teaching approach has not much expanding space tOthe experiment contents and experimental implementation,it restricts the embodiment of the three properties at certain extent.In this paper,a new reform program of modem physics experiment teaching course is put forward,its basic thought is:in view of joint training students’basic and training features,it highlights the military academy characteristic and under the premise of non deviating from model physics experiment course teaching program syllabus,re-parks model physics experiment course in the form of topic teaching approach and thus makes the course more systematized,and increases experimental technical contents which are researched in military field extensive.Being sure of the basic of the three properties,it increases the interesting and frontiers of the model physics experiment.

model physics experiment;topic teaching approach;three properties;teaching reform

G642

A

1007-2934(2010)06-0104-02

2010-06-22