科研实验的方式和方法在物理实验教学中的应用

(山东大学 物理实验教学中心)

科研实验的方式和方法在物理实验教学中的应用

(山东大学 物理实验教学中心)

1 主要内容

物理开放实验包含2个实验项目，分别是“磁光克尔效应”和“X射线衍射原理及实验”. 这2个实验是科学研究中经常用到的：磁光克尔效应经常用于薄膜磁性的测量，X射线衍射实验经常用于测量物质的晶体结构.

针对这2个实验，实验教师尝试以科研实验的方式方法训练学生：要求学生实验前预习相关实验背景知识，准备预习报告，在实验前以讨论方式检查预习效果；在实验教学过程中，以师生讨论为主，不以讲解和示范为主，不受实验课时限制，直到学生“做会”为止. 学生认为自己的实验“做会”后，向实验教师报告实验完成，然后教师通过实验测试问题当场考核，考核不通过，继续做实验；考核合格后，才允许学生准备后期的实验报告. 每个实验要用5周的时间完成，每周至少有一下午时间做实验，直至学生彻底掌握为止.

为配合实验教学工作顺利开展，还安排研究生作为助教，随时发现并纠正学生实验中的细节错误. 因为对于大多数本科实验，多个实验细节错误通常不影响实验结果；但是对于真正的科研实验，其中的任何细节错误都可能让整个实验彻底失败. 因此，关注每个实验细节，在细微之处发现新物理现象，是本科生需要具备的重要科研素质之一，而通常的本科实验却忽视了这一点.

每个实验的最后一节课作为专门的实验讨论

课，实验教师和学生对实验过程中出现的问题、现象进行深入的讨论. 讨论课首先由学生提出问题，学生自由讨论；如果学生的观点不能达成一致，最后由教师总结归纳最可能的答案.

2 创新点

将科研实验的方式方法引入本科实验教学，以讨论代替示范，以学生自主学习代替单纯教学，以课堂现场检查讨论辅助传统实验报告，不以“做完”实验为时间节点，真正让学生“做会”实验. 这充分体现了“实验是学生做会的，不是教师讲会的”实验教学理念.

3 主要成效

将科研实验方法引入本科实验教学，激发了学生自主学习的热情，学生对实验内容表现出浓厚的兴趣. 该教学模式也促进了师生之间的交流和互动，课堂讨论贯穿整个实验教学过程. 学生们都能对2项实验内容有很好的掌握，其实验理论知识和实验操作能力能够直接为学院科研实验测试样品，提供数据分析. 参加实验的本科生多数考上或免试推荐了研究生，其科研实验的水平明显高于没参加科研实验训练的学生，特别是通过团队合作与讨论，发现问题、分析问题、解决问题的能力得到了提高.

(执笔：颜世申)