教学改革与研究

    近五年来,依托物理学国家级特色专业、光学重点学科的学科优势,以及华南师范大学物理学科基础课实验教学示范中心(国家级实验教学示范中心)的设备和环境条件,教学队伍积极开展教学改革与研究,探索利用信息技术改革课程教学,已取得丰富的研究成果:实验教学平台建设成果获得国家级教学成果二等奖,主编出版 “十一五”国家级规划教材《近代物理实验教程》(第二版)主持省部级教学研究课题7项,发表论文50多篇,指导学生参加专业竞赛获国家级省级奖20多项。

一、创建了一体二翼的近代理实验教学体系

       以“强化基础、因材施教、着重能力、激励创新”为教学理念,构建了一体二翼的近代理实验教学体系,以课内实验作为主体,以实践创新、平台扩展作为二翼。经过几十年的积累,形成了计划内和计划外相结合,课程内和课程外相结合,理论与实践相结合,创新和应用相结合实验教学模式。

近代物理实验课程体系

二、依托国家级示范中心,构建具有现代化气息的教学提高型实验室

       本实验课程所依托的国家级物理学科实验教学示范中心,于2006年成为第二批国家级实验教学示范中心,是第一个获批为国家级物理实验教学示范中心的地方师范院校。本课程是其中的核心和主干课程。本课程所依托的物理学本科专业于2008年被确立为第三批国家级特色专业,2005年被确立为广东省名牌专业。

       本课程所开展的“依托现代高新技术的高校物理实验教学平台的建设及创新人才培养实践” 获2005年国家级教学成果二等奖。“高校理工科专业实验教学管理改革研究与实际”教学成果获2005年广东省优秀教学成果一等奖。

       本课程构建了网络环境下远程实验教学平台。在异地完成真实实验过程的“网络环境下远程实验技术研究”被列入国家教育科学“十五”规划重点项目。2008年“高等学校远程物理实验室建设与应用”获得华南示范大学优秀教学成果一等奖。

             

三、编写普通高等教育“十一五”国家级规划教材《近代物理实验教程》(第二版)

       近代物理实验涉及的知识面很广,有很强的综合性与技术性。由于不同高校在人才培养目标、教学计划等方面存在差异,国内一流重点大学编写的近代物理实验教材,对普通大学并不一定适用。

       由以我校为主编,联合首都师大、南京师大、江西师大和广州大学等高校共同编写了《近代物理实验教程》,是一本适用普通高校的近代物理实验教材。该书突出物理思想和实验方法,基础与应用并重,经典与现代结合,较早引入综设性实验内容,适应多层次教学。 1999 年由科学出版社出版发行,到2008年为止第11次印刷,发行量达到35000册,选用的高校分布在北京、上海、浙江、江西、海南、广东和江苏等九省市,取得了明显社会效益和经济效益。

       近年来,本课程根据实验教学改革的需要,新增和更新了实验仪器设备,丰富和充实了实验教学内容,充分体现和保障了实验教学技术的先进性。随着国家级物理实验教学示范中心的建立,更是强调了综合性和设计性实验项目的开设,鼓励和倡导学生实验创新。为适应这一需求,本教学团队组织兄弟单位一起编写了《近代物理实验教程》(第二版),并获得教育部普通高等教育“十一五”国家级教材规划建设项目的立项。该教材获教育部高等学校物理学与天文学教学指导委员会前副主任委员、北京大学吴思诚教授肯定和好评。

                                                                            

四、开展远程实验的研究与应用,实现真实物理实验的远程教学,开拓优质实验教学资源共建共享新手段。

       传统的实验以投资较大的硬件为基础,学生必须在指定的时间、空间条件下完成实验过程,因此实验课程不容易实现远程教学。同时,由于受到时间和空间的限制,高校之间、校区之间的实验教学资源的不容易做到真正的共享。

       远程实验在异地完成真实实验过程,类似于医生进行远程手术。从1999年开始,本教学团队一直开展远程实验技术及其教学应用研究工作,2003年获得国家教育科学十五科学规划重点课题“网络环境下远程实验技术研究”的立项。 依托已有的雄厚的现代信息技术应用基础,本课程在国内率先构建了网络环境下远程物理实验教学平台,开发“连续波核磁共振实验”、“数字信号平均实验”、“静电探针法诊断有极放电等离子体实验”等远程实验装置和实验项目。试行开放以来,受益的课内学生有2000多人次。远程实验室可24小时开放,来自全国各地的高校学生、社会人士进行了远程实验。

       2005年12月,本课程所依托的物理实验教学示范中心作为第一批国家级实验教学示范中心评选的考察单位,迎来了教育部专家组的现场考察,我们的远程实验被专家组评定为达到国内先进水平。

五、深化实验教学改革,提出“分层次互动式”综设性实验教学模式。

       本课程有效应用现代网络与教育信息技术、表面分析、激光、生物物理等高新技术,在教学指导思想、教学方法、教学手段等方面进行了一系列的开创性尝试与改革。近年来主持省部级教学研究课题7项、在核心期刊《物理》、《大学物理》、《实验室研究与探索》、《实验技术与管理》等刊物发表论文五十多篇。

在综合性设计性物理实验教学实践中,针对物理教育师范生的特点,提出“分层次互动式”综设性实验教学模式。根据学生的基础、兴趣及能力等,把他们分成三个层次。根据实验的类型分成综合性、设计性、创新性或研究性三类。师生不但互选,而且在实验调研、方案设计、实验过程、指导方式及数据分析等方面中相互交流,相互论证或相互辩论,敢于提出不同于老师的意见及新的实验思路,使不同层次的学生得到相应的实验创新能力训练。

       学生通过综设性物理实验,进行科学实验研究的全过程训练,培养了勤于动手、敏于观察、科学分析和独立工作的能力,收到良好的效果。例如本科生赖秀琼同学通过本课程的综合性设计性实验,发表SCI收录论文 “A Study of Diamond-Like Carbon Thin Films Prepared by Microwave Plasma Chemical Vapour Deposition”,Plasma Science and Technology Vol9,No.4,Aug.2007,被2009年教育部主办的物理实验教学研讨会评为优秀论文三等奖。

六、开发体现高新技术的教学仪器,注重将科研与实验教学相结合。

       为改善本课程实验设备条件,除了在力所能及的条件下购置部分先进设备外,还自主研制、开发了一批体现现代高新技术特色的教学仪器及实验项目。其中自行研制的NMR-1他激式连续波核磁共振实验装置、周期外力驱动的混沌演示实验装置、HST-1型多功能智能椭偏测厚仪获教育部教学仪器奖。部分教学仪器除在本单位教学中使用,还生产出售给厦门大学、兰州大学、暨南大学、中国地质大学、北京世维通光通讯有限公司等二十多个单位,起到了积极的示范作用。

      本课程注重将获得的关键技术转化为实验教学内容。例如将国家自然科学基金项目“光声信号的声透镜成像和时间分辨成像技术”的核心技术转化为学生设计性实验内容,受到学生的广泛欢迎;将获得广东省科学技术奖的低温等离子体技术转化到实验中,让学生了解低温等离子体原理和应用。

HST-1型多功能智能椭偏测厚仪HST-1型多功能智能椭偏测厚仪  

 NMR-1他激式连续波核磁共振实验装置     微波等离子体实验装置
微尘粒度测量实验装置

七、多渠道引导学生融入课外实践,指导学生获国家级竞赛奖20多项

       作为一门物理专业的实验类核心课程,为了进一步培养学生动手实践能力,本课程从课内实验拓展到课外创新。通过国家级大学生实验创新项目、大学生科研项目、本科生导师制等多个途径引导学生融入课外实践,充分利用国家级示范中心600平方米的学生实践创新基地,指导本科生荣获得国家级省级专业竞赛奖20多项。

       例如在2009年第十一届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛中,“一维无序系统中相对论性粒子的非局域化及其在冷原子中的实现”作品获一等奖,“应用于世博会期间户外活动的荧光差分式紫外线探测器”获世博会专项特等奖。

     八、培养高素质基础教育专业人才,实践创新能力突出

     高等师范院校与中小学结合,更能有效促进互联网+教学应用推广,激发、调动中小学生的积极性,起到示范带头作用。吴先球教授指导的研究生,在读期间在互联网+教学应用领域获得良好的实践训练,“探究电源电动势和内阻”自制仪器获全国大学生与研究生自制教具与设计实验展评二等奖。学生利用科普实验装置进行教学比赛,获2014年第二届“华夏杯”全国物理教学技能大赛二等奖。研究生毕业后在互联网+教学应用方面成果突出,全国青少年科技创新大赛等专业竞赛中获奖。

    例如,获得全国第五届优秀教育硕士专业学位论文列晓东,毕业论文题目为“基于STM32的中学物理力学远程实验平台的研制”,开发了“运动合成与分解”、“探究小球圆周旋转中的向心力”等实验装置,|在全国大学生与研究生自制教具与设计实验展评获得一等奖。该生自20147月进入广州市第十六中学工作,利用互联网+远程实验中的移动学习的方法,设计了微课《运动的合成与分解》,在第三届“广州、佛山、肇庆三市中小学微课征集评选活动” 中获广州市级评审一等奖,获广东省计算机教育软件评审中获基础教育组优课一等奖。设计了《牛顿第一定律》实验项目,获广州市教学设计比赛二等奖。他的下一步工作设想是,结合所在单位的校本课程理念,设计一套《基于STM32的中学物理力学远程实验》校本课程,并争取装备一间独立的创客实验室,让学生随时进行实验,并指导学生自主设计相应的实验项目,从而提高学生学习的主动性及其创新意识。

 

九、初步实现实验资源共享,取得良好的示范和辐射作用

       本课程作为物理学专业必修课程,作为广州市石牌五所高校(华南理工大学、暨南大学、华南农业大学、广东工业大学、广东技术师范学院)的联选课,作为面向省内外、培训和函授生的专业课程课。近年来,接受来自佳木斯大学、华南理工大学、广东工业大学、暨南大学等高校师生以及广东省各地市中学物理教师共1200多人,起到了较好的示范和辐射作用。

       本课程所依托的示范中心成功承办了第十届全国高等物理教育研究学术交流会、来自全国50多个兄弟院校共100多个与会人员参观了近代物理实验室;承办了2007年度广东省物理学会年会暨广东省物理实验教学示范中心经验交流会,广东省20多间高校共100多人参观了近代物理实验室,本课程研究的远程实验教学经验在会上进行了交流。在2009年高等学校物理实验教学研讨会(武汉)等多个全国性研讨会作大会特邀报告。

       近年来,本课程所在的物理实验教学示范中心接待瑞典哥德堡大学、北京大学、南京大学、中科院物理所等50多所国内外高校的同行来访、参观和交流,对本课程的建设成效给予充分肯定。

最后修改: 2017年11月22日 星期三 17:59