1、个性化物理实验教学,蔡志岗 中山大学物理实验教学中心 2008年11月1日复旦,中山大学物理实验教学中心的建设与实践,2,提 要,学院概况 中心概况 实验教学改革收获 面临的问题,3,学院概况,1924年，成立物理学系，是孙中山先生创建中山大学时的首批院系之一。 1996年成立物理科学与工程技术学院，有物理学系光学与光学工程系微电子学系 15个国家、省、校级科研机构 157名教职员工,4,微电子学系 微电子学专业（教育部国家级特色专业建设点）,光学与光学工程系 光信息科学与技术专业（广东省名牌专业）,物理学系 物理学专业（广东省名牌专业） 物理学专业（核工程与核技术方向） 材料物理专业,本科专
2、业,5,人才培养基地,国家理科（物理学）基础科学研究与教学人才培养基地国家集成电路人才培养基地,6,教职工总数 157人 其中：教师总数 104人,师资队伍,7,一级学科博士点：物理学、光学工程 二级学科博士点：材料物理与化学、微电子学与固体电子学 二级学科硕士点：电力电子与电力传动 国家重点学科：凝聚态物理 国家重点培育学科、广东省重点学科：光学,基础学科和应用学科互相交叉、协调发展,学科支撑,8,光电材料与技术国家重点实验室显示材料与技术广东省重点实验室广东省教育厅太阳能重点实验室广州市新型固态电光源技术研究中心广州市纳米环境与能源材料工程研究中心中山大学高等学术研究中心,15个科研机构,
3、科研支撑,9,教学实验室面积5500平方米 仪器设备总值11000万元，其中本科教学实验室设备2100万元 物理类专用图书15万余册；基地购置的本科生专用图书5000余册 物理学国家级实验教学示范中心建设点,教学条件,10,物理实验教学中心,电子技术实验室,基础物理实验室,校内实习基地,光信息实验室,微电子实验室,近代物理实验室,材料物理实验室,11,实验课程数：17,实验项目数：210 （不含演示实验和开放项目）,年实验学生数：4350,面向专业数：31,年实验人学时数 26万,实验教学简况,12,中心环境与先进设备,拥有优良的实验室环境和先进的教学设备,13,个性化培养,科 学 研 究,开
4、放性、探索型、研究型教学,创新人才培养,理 论 教 学,实 验 教 学,自主学习,14,“两条主干、三个层次”的 教学体系,理论课程,基础理论,高级理论,专业理论,实验与实践课程,基础物理实验,高级物理实验,专门化实验与实践,一、 二年级,三、 四年级,演 示 与 研究型 实 验,15,实验课程架构,按创新人才的培养模式和学习规律，组织实验课 三个循环的基础物理实验 系列化近代物理实验 内容丰富的演示物理实验 与产业、科研密切相关的专业实验 基础/综合/设计实验项目的比例：3:4:3 开放式、探索性的自主学习 研制和改进实验装置，承担创新项目，参加各类竞赛等,16,基础物理实验平台,组合实验,
5、科研级和自动化测控设备,演示实验,开放实验,满足学生个性化培养需要的基础物理实验平台,17,近代物理实验系列化项目,量子效应与磁共振系列,晶体光学系列,材料物性系列,核物理系列,根据物理原理、实验方法的相关性，形成5个系列化实验,现代科学与测量技术系列,金属电子逸出功 法拉第效应 塞曼效应 核磁共振 电子自旋共振 光泵磁共振,18,实验教学改革收获（一）,引入科研级设备、为个性化实验教学铺路 实验技术学习贯穿整个本科阶段 扩充实验内容、深挖物理内含 技术方法与科研、产业的无缝衔接,19,例1：波尔振动实验的改进,改造前： 只有三种固定的阻尼状态。 自能测每次摆动的幅度和周期，不能测角度随时间的
6、实时变化。 只有三种固定的驱动力模式。,20,波尔振动实验的改进,改造后： 采用转动传感器 可观测角度、角速度随时间的实时变化 可观察相图 2. 采用直流稳压电源直接给阻尼线圈和驱动力线圈供电 可连续控制阻尼和驱动力频率 定量研究阻尼对摆动的影响,21,例2：虚拟仪器实验,基础基础实验：用 USB6008数据采集器编制多通道数字电压表和示波器。 近代物理实验：PXI模块化仪器 光电专业实验：光电实时检测系统 科研：多通道温度测控系统的研制,2008年全国NI大学生毕业论文大赛，获得二等奖1项、鼓励奖1项,22,与产业接轨,学生掌握光器件技术参数的测量方法熟悉常用测量仪表的操作和使用并具有相关理
7、论知识,23,光无源器件技术参数测量,24,光纤光学实验系统,25,实验教学改革收获（二）,“N1”菜单式教学模式，把科研元素融入实验教学环节。 “N” 指定范围内的可选实验 学生根据个人兴趣从开出的实验项目中选取“N”个实验，然后预约，即可进入实验室上课。 学生不能“偏科”，所选实验必须包含实验项目的若干方面。 “1” 学生自主提出并设计的，开放性、探索型实验。,26,实验项目选择表,27,实验课预约表,28,电路技术培训,29,答辩、交流 激励创新思维,30,本科生搭建光镊实验系统,激光功率16mW,31,19层非规整膜监控图,表4 19层非规整高反膜系,04级学生谭映荷： 采用波长转移法
8、，有效提高镀膜监控质量。,32,基于LabVIEW低损耗激光高反膜设计,理论反射谱线,04级学生陈伟峰： 新版LabVIEW软件可进行大规模矩阵运算编程，运算时间较短。 存在多种连接外部程序的运算节点，使得LabVIEW功能更加强大。,实验反射谱线,33,实验教学改革收获（三）,教学与科研紧密结合，导师（组）制、理科基地和实验教学中心形成整体。,中心搭建本科生开放实验平台,34,分层次的科研能力培养模式,自一年级开始，对基地班、逸仙班实施导师组制 自三年级开始，实施导师制，安排进入科研实验室 5年来本科生承担校级、院级科研项目共136项,35,本科生开放实验平台,在校内光电实习基地的基础上建立“本科生开放实验平台” 教师、研究生和本科生形成梯队 本科生“零门槛”参加项目组 学生自我管理，项目负责制 位置特殊，人气旺,36,自主开发仪器,大行程纳米精度控制系统,带教学功能的锁相放大器系列,照明节能装置中的控制系统,热释光三维光谱测量仪,37,面临的问题,“理念”太多，思想太少 师资自身“先天不足” 年轻博士不愿深入实验教学 实验教学中心的负担过重 长期超负荷工作 参观接待频繁,谢 谢 ！,
