地学特色物理实验的开设与实践探索

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1、地学特色物理实验的开设与实践探索　　摘要：中国地质大学（北京）物理实验教学示范中心结合学校的优势学科，在开设内容、授课模式、考试方式等方面形成了自己的特色。逐步将实验教学与学生的专业知识、创新内容相结合，提高了学生的创新能力，对其他理工科院校的实验中心具有很好的借鉴意义。　　关键词：物理实验；地学特色；实践　　“实验物理”作为高等学校一门独立设置的必修基础课程，是高等学校课程教学的重要组成部分。它对提高学生的综合素质，培养学生的创新精神和实践能力具有独特的、不可替代的重要作用。[1-4]中国地质大学（北京）物理实验教学示范中心作为第一

2、个北京市级的实验教学示范中心承担着全校25个专业1700多名学生的物理实验课程，对学生进行基本实验技能、物理思维、动手能力、创新意识等方面的培养，为学生更好地学习专业课、进行专业实验奠定了坚实的基础。　　一、物理实验课程的特点4　　为进一步提高学生的创新能力，中国地质大学（北京）物理实验教学示范中心从开课内容到授课模式逐渐形成了一套具有地学特色的物理实验模式。[5，6]在开设的实验内容上，既有传统的普通物理实验内容如三棱镜的调节、迈克尔逊干涉、塞曼光谱等，也有当前比较先进的仿真实验、激光干涉?光纤通讯?传感器等技术，此外还有体现具有地

3、学专业特色的显微镜组装、盐类结晶过程的观察、地磁场的测量和数码照相等内容。这充分体现了物理学的发展要与学校优势学科相结合的发展思路。在教学模式上，打破了过去根据力、热、光、电和近代物理几部分分别进行授课的传统教学模式，采取由基础、综合、设计到科研实践四个层次的分级教学。从基本的实验知识、实验方法和实验技能的学习开始，逐步增加实验的深度和难度，提高综合性、设计性实验的比例，最后进行一些小型研究性的实验，或组织若干个围绕物理实验所开展的小课题，以开放的、科学研究的方式进行实验教学来提高学生的科研素质。[7，8]具体体现在以下几个方面：　　

4、1.创新内容与实验教学相结合　　目前地质大学学生的创新实验项目的主要来源：一是学生自己提出的题目；二是教师的科研课题。由于学生多数为二年级的本科生，只有少数学生有自己的想法，能够提出科学问题并进行立项研究，所以学生创新项目的来源以后者为主。为进一步促进本科生人才培养模式的改革，加大实验室资源的利用率，实验中心提出了将学生创新能力与教学内容相结合的教学理念。[9-11]物理实验中心将实验教学过程中遇到的问题作为学生的创新项目来解决。这样既培养了学生的能力，又解决了实验教学问题。同时将学生在创新活动中遇到的问题反馈给教学，根据一些反应普遍

5、的问题来调整教学任务和教学内容。这样使教学内容在不脱离教学大纲的情况下，更能满足学生的创新需要。　　2.改革考试方式4　　传统的笔试考试方式对于实验课程来说存在诸多不足，如何将操作融入考试中，既能体现学生对知识的掌握，又能考察学生的实际动手操作能力是实验课程建设中需要解决的又一问题。物理实验创新基地从以下几方面进行了尝试。　　（1）操作与笔试相结合。考试分为两部分，即操作加笔试。笔试考察的是学生对理论的掌握程度，而操作考察的是学生的基本动手能力和操作实践能力。　　（2）仿真实验考试。仿真实验是将真实的实验过程放到一个软件中进行，学生通

6、过操作计算机完成实验。仿真考试的特点：一是仿真实验可以实现对大批量的学生同时进行考核，不再受仪器数目的限制；可供选择的题目增加；而且不用担心由于没有教师的指导而造成实验仪器的损坏。二是由于仿真实验具有模拟性的特点，因此仿真实验可以较好地考查学生对实验原理的理解程度和他们的实践操作能力。三是仿真实验中计算机对实验数据的实时存储可以减少同学之间互相抄袭数据，让考试变得更加公平公正。　　（3）考试与其他方式结合。学生可以以制作、报告或论文等形式顶替部分实验内容，或者作为考试的一部分。使考试、考察的形式方式更加多样化、合理化。　　二、结合具体

7、问题，提高学生的兴趣与能力　　以正交偏光显微镜的组装实验为例，对如何结合实验中的具体问题来激发学生的学习兴趣、提高学生的操作创新能力、变被动学习为主动学习进行了探讨。4　　在正交偏光显微镜组装的实验中，学生首先利用目镜和物镜组装一个简单的显微镜，测量它的放大率；然后利用二个偏振片分别作为起偏器和检偏器组装正交偏光显微镜，观察橄榄岩、玻璃和石英三个样品的纹理与色彩。在利用正交偏光显微镜观察样品的过程中，有两个知识点可以将实验内容与学生的专业知识相结合，以此来启发、引导学生，增强教学效果。　　1.实验现象的观察　　在将起偏器和检偏器的偏振

8、方向调节成垂直即消光状态下，学生在目镜内观察不到任何现象，视场处于黑暗状态。在这样的情况下，如果将岩石样品放入后能否观察到现象以及观察到何种现象是学生关心的。教师可以以此为问题与学生互动，让学生预测看到的现象，激发学生的