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  •物理实验课程教学基本要求(草案)
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物理实验课程教学基本要求(草案)

( 第二征求意见稿 )

    物理学是研究物质运动的规律及物质基本结构的科学,它本身以及它与各个自然学科、工程技术部门的相互作用对人类文明历史的发展,对当代和未来的高新科技的进步和相关产业的建立都提供了巨大的推动力;作为人类追求真理,探索未知世界的工具,物理学是一种哲学观和方法论,它深刻影响着人类对自然的基本认识、人类的思维方式和社会生活,在人的科学素质培养中具有重要的地位。

    实验是物理学的基础,它反映了理工科及各个学科科学实验共性和普遍性的问题。它在培养学生严谨的科学思维和创新能力,培养学生理论联系实际,特别是与科学技术发展相适应的综合能力,以适应科技发展与社会进步对人才的需求方面有着不可替代的作用。

一、物理实验课的地位、作用和任务

    物理实验课是高等理工科院校对学生进行科学实验基本训练的必修通识课程,是大学生进入大学后接受系统实验方法和实验技能训练的开端。物理实验课覆盖广泛的学科领域,具有多样化的实验方法和手段以及综合性很强的基本实验技能训练 , 它是培养学生创新意识和创新能力、引导学生确立正确科学思想和科学方法、提高学生科学素质的重要基础。

本课程的具体任务是:

•  培养与提高学生科学实验基本素质,确立正确的科学思想和科学方法。

    通过物理实验课的教学,使学生掌握误差分析、数据处理的基本理论和方法学会常用仪器的调整和使用、了解常用的实验方法、能够对常用物理量进行一般测量、具有初步的实验设计能力。

2 .培养与提高学生创新思维、创新意识、创新能力。

    通过物理实验引导学生深入观察实验现象,建立合理的模型,定量研究物理规律;能够运用物理学理论对实验现象进行初步的分析判断,逐步学会提出问题,分析问题和解决问题的方法,激发学生创造性思维;能够完成符合规范要求的设计性内容的实验,进行简单的具有研究性或创意性内容的实验。

•  培养与提高学生的科学素养。要求学生具有理论联系实际和实事求是的科学作风,严肃认真的工作态度,主动研究的探索精神,遵守纪律,团结协作和爱护公共财产的优良品德。

二、教学内容的基本要求

•  掌握测量误差的基本知识,具有正确处理实验数据的基本能力。

具体内容如下:

    ( 1 )测量误差的基本概念,采用不确定度方法对直接测量和间接测量的误差进行评估。

    ( 2 )处理实验数据的一些常用方法,包括列表法、作图法和最小二乘法等。随着计算和应用技术的不断普及,应具有用计算机通用软件处理实验数据的基本方法等。

•  掌握常用的物理实验方法。

    例如,比较法、转换法、放大法、模拟法、补偿法、平衡法和干涉、衍射法,及在近代科学研究和工程技术中的广泛应用的其他方法。

•  了解实验室常用仪器的性能,并学会使用。

    例如:长度测量仪器、计时仪器、测温仪器、变阻器、电表、交、直流电桥、通用示波器、低频信号发生器、分光仪、光谱仪、激光器、常用电源和光源等常用传统仪器;随着现代技术的发展,各校应根据条件,在物理实验课中逐步引进在近代科学研究与工程技术中广泛应用的现代物理技术 , 例如激光技术、传感器技术、微弱信号检测技术、光电子技术、结构分析波谱技术等。

•  掌握常用的实验操作技术。

    例如零位调整;水平、铅直调整;光路的共轴调整;消视差调整;逐次逼近调整;根据给定的电路图正确接线;简单的电路故障检查与排除;及在近代科学研究与工程技术中广泛应用的仪器的正确调节。

•  学习基本物理量的测量。

    例如长度、质量、时间、热量、温度、电流强度、电压、电阻、磁感应强度、光强度、折射率、光速、电子电荷、普朗克常数、里德堡常数等常用物理量及物性参数的测量,注意加强数字化测量技术和计算技术在物理实验教学中的应用。

6 .在教学中要适当的介绍一些物理实验史料和物理实验在工程技术及现代科学技术中的应用知识,对学生进行辩证唯物主义世界观和方法论教育,以及培养学生创新意识、创新思维和创新能力。

三、能力培养基本要求

    物理实验课教学,应有效提高学生的科学实验能力,其中包括:

•  独立实验的能力——能够通过阅读实验教材、查询有关资料,掌握实验原理及方法、做好实验前的准备;正确使用仪器及辅助设备、独立完成实验内容、撰写合格的实验报告;培养学生独立实验的能力,逐步形成自主实验的能力。

•  分析与研究的能力——能够融合实验原理、设计思想、实验方法及相关的理论知识对实验结果进行判断、归纳与分析。掌握通过实验进行物理现象和物理规律研究的基本方法,具有初步的分析与研究的能力

•  理论联系实际的能力——能够在实验中发现问题、分析问题并学习解决问题;能够根据物理理论与教师的要求建立合理模型并完成简单的设计性实验,初步形成综合运用所学知识和技能解决实际问题的能力。

四、分层次教学基本要求

    以上教学基本要求应通过开设一定数量和比例的基础性实验、综合性实验、设计性或研究型实验来实现;上述三类实验的比例建议为 :50% 、 30% 、 20% (各学校可根据本校的特点和需要,做适当调整)。

•  基础性实验:主要学习基本物理量的测量、基本实验仪器的使用、基本实验技能和基本测量方法、误差及数据处理的理论与方法等,可涉及力、热、电、光、近代物理等各个领域的内容。此类实验为适应各专业的普及性实验。

•  综合性实验:是指在同一个实验中涉及到力学、热学、电磁学、光学、近代物理中多个领域,综合应用多种实验方法和实验技术的实验。各校可根据本校的实际情况设置该部分实验内容(综合的程度、综合的水平、实验仪器、教学要求等)。此类实验的目的是巩固基础性实验阶段的学习成果、开阔学生的眼界和思路,提高对实验方法和实验技术的综合运用能力。

•  设计性实验:是学生根据给定的实验题目、要求和实验条件,自己设计方案并基本独立完成实验全过程的实验。各校也应根据本校的实际情况设置该部分实验内容(实验选题、教学要求、实验条件、独立的程度等)。

•  研究型实验是组织若干个围绕基础物理实验的课题,以科研方式进行的实验。

    设计性或研究型实验的目的是使学生了解科学实验的全过程、逐步学习科学思想和科学方法、培养学生独立实验的能力,培养学生运用所学知识解决给定问题的能力。

 

五、教学模式、教学方法和实验学时的基本要求

•  开设开放实验室,在时间、空间和内容上给学生较大的选择自由。开设预备性实验、提高性实验,提供延伸课内实验内容的条件,满足各层次学生求知的需要、满足学生发展个性的需要。

•  创造条件,充分利用包括网络技术、多媒体教学软件在内的现代教育技术丰富教学资源、拓宽教学的时间和空间、提供学生自主学习的平台和师生交互的平台、进行现代化教学信息管理,以满足个性化教育和全面提高学生科学实验素质的需要。

•  考核是实验教学中的重要环节,应该进行能反映学生综合实验能力的多样化的考核方式。

•  物理实验课程一般不少于 54 学时。

六、有关说明

•  本基本要求适用于普通高等院校工科和理科非物理专业的物理实验教学。

•  有条件的学校可以在必修实验课程之外开设预备性实验和 1 — 2 门物理实验选修课,其内容以近代物理、综合性、应用性实验为主,面可以宽一些,技术手段应先进一些,以满足各层次学生的需要。各校应积极创造条件,开辟学生创新实践第二课堂,进一步加强对学生创新意识和创新能力的培养,鼓励和支持拔尖学生脱颖而出。

•  高等教育处于一个不断发展的过程之中。鼓励各学校积极开展物理实验课程的教学改革研究,在教学内容、课程体系、教学方法和手段等各方面进行新的探索和尝试,将成功的经验应用在教学之中。

    教育部高等学校非物理类专业物理基础课程

    教学指导分委员会 物理实验基本要求研究组 2004.6.10.


 
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