设计性研究性物理实验 (Designing and Researching Physics Exp periment 教学目的与要求 课程性质:“设计性研究性物理实验”(以下简称“设计性实验”)是为培养学生科学素质和创新 精神而开设的实验课程,它由“设计性实验1”、“设计性实验2”和“设计性实验 3”等三个部分组成,每个部分面向不同年级不同专业的本科生开放,对学生基础知识 的要求也有所不同。 基本内容:包括力学、热学、电磁学和光学等物理学各主要领域,溶入了当前学生感兴趣的新技术 与新应用 基本要求:“设计性实验1”通过本课程增长有关的物理学的知识和才干,培养实践能力和创新精 神,提高学生的科学素质 “设计性实验2”着重提高学生的实际动手能力,主要指实际动手进行科学研究工作的 能力。这包括査阅文献资料的能力,根据具体要求设计实验的能力,在实践中发现问 题、分析问题、解决问题的能力,以及总结、归纳能力,撰写论文的能力(书面表达能 力)等等。要求学生在2-4次实验时间内,按照一定的要求去设计、研究和完成一个 小的实验课题。 设计性实验3”以“获得创新成果”为目的,要求学生在一个学期的学习中,完成 至二个小型研究课题。这些课题具有一定的创新性,课题涉及的实验内容与方法具有综 合性,要求学生自己调研和査阅资料,自己设计、装配、调试实验装置,直至完成 教学内容及学时分配: 设计性实验1”(每周2学时,计2学分) 力学实验(6-8学时):吹币入杯、铜喷洗、表面张力趣味实验、蜡烛熄灭后水面升高 原因的实验探究等 2.电磁学实验(12-14学时):水与电的系列实验、尖端放电和静电电动机、静电除尘 声波测距、磁悬浮、频闪法测定电扇的转速、自制无线电发射台、单向旋转磁场、压电陶瓷 等 3.光学实验(12-14学时):海市蜃楼、小魔术“变色”水、光源闪烁揭密、奇妙的圆孔 与圆盘衍射、用钢尺测量激光的波长、光通信、激光窃听等 4.实验拓展:适于物理基础好,有较强动手能力的学生。有“箔式应变片性能研究” “音叉频率的测量”、“斜面下滑的奥秘”、“声速的测量”等近十个拓展性实验可供 选做。 “设计性实验2”(每周3学时,计2学分) 传感器类(12学时):锑化铟磁电阻传感器、霍尔传感器、硅光电池、温度传感器等 薄膜类(12学时):铁电薄膜、氮化硼薄膜、光学薄膜、金刚石薄膜等 3.光谱与光信息处理类(12学时):液晶光阀、氢原子光谱、全息照相、分光光度计等 4.实验的深入研究(12学时):迈克耳孙干涉仪、分光计、直流电桥、数字温度计等 设计性实验3”(每周3学时,计3学分) 在下列实验或教师另行开设的实验题目选择完成1-2个题目: 1.液体表面张力系数的测量 2.激光光电传感器在落球法测量液体粘滞系数中的应用 3.集成IV变换器与除法器在光学实验中的应用 4.望远镜与显微镜的组 5.太阳能电池基本特性的测量 6.液晶光阀实验研究 7.光学薄膜的制备与特性研究 8.用CVD方法制备金刚石膜
设计性研究性物理实验 （Designing and Researching Physics Experiments） 教学目的与要求： 课程性质：“设计性研究性物理实验”（以下简称“设计性实验”）是为培养学生科学素质和创新 精神而开设的实验课程，它由“设计性实验 1”、“设计性实验 2”和“设计性实验 3”等三个部分组成，每个部分面向不同年级不同专业的本科生开放，对学生基础知识 的要求也有所不同。 基本内容：包括力学、热学、电磁学和光学等物理学各主要领域，溶入了当前学生感兴趣的新技术 与新应用。 基本要求：“设计性实验 1”通过本课程增长有关的物理学的知识和才干，培养实践能力和创新精 神，提高学生的科学素质。 “设计性实验 2”着重提高学生的实际动手能力，主要指实际动手进行科学研究工作的 能力。这包括查阅文献资料的能力，根据具体要求设计实验的能力，在实践中发现问 题、分析问题、解决问题的能力，以及总结、归纳能力，撰写论文的能力（书面表达能 力）等等。要求学生在 2－4 次实验时间内，按照一定的要求去设计、研究和完成一个 小的实验课题。 “设计性实验 3”以“获得创新成果”为目的，要求学生在一个学期的学习中，完成一 至二个小型研究课题。这些课题具有一定的创新性，课题涉及的实验内容与方法具有综 合性，要求学生自己调研和查阅资料，自己设计、装配、调试实验装置，直至完成。 教学内容及学时分配： “设计性实验 1”（每周 2 学时，计 2 学分） 1． 力学实验（6－8 学时）：吹币入杯、铜喷洗、表面张力趣味实验、蜡烛熄灭后水面升高 原因的实验探究等 2． 电磁学实验（12－14 学时）：水与电的系列实验、尖端放电和静电电动机、静电除尘、 声波测距、磁悬浮、频闪法测定电扇的转速、自制无线电发射台、单向旋转磁场、压电陶瓷 等 3． 光学实验（12－14 学时）：海市蜃楼、小魔术“变色”水、光源闪烁揭密、奇妙的圆孔 与圆盘衍射、用钢尺测量激光的波长、光通信、激光窃听等 4． 实验拓展：适于物理基础好，有较强动手能力的学生。有“箔式应变片性能研究”、 “音叉频率的测量”、“斜面下滑的奥秘”、“声速的测量”等近十个拓展性实验可供 选做。 “设计性实验 2”（每周 3 学时，计 2 学分） 1． 传感器类（12 学时）：锑化铟磁电阻传感器、霍尔传感器、硅光电池、温度传感器等 2． 薄膜类（12 学时）：铁电薄膜、氮化硼薄膜、光学薄膜、金刚石薄膜等 3． 光谱与光信息处理类（12 学时）：液晶光阀、氢原子光谱、全息照相、分光光度计等 4． 实验的深入研究（12 学时）：迈克耳孙干涉仪、分光计、直流电桥、数字温度计等 “设计性实验 3”（每周 3 学时，计 3 学分） 在下列实验或教师另行开设的实验题目选择完成 1－2 个题目： 1． 液体表面张力系数的测量 2． 激光光电传感器在落球法测量液体粘滞系数中的应用 3． 集成 I/V 变换器与除法器在光学实验中的应用 4． 望远镜与显微镜的组装 5． 太阳能电池基本特性的测量 6． 液晶光阀实验研究 7． 光学薄膜的制备与特性研究 8． 用 CVD 方法制备金刚石膜
9.磁控溅射制备立方氮化硼薄膜 10.光镊子的组装、测试和应用 11.隧道显微镜的应用和样品分析 12.粉碎电磁波的性质和应用 教学方式:以自学为主。学生不是在已安排好的仪器上照教材的规定步骤按几下按钮,读几个数 据,从而顺利完成实验,而是在自学教材的基础上自主地进行探索性的实验,他们有机 会自行设计实验装置,准备实验器材,拟定实验步骤,提出实验方案,在教师的指导 下,进行独立的实验。这些实验允许失败,允许重做,鼓励探索,鼓励创新 考核方式:“设计性实验1”以各实验的成绩为考核依据,其中实验动手能力占30%,实验报告占 60%,学习态度占10%。整个学期要求共写6篇实验报告,其中力学1篇、电磁学3 篇、光学2篇,学生自己挑每阶段最理想的实验写报告,提倡写自行设计的有创新内容 的实验报告 设计性实验2”要求写6—9篇实验报告,学生选1个实验按学术论文的格式撰写期 末报告,其中平时成绩占70%,期末报告占30% “设计性实验3”要求用 powerpoint作口头报告,撰写学术论文。成绩评定视论文质量 而定,能够在国内正式学术刊物上发表的,方可得A等。 教材与参考书: 教材: 1.赵在忠,童培雄等编著.自学物理实验(上、下).自编讲义 2.沈元华.基础物理实验.北京:高等教育出版社.2003 3.沈元华、陆申龙编.设计性研究性物理实验教程.上海:复旦大学出版社.2004 参考书: 1.郑永令,贾起民.力学(第二版).北京:高等教育出版社2000 2.贾起民,郑永令,陈暨耀.电磁学(第二版).北京:高等教育出版社.200 3.章志鸣,沈元华,陈惠芬.光学(第二版).北京:高等教育出版社.2000 4.王秉超等.普通物理演示实验新编.北京:高等教育出版社.1997 5.方鸿辉,刘贵兴.创造性物理实验.上海.上海科学普及教育出版社.1999 本课程历史沿革 1985年,实验中心以大量演示实验为基础,对一年级学生开设了“自学物理实验”选修课, 让学生真正自己做实验。这些实验着重对物理现象的观察、分析和研究,特别注意科学性与趣味性 的结合,充分调动学生的学习积极性和创新精神。之后,该课程作为全校公共选修课向文、理 医、管等各院系全面开放。经过十多年的实践,这门课已具有设计性研究性实验的雏形 1994年开始,中心又把一学期的普通物理实验分为“基础”和“提高”两个阶段,在提高阶 段的“小课题实验”中,让学生自己安排和设计实验,使他们的独立思考能力和实际动手能力都得 到很好地训练和提高。近十年的实践和改进,“小课题实验”已带有设计性研究性实验的性质。 为了进一步提高优秀学生的实验能力和实验素质,中心自1995年起对三年级学生开设了“综 合实验”选修课,这种实验具有先进性、设计性、研究性和综合性,是对科学实验全过程进行深入 训练的课程。在实验中,学生自己査阅文献、收集资料、自己推证有关理论、自己决定实验方案 自己选择实验器材、独立进行操作和测量,最后,将实验成果写成论文,进行答辩。实际上,这种 “综合物理实验”就是一种早期的设计性研究性实验。 在这些工作的基础上,2000年实验中心获得“21世纪高等教育教学改革项目”经费的资助, 对设计性研究性实验进行了更深入的研究与更广泛的实践,把上述各项改革成果进一步提高,并进 行系统化,按一、二、三年级学生的不同要求,分别开发了一批新型实验,探索出了一套适合这类 实验的新教学方法,在2004年形成了独立的有系统性连贯性的“设计性研究性物理实验”课程。 编制者 赵在忠、马秀芳、陈元杰 审查者 马世红
9． 磁控溅射制备立方氮化硼薄膜 10． 光镊子的组装、测试和应用 11． 隧道显微镜的应用和样品分析 12． 粉碎电磁波的性质和应用 教学方式：以自学为主。学生不是在已安排好的仪器上照教材的规定步骤按几下按钮，读几个数 据，从而顺利完成实验，而是在自学教材的基础上自主地进行探索性的实验，他们有机 会自行设计实验装置，准备实验器材，拟定实验步骤，提出实验方案，在教师的指导 下，进行独立的实验。这些实验允许失败，允许重做，鼓励探索，鼓励创新。 考核方式：“设计性实验 1”以各实验的成绩为考核依据，其中实验动手能力占 30%，实验报告占 60%，学习态度占 10%。整个学期要求共写 6 篇实验报告，其中力学 1 篇、电磁学 3 篇、光学 2 篇，学生自己挑每阶段最理想的实验写报告，提倡写自行设计的有创新内容 的实验报告。 “设计性实验 2”要求写 6－9 篇实验报告，学生选 1 个实验按学术论文的格式撰写期 末报告，其中平时成绩占 70%，期末报告占 30%。 “设计性实验 3”要求用 powerpoint 作口头报告，撰写学术论文。成绩评定视论文质量 而定，能够在国内正式学术刊物上发表的，方可得 A 等。 教材与参考书： 教 材： 1. 赵在忠，童培雄等编著. 自学物理实验（上、下）. 自编讲义 2. 沈元华. 基础物理实验. 北京：高等教育出版社. 2003 3. 沈元华、陆申龙编. 设计性研究性物理实验教程. 上海：复旦大学出版社. 2004 参考书： 1．郑永令，贾起民. 力学（第二版）. 北京：高等教育出版社. 2000 2．贾起民，郑永令，陈暨耀. 电磁学（第二版）. 北京：高等教育出版社. 2001 3．章志鸣，沈元华，陈惠芬. 光学（第二版）. 北京：高等教育出版社. 2000 4．王秉超等. 普通物理演示实验新编. 北京：高等教育出版社. 1997 5．方鸿辉，刘贵兴. 创造性物理实验. 上海. 上海科学普及教育出版社. 1999 本课程历史沿革： 1985 年，实验中心以大量演示实验为基础，对一年级学生开设了“自学物理实验”选修课， 让学生真正自己做实验。这些实验着重对物理现象的观察、分析和研究，特别注意科学性与趣味性 的结合，充分调动学生的学习积极性和创新精神。之后，该课程作为全校公共选修课向文、理、 医、管等各院系全面开放。经过十多年的实践，这门课已具有设计性研究性实验的雏形。 1994 年开始，中心又把一学期的普通物理实验分为“基础”和“提高”两个阶段，在提高阶 段的“小课题实验”中，让学生自己安排和设计实验，使他们的独立思考能力和实际动手能力都得 到很好地训练和提高。近十年的实践和改进，“小课题实验”已带有设计性研究性实验的性质。 为了进一步提高优秀学生的实验能力和实验素质，中心自 1995 年起对三年级学生开设了“综 合实验”选修课，这种实验具有先进性、设计性、研究性和综合性，是对科学实验全过程进行深入 训练的课程。在实验中，学生自己查阅文献、收集资料、自己推证有关理论、自己决定实验方案、 自己选择实验器材、独立进行操作和测量，最后，将实验成果写成论文，进行答辩。实际上，这种 “综合物理实验”就是一种早期的设计性研究性实验。 在这些工作的基础上，2000 年实验中心获得“21 世纪高等教育教学改革项目”经费的资助， 对设计性研究性实验进行了更深入的研究与更广泛的实践，把上述各项改革成果进一步提高，并进 行系统化，按一、二、三年级学生的不同要求，分别开发了一批新型实验，探索出了一套适合这类 实验的新教学方法，在 2004 年形成了独立的有系统性连贯性的“设计性研究性物理实验”课程。 编制者： 赵在忠、马秀芳、陈元杰 审查者： 马世红
中心主任:马世红 系主任:陆昉 制定日期:2005年12月
中心主任： 马世红 系主任： 陆 昉 制定日期： 2005 年 1 2 月
