第20卷第1期 实验室研究与探索 Vol 20 No 1 LABORA TORY RESEARCH AND EXPLORAT D 美国大学物理实验教学考察报告 沈元华 (复旦大学物理教学实验中心上海200433) 摘要介绍近期考察美国哈佛大学等11所大学的物理实验教学情况。并与我国的情况作了比较。 关键词美国高等教育,物理实验实验教学,教学改革 中图分类号:G424文献标识码A文章编号:1006-7167(2001)01-0089-04 An Investiga tion Report on the Am e rican Unive rs ity Phys ics Expe rment Educa tion (Central L ab for Physics Education, Fudan U niversity, Shanghai 200433, Ch ina) Abstract The conditins of the physics experm ent educaton in Harvard U niversity and o ther ten un iversities in the U. sA, which were investigated recently, were in troduced and com pared w ith ours Key words: Am erican undergraduate educaton, physics experm en t; experm ent education; refo m of educa 为了学习国外物理实验教学的先进经验,以推动个例外是麻省理工学院MI),他们取消普物实验已 教学改革的深入发展,我于2000年7月应邀访问了美5年了。这是一个很特殊的情况,没有见到或听说其他 国哈佛大学、麻省理工学院、纽约大学、纽约州立大学学校有类似的做法,即使在MT内部,此事也颇有争 石溪分校、德雷克塞尔大学、伊利诺大学芝加哥分校、议。接待我的近代物理(简称近物)实验室主任Pmof 西北大学、芝加哥大学、南加州大学、加州大学伯克利 Hew itt就不赞成这种做法,认为这会削弱学生的实验 分校、斯坦福大学等11所大学,考察了这些学校物理能力,她不得不在近物实验(他们叫 Jun pr Phy sics 实验教学的情况。我分别与这些学校的物理实验教学Lab)中化了34周先做几个较简单的实验来弥补 负责人进行了交谈、参观了他们的实验室并索要了他不过既然学生不喜欢普物实验而大多数教授赞成取 们的最新实验教材。现将考察的主要结果和我的初步消,她也没有办法。学生虽然不做物理实验,但有化学 体会报告如下。 实验、生物实验电工实验等,问题也不大。 高年级的近代物理实验(有的叫 a dvanced 1关于课程设置 Physics L ab,有的叫 Modern Phy sics L ab,有的叫Ju 在我考察的11所大学中,绝大多数都不设独立的 npr Physics L ab)大多是独立设课的,有专职教授负 普通物理(简称普物)实验课,而是把实验课从属于普责,学时与学分一般较多(48学分),对学生的要求 通物理课程(包括课堂讲授与实验),实验的课时数约比较高,一般要看较多的参考材料,要独立完成较复杂 占该课程的1/至1/,实验内容与讲课内容结合十的实验最后要按照学术论文的要求写实验报告,有的 分紧密。做哪些实验?什么时候做什么实验?是由主还要作口头演讲。做近物实验的学生人数很少,只有主 讲教师与实验室负责人共同商定的。这11所大学中有修物理专业( Phy sics apr)的学生才做。有的学校每 两所是例外,其一是纽约大学,他们的普物实验是一门学期只有七八个学生,多的也不过二三十个。因此 独立的的课程,与我国相似。据他们介绍,在美国有许实验仪器也比较少,一般只有一套或两套。学生进行循 多以教学为主的大学也是普物实验独立设课的。另一环轮流做。不象普物实验那样全班学生同时做同样的 实验,仪器要有8至10套进行循环。当然,近物实验的 收稿日期2000-10-18 课程设置也有例外,芝加哥大学的近物实验不独立设 C1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co, Lid. All rights reserved
第 20 卷 第 1 期 2001 年 1 月 实 验 室 研 究 与 探 索 LABORA TOR Y R ESEA RCH AND EXPLORA T ION V o l. 20 N o. 1 Jan. 2001 ·国外实验室· 美国大学物理实验教学考察报告 沈元华 (复旦大学物理教学实验中心 上海 200433) 摘 要: 介绍近期考察美国哈佛大学等 11 所大学的物理实验教学情况。并与我国的情况作了比较。 关键词: 美国高等教育; 物理实验; 实验教学; 教学改革 中图分类号: G424 文献标识码: A 文章编号: 100627167 (2001) 0120089204 An Inve s tiga tion Re po rt on the Am e rica n Unive rs ity Phys ics Expe rim e nt Educa tion S H EN Y uan2hua (Cen tral L ab. fo r Physics Education, Fudan U n iversity, Shanghai 200433, Ch ina) Abstract: T he condition s of the physics experim en t education in H arvard U n iversity and o ther ten un iversities in the U. S. A , w h ich w ere investigated recen tly, w ere in troduced and com pared w ith ou rs. Key words: Am erican undergraduate education; physics experim en t; experim en t education; refo rm of educa2 tion 收稿日期: 2000210218 为了学习国外物理实验教学的先进经验, 以推动 教学改革的深入发展, 我于 2000 年 7 月应邀访问了美 国哈佛大学、麻省理工学院、纽约大学、纽约州立大学 石溪分校、德雷克塞尔大学、伊利诺大学芝加哥分校、 西北大学、芝加哥大学、南加州大学、加州大学伯克利 分校、斯坦福大学等 11 所大学, 考察了这些学校物理 实验教学的情况。我分别与这些学校的物理实验教学 负责人进行了交谈、参观了他们的实验室并索要了他 们的最新实验教材。现将考察的主要结果和我的初步 体会报告如下。 1 关于课程设置 在我考察的 11 所大学中, 绝大多数都不设独立的 普通物理(简称普物) 实验课, 而是把实验课从属于普 通物理课程(包括课堂讲授与实验) , 实验的课时数约 占该课程的 1ö3 至 1ö4, 实验内容与讲课内容结合十 分紧密。做哪些实验? 什么时候做什么实验? 是由主 讲教师与实验室负责人共同商定的。这 11 所大学中有 两所是例外, 其一是纽约大学, 他们的普物实验是一门 独立的的课程, 与我国相似。据他们介绍, 在美国有许 多以教学为主的大学也是普物实验独立设课的。另一 个例外是麻省理工学院(M IT ) , 他们取消普物实验已 5 年了。这是一个很特殊的情况, 没有见到或听说其他 学校有类似的做法, 即使在M IT 内部, 此事也颇有争 议。接待我的近代物理(简称近物) 实验室主任 P rof. H ew itt 就不赞成这种做法, 认为这会削弱学生的实验 能力, 她不得不在近物实验 (他们叫 Jun io r Physics L ab ) 中化了 3～ 4 周先做几个较简单的实验来弥补。 不过既然学生不喜欢普物实验而大多数教授赞成取 消, 她也没有办法。学生虽然不做物理实验, 但有化学 实验、生物实验、电工实验等, 问题也不大。 高 年 级 的 近 代 物 理 实 验 (有 的 叫 A dvanced Physics L ab, 有的叫M odern Physics L ab, 有的叫 Ju2 n io r Physics L ab) 大多是独立设课的, 有专职教授负 责, 学时与学分一般较多(4～ 8 学分) , 对学生的要求 比较高, 一般要看较多的参考材料, 要独立完成较复杂 的实验, 最后要按照学术论文的要求写实验报告, 有的 还要作口头演讲。做近物实验的学生人数很少, 只有主 修物理专业(PhysicsM ajo r) 的学生才做。有的学校每 学期只有七、八个学生, 多的也不过二、三十个。因此, 实验仪器也比较少, 一般只有一套或两套。学生进行循 环, 轮流做。不象普物实验那样全班学生同时做同样的 实验, 仪器要有 8 至 10 套进行循环。当然, 近物实验的 课程设置也有例外; 芝加哥大学的近物实验不独立设 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved
实验室研究与探索 第20卷 课,而是从属于原子物理学课程的,其教学方法与教学解决问题的能力放在最后,有4所大学却把分析、解决 要求与普物实验类似 问题的能力放在首位而把动手能力放在最后,另两所 则把原理放在首位而动手为最后。仔细分析还可发现 上述5所学校与4所学校观点的差异与被调查者的情 况有关前5所大学的调查对象是主管普物实验的而 后4所大学则是主管近物实验的。普物实验以深入理 论原理为主,近物实验以培养分析、解决问题的能力为 主应该是有道理的,因为在他们的普物实验中,并没有 多少问题供分析和解决,只有在近物实验中,才能把它 作为主要目的。此外,纽约大学还提出了上述三个目的 以外的第四个目的,即“ To understand the d ifference bw teen theo ry and the real world"。的确,这也不失 为设立实验课的重要目的之一。如果只有课堂讲授而 图1作者在哈佛大学参观物理实验室 没有实验课,学生很可能会误以为世界就那么简单、事 此外,这11所大学中有一所大学是对文科开放物物就那么纯粹只有在实验中,学生才能真正懂得什么 理实验选修课的,这就是南加州大学。他们特别强调文是真实的物理世界 理科的结合与渗透,甚至开设了“" Physics for Business 美国各大学的物理实验教学内容与我国差别并不 A pp lication”的专业。他们认为,文科学生的科学素质大,但他们有些实验的趣味性、实用性方面做得相当 需要提高,而做一些物理实验是有利于这方面的培养。好,值得我们学习。例如让一位学生抛垒球,另一位学 他们对文科开设此课程已有3年,排出了许多适合非生用摄像机拍下,然后输入电脑,分析其运动轨迹让 理工科学生做的、以定性为主的、与日常生活密切联系一位学生弹吉他,另一位学生用频闪灯拍摄弦的振动 而十分有趣的实验,深受学生欢迎,积累了相当丰富的调节频率使弦看起来不动而求出其振动频率把玩具 经验,很值得我们学习 汽车的电池取下,换上太阳能电池板,让它靠光照而行 2关于教学思想、内容和方法 驶……哈佛大学有一个“打靶”实验设计得特别有意 思用薄塑料纸粘住一铁球,把它作为单摆的摆锤,提 美国大学的教学思想中有一个给我印象很深的特到一定的高度后放下,当铁球摆到最低点处时,恰有 点,即以学生为主体。无论是公立的还是私立的大学,一根火红的电热丝把塑料纸烧断,于是铁球作平抛运 教学实验室的经费来源主要靠学生的学费。不少学校动,其初速度可从起始高度算出,而平抛运动的轨迹也 对学生进实验室做实验还另收“实验费”,如南加州大可得到。在它的前下方某处放一个靶(由教师临时放 学(私立)物理实验室每个学生每学期的实验费为200置),学生应可据此算出铁球的起始高度,然后由实验 美元纽约州立大学石溪分校(公立)力学实验室的实进行验证,击中靶心可得A,其余各环的得分依次下 验费第一学期为85美元,第二学期为115美元。因此,降。这样的实验很受学生欢迎。 学生是教师的服务对象,一切教学活动都以学生为主 无论是普物实验或近物实验,这11所学校无一不 体,以学生满意不满意、喜欢不喜欢、得益不得益为教是学生以两人为一组进行的。他们认为两人一组可相 学好坏的主要标准。教师对学生不是居高临下的“教互讨论、切磋,有利于对物理原理和实验方法的深入理 育”和“训导”而更多是平等友好的“鼓励”“帮助”和解,并且也有利于培养相互合作的精神。他们很强调这 “引导”即使学生损坏了仪器,也从不“斥责”学生,更种“团队精神”认为现代科学研究总是由一个团队来 不要学生赔偿,只是安慰和鼓励,并帮助他们寻找原共同完成的,不可能由一个人来完成。至于是否可能有 因、吸取教训。只在学生有作弊、伪造数据等错误时,才人一直依赖别人自己不动手也完成实验,从而削弱动 有较严格的处分(一般是实验给0分,严重的可开除学手能力的培养?他们认为学习是学生自己的事,只有对 籍)。每学期都有学生评教师和评课程的规定,这些评物理实验有兴趣的学生才会选这门课(他们实行彻底 分由院系组织,其结果在11所大学中有10所是公开的学分制,只要满学分就可毕业,因而实际上任何一门 张榜公布的。 课都可认为是选修的),因而基本上不存在这样的问 实验教学的主要目的是什么?这是一个受到广泛题即使个别有这种情况,这种缺点也不足以抵消两人 关注而颇有争议的教学思想问题。带着这样的问题,我 组的优点。 调查了这11所大学的实验室负责人的观点,结果颇不 虽然两人一组是各校相同的,但在其教学方法上, 致。有5所大学把掌握物理原理放在首位而把分析、各校差别较大。如有的学校普物实验是不必预习的,有 c1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co, Ltd. All rights reserved
课, 而是从属于原子物理学课程的, 其教学方法与教学 要求与普物实验类似。 图 1 作者在哈佛大学参观物理实验室 此外, 这 11 所大学中有一所大学是对文科开放物 理实验选修课的, 这就是南加州大学。他们特别强调文 理科的结合与渗透, 甚至开设了“Physics fo r Bu siness A pp lication”的专业。他们认为, 文科学生的科学素质 需要提高, 而做一些物理实验是有利于这方面的培养。 他们对文科开设此课程已有 3 年, 排出了许多适合非 理工科学生做的、以定性为主的、与日常生活密切联系 而十分有趣的实验, 深受学生欢迎, 积累了相当丰富的 经验, 很值得我们学习。 2 关于教学思想、内容和方法 美国大学的教学思想中有一个给我印象很深的特 点, 即以学生为主体。无论是公立的还是私立的大学, 教学实验室的经费来源主要靠学生的学费。不少学校 对学生进实验室做实验还另收“实验费”, 如南加州大 学(私立) 物理实验室每个学生每学期的实验费为 200 美元; 纽约州立大学石溪分校(公立) 力学实验室的实 验费第一学期为 85 美元, 第二学期为 115 美元。因此, 学生是教师的服务对象, 一切教学活动都以学生为主 体, 以学生满意不满意、喜欢不喜欢、得益不得益为教 学好坏的主要标准。教师对学生不是居高临下的“教 育”和“训导”, 而更多是平等友好的“鼓励”、“帮助”和 “引导”。即使学生损坏了仪器, 也从不“斥责”学生, 更 不要学生赔偿, 只是安慰和鼓励, 并帮助他们寻找原 因、吸取教训。只在学生有作弊、伪造数据等错误时, 才 有较严格的处分(一般是实验给 0 分, 严重的可开除学 籍)。每学期都有学生评教师和评课程的规定, 这些评 分由院系组织, 其结果在 11 所大学中有 10 所是公开 张榜公布的。 实验教学的主要目的是什么? 这是一个受到广泛 关注而颇有争议的教学思想问题。带着这样的问题, 我 调查了这 11 所大学的实验室负责人的观点, 结果颇不 一致。有 5 所大学把掌握物理原理放在首位而把分析、 解决问题的能力放在最后; 有 4 所大学却把分析、解决 问题的能力放在首位而把动手能力放在最后; 另两所 则把原理放在首位而动手为最后。仔细分析还可发现 上述 5 所学校与 4 所学校观点的差异与被调查者的情 况有关: 前 5 所大学的调查对象是主管普物实验的而 后 4 所大学则是主管近物实验的。普物实验以深入理 论原理为主, 近物实验以培养分析、解决问题的能力为 主应该是有道理的, 因为在他们的普物实验中, 并没有 多少问题供分析和解决; 只有在近物实验中, 才能把它 作为主要目的。此外, 纽约大学还提出了上述三个目的 以外的第四个目的, 即“To understand the difference bw teen theo ry and the real w o rld. ”。的确, 这也不失 为设立实验课的重要目的之一。如果只有课堂讲授而 没有实验课, 学生很可能会误以为世界就那么简单、事 物就那么纯粹; 只有在实验中, 学生才能真正懂得什么 是真实的物理世界。 美国各大学的物理实验教学内容与我国差别并不 大, 但他们有些实验的趣味性、实用性方面做得相当 好, 值得我们学习。例如让一位学生抛垒球, 另一位学 生用摄像机拍下, 然后输入电脑, 分析其运动轨迹; 让 一位学生弹吉他, 另一位学生用频闪灯拍摄弦的振动, 调节频率使弦看起来不动而求出其振动频率; 把玩具 汽车的电池取下, 换上太阳能电池板, 让它靠光照而行 驶……哈佛大学有一个“打靶”实验设计得特别有意 思: 用薄塑料纸粘住一铁球, 把它作为单摆的摆锤, 提 到一定的高度后放下, 当铁球摆到最低点处时 , 恰有 一根火红的电热丝把塑料纸烧断, 于是铁球作平抛运 动, 其初速度可从起始高度算出, 而平抛运动的轨迹也 可得到。在它的前下方某处放一个靶(由教师临时放 置) , 学生应可据此算出铁球的起始高度, 然后由实验 进行验证, 击中靶心可得A , 其余各环的得分依次下 降。这样的实验很受学生欢迎。 无论是普物实验或近物实验, 这 11 所学校无一不 是学生以两人为一组进行的。他们认为两人一组可相 互讨论、切磋, 有利于对物理原理和实验方法的深入理 解, 并且也有利于培养相互合作的精神。他们很强调这 种“团队精神”, 认为现代科学研究总是由一个团队来 共同完成的, 不可能由一个人来完成。至于是否可能有 人一直依赖别人自己不动手也完成实验, 从而削弱动 手能力的培养?他们认为学习是学生自己的事, 只有对 物理实验有兴趣的学生才会选这门课(他们实行彻底 的学分制, 只要满学分就可毕业, 因而实际上任何一门 课都可认为是选修的) , 因而基本上不存在这样的问 题; 即使个别有这种情况, 这种缺点也不足以抵消两人 一组的优点。 虽然两人一组是各校相同的, 但在其教学方法上, 各校差别较大。如有的学校普物实验是不必预习的, 有 09 实 验 室 研 究 与 探 索 第 20 卷 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved
沈元华美国大学物理实验教学考察报告 的则不写报告或在课内完成很简单的报告,有的学校这11所学校的教材都是自编的,年年都改,因而都不 在实验前作15~30分钟的讲解,有的则要进行质疑是由出版社正式出版的书籍,而是讲义。我虽然获赠了 有的学校没有考试,有的则有笔试、口试或操作考试他们的大多现行教材,但还来不及仔细阅读,因而难以 有的学校要求学生看较多的参考资料(特别是近物实作出全面的评价。粗看了一下,发现普物实验的教材基 验),有的则只看过教材即可。在评分标准上,各校差别本上是必做的,而近物实验有许多选做内容,最少有 也很大。有的只根据报告给分,有的操作与报告各占一30%选做,最多(如Mm)100%选做。他们的讲义上实 半,有的预习40%、报告60%,等等。11所学校的平均验很多,而实际每个学生做得很少(58个)。普物实 给分率为预习15%,操作15%,报告70%。 验教材一般不列出参考资料,而有许多数据表格,近物 实验则往往列出大量的参考资料。 在交谈中,我问他们教材每年改是改什么?他们回 答说“在内容上是加入一些新的现代化的内容,删除 些陈旧的过时的内容,在形式上则是把一些Cook book式的教材改为 Turto rial式的教材,即从灌输式 改为启发式。在较新颖的教材中,我们可以看到许多问 号,即在叙述实验原理和步骤的过程中不断引导学生 思考问题,让他们既动手又动脑,调动学生的学习积极 性与主动性 美国这些名牌大学的实验仪器设备也并非都很高 级、很现代。除了计算机的广泛使用远远超过我们以 图2南加州大学学生在做物理实验 外,其他仪器设备与我们的差距并不很大,我甚至发现 在教学方法上哈佛的 Homel ab很有特色。他们有1940年的产品还在用 Berkel的实验室负责人告 为学生准备了一批“Ki,内有各种电阻电容、电池、诉我他们近物实验的不少设备是科研实验室淘汰下 弹簧、小球、透镜、棱镜、半导体激光器及烙铁、万用电来的科研上落后了,不能用,但在教学上仍然可用则 表和五金工具等。每个学生化75美元买一个Kt,就不必买新的。他们的实验经费也不如我们以前想象那 可以带回家做各种各样的实验。有专门的教材供学生样富足,11所学校的物理实验室的平均设备费用为每 参考,还专门设有一个约4M2的 Help Lab,每天开年3万8千美元。他们的学生人均实验室面积为1 放,有专人在那里帮助学生解决这种“回家实验”中遇 到的问题。这种教学方式非常灵活,也十分受学生欢 迎。 3关于实验教师、教材与设备 在我访问的美国大学中,多数(7所)是有专职教 师主管实验教学的。这些人有些以前搞过科研,也有些 从一开始工作就不稿科研而专搞教学。据说在美国有 3/4的大学是以教学为主的,在这些大学中,专职实验 教师就更普遍了。少数(4所)没有专职教师主管实验 教学,而由所搞科研的教授轮流兼管。实验室主要负责 人一般不带实验,而是出主意、排实验,培训带实验的 研究生(TA)并检查他们的工作。普物实验一般都是由 图3纽约大学的普通物理实验室 TA带的,这些TA要经过约一星期的脱产培训,合格 在仪器设备条件方面,我认为值得注意的两点 后方可上岗近物实验则往往由教授亲自带实验。(如是他们都有自己的金工车间,且设备齐全,工人素质 纽约大学有12是教授MT有1/3是教授)。 好。一般学生可以自己去做,也可以请工人做,相当自 值得注意的是美国教学实验室中,技术人员的文由而方便。理工科的研究生则都要经过金工培训3 化素质相当高。这11所学校中技术人员的学位状况为周(由导师出钱),所以这些研究生都可以自己加工 16%博士,20%硕士,44%学士。无学位的工人占只些简单的部件。这对于研究工作,特别是创新性的研究 20% 工作是十分重要的。另一点更重要,是他们的计算机在 实验教材是反映该校实验教学水平的重要标志。实验中的使用十分广泛。近物实验中大部分使用计算 c1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co, Lid. Al rights reserved
的则不写报告或在课内完成很简单的报告; 有的学校 在实验前作 15～ 30 分钟的讲解, 有的则要进行质疑; 有的学校没有考试, 有的则有笔试、口试或操作考试; 有的学校要求学生看较多的参考资料(特别是近物实 验) , 有的则只看过教材即可。在评分标准上, 各校差别 也很大。有的只根据报告给分, 有的操作与报告各占一 半, 有的预习 40%、报告 60% , 等等。11 所学校的平均 给分率为预习 15% , 操作 15% , 报告 70%。 图 2 南加州大学学生在做物理实验 在教学方法上, 哈佛的Hom e L ab 很有特色。他们 为学生准备了一批“K it”, 内有各种电阻、电容、电池、 弹簧、小球、透镜、棱镜、半导体激光器及烙铁、万用电 表和五金工具等。每个学生化 75 美元买一个 K it, 就 可以带回家做各种各样的实验。有专门的教材供学生 参考, 还专门设有一个约 40M 2 的 H elp L ab, 每天开 放, 有专人在那里帮助学生解决这种“回家实验”中遇 到的问题。这种教学方式非常灵活, 也十分受学生欢 迎。 3 关于实验教师、教材与设备 在我访问的美国大学中, 多数(7 所) 是有专职教 师主管实验教学的。这些人有些以前搞过科研, 也有些 从一开始工作就不稿科研而专搞教学。据说在美国有 3ö4 的大学是以教学为主的, 在这些大学中, 专职实验 教师就更普遍了。少数(4 所) 没有专职教师主管实验 教学, 而由所搞科研的教授轮流兼管。实验室主要负责 人一般不带实验, 而是出主意、排实验, 培训带实验的 研究生(TA ) 并检查他们的工作。普物实验一般都是由 TA 带的, 这些 TA 要经过约一星期的脱产培训, 合格 后方可上岗; 近物实验则往往由教授亲自带实验。 (如 纽约大学有 1ö2 是教授,M IT 有 1ö3 是教授)。 值得注意的是美国教学实验室中, 技术人员的文 化素质相当高。这 11 所学校中技术人员的学位状况为 16% 博士, 20% 硕士, 44% 学士。无学位的工人占只 20%。 实验教材是反映该校实验教学水平的重要标志。 这 11 所学校的教材都是自编的, 年年都改, 因而都不 是由出版社正式出版的书籍, 而是讲义。我虽然获赠了 他们的大多现行教材, 但还来不及仔细阅读, 因而难以 作出全面的评价。粗看了一下, 发现普物实验的教材基 本上是必做的, 而近物实验有许多选做内容, 最少有 30% 选做, 最多(如M IT ) 100% 选做。他们的讲义上实 验很多, 而实际每个学生做得很少(5～ 8 个)。普物实 验教材一般不列出参考资料, 而有许多数据表格; 近物 实验则往往列出大量的参考资料。 在交谈中, 我问他们教材每年改是改什么?他们回 答说:“在内容上是加入一些新的现代化的内容, 删除 一些陈旧的过时的内容; 在形式上则是把一些 Cook2 book 式的教材改为 T u rto rial 式的教材, 即从灌输式 改为启发式。在较新颖的教材中, 我们可以看到许多问 号, 即在叙述实验原理和步骤的过程中不断引导学生 思考问题, 让他们既动手又动脑, 调动学生的学习积极 性与主动性。 美国这些名牌大学的实验仪器设备也并非都很高 级、很现代。除了计算机的广泛使用远远超过我们以 外, 其他仪器设备与我们的差距并不很大, 我甚至发现 有 1940 年的产品还在用。Berkeley 的实验室负责人告 诉我, 他们近物实验的不少设备是科研实验室淘汰下 来的, 科研上落后了, 不能用, 但在教学上仍然可用, 则 不必买新的。他们的实验经费也不如我们以前想象那 样富足, 11 所学校的物理实验室的平均设备费用为每 年 3 万 8 千美元。他们的学生人均实验室面积为 1. 6m 2ö人。 图 3 纽约大学的普通物理实验室 在仪器设备条件方面, 我认为值得注意的两点: 一 是他们都有自己的金工车间, 且设备齐全, 工人素质 好。一般学生可以自己去做, 也可以请工人做, 相当自 由而方便。理工科的研究生则都要经过金工培训 1～ 3 周(由导师出钱) , 所以这些研究生都可以自己加工一 些简单的部件。这对于研究工作, 特别是创新性的研究 工作是十分重要的。另一点更重要, 是他们的计算机在 实验中的使用十分广泛。近物实验中大部分使用计算 第 1 期 沈元华: 美国大学物理实验教学考察报告 19 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved
实验室研究与探索 第20卷 机,而普物实验中用计算机进行采集数据、控制实验过等等的差距,明确了下一步教学改革的方向。同时,在 程的约占1/3,而作图、计算等用到计算机的几乎是与美方的交流中也看到我们并非一无是处。我们的实 100%。有些学校(如德雷克塞尔大学)实验报告都用计验教学受到系、校乃至国家的高度重视,近年来经费相 算机做,用 em ail发给老师,老师也在计算机上批改当多,我们有一支经验丰富、愿意献身教学事业的骨干 后Rep给学生。参观他们的普物实验室,桌子上都是教师队伍,我们有数量很多素质很好的学生这些方 空的,只有一台电脑。每次做不同的实验时要放上不同面的优势是美方很羡慕的。我们近年来采取的一些改 的仪器设备,只有电脑是共同的基本工具。尽管电脑使革措施,如在“综合物理实验”中带领学生从事科学研 用这么方便,他们也一致指出,并非所有一切都用电脑究工作并取得学生正式发表学术论文20多篇的成果 代替,有些该学生实际动手的事(包括作图和某些运在外系学生的普物实验课中开设近代物理内容的实验 算)尽管可以利用电脑,仍然要让学生学会做,不应全(如量子论实验、相对论实验磁共振实验等),对文 部“电脑化”,只在用了电脑有利于对原理的解释、有利理、医、管各科开设“自学物理实验”选修课等,都受到 于实验方法的掌握和有利于实验精度的提高时,才用他们的一致好评。两国国情不同,不必照搬他们某个学 校的某些做法,而应结合我们自己的情况,走适合自己 4初步体会 的发展道路。只要我们发扬优势、克服缺点、努力工作, 定可以使我们的实验教学形成自己的特色,为培养 经过近一个月的考察,虽然只是“走马看花”,了解全面发展的创新人才作出应有的贡献 很不深入,但总算对美国的这些著名大学的物理实验 教学情况有了初步的了解。通过这些了解,找到了我们作者简介沈元华(1939),男,浙江嘉兴人,教授,复旦大学物 在计算机的应用方面在技术人员的素质方面,在TA理教学实验中心主任 的培训方面,在教材的不断更新、现代化与启发性方面 (上接第88页) 主任应努力带好这支队伍。 目前,有部分实验人员感到实验室工作不被重视, (3)实验室主任应以身作则爱岗敬业 待遇偏低,牢骚满腹,自暴自弃,不注重提高自己,一年 实验室主任没有任何级别,但在实验室工作中,他 只开几个实验,其余时间无所作为,这样长此以往,必起的作用举足轻重。既要懂实验室的各项业务,又要具 然跟不上形势的要求,自然也就会被淘汰。但有相当多备管理经验,既为实验技术学科带头人,还是队伍带头 的实验人员积极向上,努力进取,不断提高自己,热爱人;实验室主任要有开拓精神,不断开创新局面,协调 本职工作,乐于奉献,在教学、科研、育人中均作出了突方方面面的关系,以完成实验室繁杂的各项工作,最重 出的成绩,他们用自己的行动向世人证明:实验室是科要的他要以身作则,热爱实验室工作,具有奉献精神。 硏的基地,是教学的基地,是培养人才的基地,是创新所以实验室主任选好了,便可带好一支实验技术队伍。 的基地,是大有作为的基地。我们要有所为才能有所 位尤其是在当前国家要培养学生综合素质创新能力参考文献 的形势下,对实验人员提出了更高的要求,“要培养学1蒋景华建立高效率的科学实验工作体制U↓实验室研究与探 生创新能力,首先教师要有创新意识”,要保护学生的 每一个创新的闪光点,激发他们的创新兴趣,发挥他们[2]张端品深化实验室改革优化资源配置建设农业教育科技创新 的聪明才智,才会为国家培养出栋棵之才。所有实验室 体系[J}实验室研究与探索,1999,(3):1-3 人员要充分认识到肩负的重任,努力提高自身的素质 作者简介王紫婷(1954-),女,高级工程师,兰州铁道学院电 在实验室的各项工作中,贡献自己的一份力量。实验室信与自动控制系基础实验室主任 C1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co, Lid. All rights reserved
机, 而普物实验中用计算机进行采集数据、控制实验过 程的约占 1ö3, 而作图、计算等用到计算机的几乎是 100%。有些学校(如德雷克塞尔大学) 实验报告都用计 算机做, 用 e2m ail 发给老师; 老师也在计算机上批改 后R ep ly 给学生。参观他们的普物实验室, 桌子上都是 空的, 只有一台电脑。每次做不同的实验时要放上不同 的仪器设备, 只有电脑是共同的基本工具。尽管电脑使 用这么方便, 他们也一致指出, 并非所有一切都用电脑 代替, 有些该学生实际动手的事 (包括作图和某些运 算) 尽管可以利用电脑, 仍然要让学生学会做, 不应全 部“电脑化”, 只在用了电脑有利于对原理的解释、有利 于实验方法的掌握和有利于实验精度的提高时, 才用 电脑。 4 初步体会 经过近一个月的考察, 虽然只是“走马看花”, 了解 很不深入, 但总算对美国的这些著名大学的物理实验 教学情况有了初步的了解。通过这些了解, 找到了我们 在计算机的应用方面, 在技术人员的素质方面, 在 TA 的培训方面, 在教材的不断更新、现代化与启发性方面 等等的差距, 明确了下一步教学改革的方向。同时, 在 与美方的交流中也看到我们并非一无是处。我们的实 验教学受到系、校乃至国家的高度重视, 近年来经费相 当多, 我们有一支经验丰富、愿意献身教学事业的骨干 教师队伍, 我们有数量很多、素质很好的学生: 这些方 面的优势是美方很羡慕的。我们近年来采取的一些改 革措施, 如在“综合物理实验”中带领学生从事科学研 究工作并取得学生正式发表学术论文 20 多篇的成果, 在外系学生的普物实验课中开设近代物理内容的实验 (如量子论实验、相对论实验、磁共振实验等) , 对文、 理、医、管各科开设“自学物理实验”选修课等, 都受到 他们的一致好评。两国国情不同, 不必照搬他们某个学 校的某些做法, 而应结合我们自己的情况, 走适合自己 的发展道路。只要我们发扬优势、克服缺点、努力工作, 一定可以使我们的实验教学形成自己的特色, 为培养 全面发展的创新人才作出应有的贡献。 作者简介: 沈元华(1939- ) , 男, 浙江嘉兴人, 教授, 复旦大学物 理教学实验中心主任。 (上接第 88 页) 目前, 有部分实验人员感到实验室工作不被重视, 待遇偏低, 牢骚满腹, 自暴自弃, 不注重提高自己, 一年 只开几个实验, 其余时间无所作为, 这样长此以往, 必 然跟不上形势的要求, 自然也就会被淘汰。但有相当多 的实验人员积极向上, 努力进取, 不断提高自己, 热爱 本职工作, 乐于奉献, 在教学、科研、育人中均作出了突 出的成绩, 他们用自己的行动向世人证明: 实验室是科 研的基地, 是教学的基地, 是培养人才的基地, 是创新 的基地, 是大有作为的基地。我们要有所为才能有所 位。尤其是在当前国家要培养学生综合素质, 创新能力 的形势下, 对实验人员提出了更高的要求,“要培养学 生创新能力, 首先教师要有创新意识”, 要保护学生的 每一个创新的闪光点, 激发他们的创新兴趣, 发挥他们 的聪明才智, 才会为国家培养出栋 之才。所有实验室 人员要充分认识到肩负的重任, 努力提高自身的素质, 在实验室的各项工作中, 贡献自己的一份力量。实验室 主任应努力带好这支队伍。 (3) 实验室主任应以身作则爱岗敬业 实验室主任没有任何级别, 但在实验室工作中, 他 起的作用举足轻重。既要懂实验室的各项业务, 又要具 备管理经验; 既为实验技术学科带头人, 还是队伍带头 人; 实验室主任要有开拓精神, 不断开创新局面; 协调 方方面面的关系, 以完成实验室繁杂的各项工作; 最重 要的他要以身作则, 热爱实验室工作, 具有奉献精神。 所以实验室主任选好了, 便可带好一支实验技术队伍。 参考文献: [1 ] 蒋景华. 建立高效率的科学实验工作体制[J ]. 实验室研究与探 索, 2000, (2): 124 [ 2 ] 张端品. 深化实验室改革. 优化资源配置. 建设农业教育科技创新 体系[J ]. 实验室研究与探索, 1999, (3): 123 作者简介: 王紫婷(1954- ) , 女, 高级工程师, 兰州铁道学院电 信与自动控制系基础实验室主任。 29 实 验 室 研 究 与 探 索 第 20 卷 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved