第25卷第4期 物理实验 2005年4月 PHYSICS EXPERIMEN TA TION pr.200 光学基础实验课程的改革 沈元华,马秀芳 (复旦大学物理学系,上海200433) 摘要:简要介绍了复旦大学物理学系在光学基础实验教学中进行的关于教学内容现代化、开设定性与半定量实验 以及增加设计性研究性实验等方面的改革 关键词:光学教学;基础实验;教学改革 中图分类号:(642.423;O43文献标识码B文章编号:10054642(2005)04-0022-03 1引言 涉及教学仪器的选购或研制,更涉及许多新的实 验现象的研究与分析.例如我们在1995年出版 在物理学各分支学科中,光学是近年来发展的《光学》教材中已编入了“液晶光阀”的内容 最快的,这种发展既有深刻的学术意义,又有极广在课堂上也已讲过多次,但直到1998年以前,由 的应用价值.因而,基础光学课程的改革在物理于没有买到液晶光阀,我们从未见过液晶光阀,也 学中是最迫切的.基础光学课程的改革包括课堂不知道在液晶光阀上加的电压应当是交流的.直 教学与实验教学两部分,本文重点讨论实验教学到设法买到了液晶光阀,从实验中才知道,直流驱 的改革 动电压是不可能得到清晰的图像的,这是因为当 近年来我校在光学基础实验教学改革中做光导材料上因写入光而形成一定的载流子浓度分 了一些工作,取得了初步的成果.这些改革可归布图形后,直流电压会导致载流子定向流动而堆 纳为“三减三加”减少传统光学的内容,增加现代积并扩散,使图形逐渐模糊;而且,直流会引起液 光学的内容;减少测量的对象与次数增加定性的晶与电极的电化学反应,降低器件的寿命.所以, 观察与研究;减少测量性验证性实验,增加设计性液晶光阀总是用交流电压驱动的.然而,交流驱 研究性实验.以下就这三方面作简要介绍 动电压的频率又不可太高,否则会降低器件的灵 2关于教学内容的现代化改革 敏度.因此,如何选择恰当的驱动电压频率,成了 我们新排的实验内容之一123 随着激光的出现,光学学科呈现出蓬勃发展 又如,光镊子的原理并不复杂,一般现代的光 的新局面,光学技术也得到了相应的发展.积极学书上都有介绍,用光与物质相互作用时动量守 改革实验内容,不断将科研与应用前沿的新内容恒的原理来说明会聚光能抓住微粒,也很容易 和新技术引进到光学基础实验中,是保证实验教但是当我们用自制的光镊子去抓一个各向异性的 学能不断“与时俱进”的关键.近年来,为了培养微粒(方解石碎片)时,却发现这种微粒会表现出 适应21世纪发展需要的人才,我们积极改革实验明显的方向性,即每次抓住时都会有旋转,并最终 内容,不断将光学高新技术引进到基础实验中来,固定在同一方向上.这是为什么呢?经过反复的 排出一系列新实验,受到学生欢迎这些实验包研究才明白,原来这是光与物质相互作用时角动 括∷:光通信、激光监听、ⅹ光衍射、光学薄膜的研量守恒的表现:所用的激光是线偏振光,而方解石 制、液晶光阀特性研究、光镊子等 微粒可看成一定厚度的波片,线偏振光经波片后 与课堂教学相比,实验教学的现代化改革是变成某种椭圆偏振光,从而发生角动量的改变,它 更困难的,因为它不仅涉及教学内容的改革,而且必导致微粒本身角动量的改变,从而发生旋转 收稿日期:2004-0830 作者简介:沈元华(1939-),男,浙江嘉定人,复旦大学物理学系教授,长期从事物理实验教学与研究工作 2 01995-2006 Tsinghua Tong/ang Oplical Disc Co, Ltd. All rights reserved
第 25 卷 第 4 期 2005 年 4 月 物 理 实 验 PH YSICS EXPERIMEN TA TION Vol. 25 No. 4 Apr. ,2005 收稿日期 :2004208230 作者简介 :沈元华(1939 - ) ,男 ,浙江嘉定人 ,复旦大学物理学系教授 ,长期从事物理实验教学与研究工作. 光学基础实验课程的改革 沈元华 ,马秀芳 (复旦大学 物理学系 ,上海 200433) 摘 要 :简要介绍了复旦大学物理学系在光学基础实验教学中进行的关于教学内容现代化、开设定性与半定量实验 以及增加设计性研究性实验等方面的改革. 关键词 :光学教学 ;基础实验 ;教学改革 中图分类号 : G642. 423 ; O43 文献标识码 :B 文章编号 :100524642 (2005) 0420022203 1 引 言 在物理学各分支学科中 ,光学是近年来发展 最快的 ,这种发展既有深刻的学术意义 ,又有极广 的应用价值. 因而 ,基础光学课程的改革在物理 学中是最迫切的. 基础光学课程的改革包括课堂 教学与实验教学两部分 ,本文重点讨论实验教学 的改革. 近年来 ,我校在光学基础实验教学改革中做 了一些工作 ,取得了初步的成果. 这些改革可归 纳为“三减三加”:减少传统光学的内容 ,增加现代 光学的内容 ;减少测量的对象与次数 ,增加定性的 观察与研究 ;减少测量性验证性实验 ,增加设计性 研究性实验. 以下就这三方面作简要介绍. 2 关于教学内容的现代化改革 随着激光的出现 ,光学学科呈现出蓬勃发展 的新局面 ,光学技术也得到了相应的发展. 积极 改革实验内容 ,不断将科研与应用前沿的新内容 和新技术引进到光学基础实验中 ,是保证实验教 学能不断“与时俱进”的关键. 近年来 ,为了培养 适应 21 世纪发展需要的人才 ,我们积极改革实验 内容 ,不断将光学高新技术引进到基础实验中来 , 排出一系列新实验 ,受到学生欢迎. 这些实验包 括 :光通信、激光监听、X 光衍射、光学薄膜的研 制、液晶光阀特性研究、光镊子等. 与课堂教学相比 ,实验教学的现代化改革是 更困难的 ,因为它不仅涉及教学内容的改革 ,而且 涉及教学仪器的选购或研制 ,更涉及许多新的实 验现象的研究与分析. 例如 ,我们在 1995 年出版 的《光学》教材中已编入了“液晶光阀”的内容[1 ] , 在课堂上也已讲过多次 ,但直到 1998 年以前 ,由 于没有买到液晶光阀 ,我们从未见过液晶光阀 ,也 不知道在液晶光阀上加的电压应当是交流的. 直 到设法买到了液晶光阀 ,从实验中才知道 ,直流驱 动电压是不可能得到清晰的图像的 ,这是因为当 光导材料上因写入光而形成一定的载流子浓度分 布图形后 ,直流电压会导致载流子定向流动而堆 积并扩散 ,使图形逐渐模糊 ;而且 ,直流会引起液 晶与电极的电化学反应 ,降低器件的寿命. 所以 , 液晶光阀总是用交流电压驱动的. 然而 ,交流驱 动电压的频率又不可太高 ,否则会降低器件的灵 敏度. 因此 ,如何选择恰当的驱动电压频率 ,成了 我们新排的实验内容之一[2 ,3 ] . 又如 ,光镊子的原理并不复杂 ,一般现代的光 学书上都有介绍 ,用光与物质相互作用时动量守 恒的原理来说明会聚光能抓住微粒 ,也很容易. 但是当我们用自制的光镊子去抓一个各向异性的 微粒(方解石碎片) 时 ,却发现这种微粒会表现出 明显的方向性 ,即每次抓住时都会有旋转 ,并最终 固定在同一方向上. 这是为什么呢 ? 经过反复的 研究才明白 ,原来这是光与物质相互作用时角动 量守恒的表现 :所用的激光是线偏振光 ,而方解石 微粒可看成一定厚度的波片 ,线偏振光经波片后 变成某种椭圆偏振光 ,从而发生角动量的改变 ,它 必导致微粒本身角动量的改变 ,从而发生旋转. © 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved
沈元华等光学基础实验课程的改革 了解了这一点后,用改变激光的偏振方向来控制误认为光学实验就是光学测量.他们往往只记录 微粒的方向,从而把“光镊子”变为“光螺丝刀”,又数据不记录现象;注重误差分析而忽略了对实验 成了我们新排的实验内容之一12, 现象的分析.这是不利于学生科学素质的全面提 除了排现代新内容的实验外,光学基础实验高的 的现代化还包括大量采用激光为光源、采用CCD 为了有利于训练学生观察自然现象的科学方 为探测器、采用计算机采集和处理数据等12.这法,培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能 些现代器材和手段的引入,也是光学基础实验现力,增强学生的科学洞察力和判断力,激发学生的 代化的重要组成部分 求知欲望和创新精神,我们近年来在基础光学实 当然,由于总学时数有减无增,为了要增加现验中适当减少了一些测量对象和测量次数,加入 代化的教学内容,减少其它实验在所难免为此,了一些定性与半定量性质的实验.例如,用功率 我们忍痛删除了不少传统实验,包括单色仪的定较大的氦氖激光在钢尺上反射可得到许多衍射光 标、摄谱仪的使用、感光乳胶特性的研究、瑞利干斑,原来是一个在大教室里做的演示实验我们把 涉仪等.但关于定标的思想、分光的概念、干涉仪它改为用小功率的半导体激光器在实验桌上做 的应用等还是在其它实验中体现了 通过测量这些光斑间的距离,就可以算出激光的 教学内容的现代化改革受到学生的普遍欢波长.虽然这并不是精确测量光波长的方法,只 迎.他们一致认为这些新实验拓宽了他们的视是一种半定量的测量,但其方法与工具都非常简 野,看到了光学研究的前沿,增加了做光学实验的单、物理概念又相当清晰,测量结果也很可靠.这 兴趣,提高了学习积极性 对于训练学生观察与分析物理现象的能力、加深 3关于定性与半定量光学实验 对物理光学的理解,都十分有利21 又如,“用迈克耳孙干涉仪测波长″实验,是典 许多光学测量是以光的波长来量度的,因而型的以测量为主的实验,过去要求学生读移动 是很精密的测量.但是,并不是所有光学实验都500个条纹时反射镜的移动距离,从而得到汞灯 是光学测量.实际上,不少光学实验是定性的或的波长,可达4位有效数字.实验虽精确,但内容 半定量的,即只要求看到明确的光学现象或只要相当枯燥,学生常读得头昏眼花,而实验的收获却 求很少的有效数字(例如1位有效数字)就够了.并不大.现在我们把实验要求改变为只读50条 这种实验虽然看似简单,但意义深刻.历史上许有效数字少了1位,但测量方法仍然学会了.省 多关键性的实验恰恰正是这种定性或半定量的实下的时间要求学生比较激光条纹与汞灯条纹的异 同、圆条纹与直条纹的异同、从圆条纹的长出与缩 例如,为了证明“光是一种波动”的学说,阿喇进判断两反射镜的相对位置;甚至要求学生取下 果设计了观察圆盘阴影中心有亮点的著名实验.近视眼镜(或带上远视眼镜)去观察汞灯圆条纹 显然,这是一个典型的定性实验,不必精确测量阴以判断条纹的定域等,使实验的物理内涵丰富了 影中的光强分布,只要看到阴影中心确有亮点就把学生的注意力从单纯追求测准波长引导到对迈 足以证明了菲涅耳的波动说的正确性.著名的迈克耳孙干涉仪原理的了解和对各种干涉的本质与 克耳孙莫雷实验则是个半定量实验,目的在于研特点等方面来,充实了这个传统基础实验的定性 究地球与“以太”的相对运动,其测量精度并不高,与半定量的内容2 结果也没有很多的有效数字,但却成了相对论的 重要实验基础 4关于设计性研究性实验 在某种意义上说,定性或半定量实验相当于 除了实验内容现代化和加强观察与分析以 粗调,定量实验相当于微调,而实验总是应该先粗外,实验教学方法、教学要求的改革也十分重要 调后微调的.因此,学习设计和进行定性或半定过去那种根据教材规定的步骤按部就班做实验的 量实验,是实验教学中不可缺少的环节,是素质教方式难以摆脱传统实验的框架,不能激发学生独 育的重要内容.但是在以往的光学实验教学中,立思考的兴趣和激情,不利于学生个性的发展,难 很少有这种类型的实验让学生做.以致有些学生以培养创新人才 2 C1995-2006 Tsinghua Tongfang Opical Disc Co, Ltd. All rights reserved
了解了这一点后 ,用改变激光的偏振方向来控制 微粒的方向 ,从而把“光镊子”变为“光螺丝刀”,又 成了我们新排的实验内容之一[2 ,3 ] . 除了排现代新内容的实验外 ,光学基础实验 的现代化还包括大量采用激光为光源、采用 CCD 为探测器、采用计算机采集和处理数据等[ 2 ,3 ] . 这 些现代器材和手段的引入 ,也是光学基础实验现 代化的重要组成部分. 当然 ,由于总学时数有减无增 ,为了要增加现 代化的教学内容 ,减少其它实验在所难免. 为此 , 我们忍痛删除了不少传统实验 ,包括单色仪的定 标、摄谱仪的使用、感光乳胶特性的研究、瑞利干 涉仪等. 但关于定标的思想、分光的概念、干涉仪 的应用等还是在其它实验中体现了. 教学内容的现代化改革受到学生的普遍欢 迎. 他们一致认为这些新实验拓宽了他们的视 野 ,看到了光学研究的前沿 ,增加了做光学实验的 兴趣 ,提高了学习积极性. 3 关于定性与半定量光学实验 许多光学测量是以光的波长来量度的 ,因而 是很精密的测量. 但是 ,并不是所有光学实验都 是光学测量. 实际上 ,不少光学实验是定性的或 半定量的 ,即只要求看到明确的光学现象 ,或只要 求很少的有效数字 (例如 1 位有效数字) 就够了. 这种实验虽然看似简单 ,但意义深刻. 历史上许 多关键性的实验恰恰正是这种定性或半定量的实 验. 例如 ,为了证明“光是一种波动”的学说 ,阿喇 果设计了观察圆盘阴影中心有亮点的著名实验. 显然 ,这是一个典型的定性实验 ,不必精确测量阴 影中的光强分布 ,只要看到阴影中心确有亮点就 足以证明了菲涅耳的波动说的正确性. 著名的迈 克耳孙2莫雷实验则是个半定量实验 ,目的在于研 究地球与“以太”的相对运动 ,其测量精度并不高 , 结果也没有很多的有效数字 ,但却成了相对论的 重要实验基础. 在某种意义上说 ,定性或半定量实验相当于 粗调 ,定量实验相当于微调 ,而实验总是应该先粗 调后微调的. 因此 ,学习设计和进行定性或半定 量实验 ,是实验教学中不可缺少的环节 ,是素质教 育的重要内容. 但是在以往的光学实验教学中 , 很少有这种类型的实验让学生做. 以致有些学生 误认为光学实验就是光学测量. 他们往往只记录 数据不记录现象 ;注重误差分析而忽略了对实验 现象的分析. 这是不利于学生科学素质的全面提 高的. 为了有利于训练学生观察自然现象的科学方 法 ,培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能 力 ,增强学生的科学洞察力和判断力 ,激发学生的 求知欲望和创新精神 ,我们近年来在基础光学实 验中适当减少了一些测量对象和测量次数 ,加入 了一些定性与半定量性质的实验. 例如 ,用功率 较大的氦氖激光在钢尺上反射可得到许多衍射光 斑 ,原来是一个在大教室里做的演示实验 ,我们把 它改为用小功率的半导体激光器在实验桌上做 , 通过测量这些光斑间的距离 ,就可以算出激光的 波长. 虽然这并不是精确测量光波长的方法 ,只 是一种半定量的测量 ,但其方法与工具都非常简 单、物理概念又相当清晰 ,测量结果也很可靠. 这 对于训练学生观察与分析物理现象的能力、加深 对物理光学的理解 ,都十分有利[2 ] . 又如“, 用迈克耳孙干涉仪测波长”实验 ,是典 型的以测量为主的实验 ,过去要求学生读移动 500 个条纹时反射镜的移动距离 ,从而得到汞灯 的波长 ,可达 4 位有效数字. 实验虽精确 ,但内容 相当枯燥 ,学生常读得头昏眼花 ,而实验的收获却 并不大. 现在我们把实验要求改变为只读 50 条 , 有效数字少了 1 位 ,但测量方法仍然学会了. 省 下的时间要求学生比较激光条纹与汞灯条纹的异 同、圆条纹与直条纹的异同、从圆条纹的长出与缩 进判断两反射镜的相对位置 ;甚至要求学生取下 近视眼镜(或带上远视眼镜) 去观察汞灯圆条纹 , 以判断条纹的定域等 ,使实验的物理内涵丰富了 , 把学生的注意力从单纯追求测准波长引导到对迈 克耳孙干涉仪原理的了解和对各种干涉的本质与 特点等方面来 ,充实了这个传统基础实验的定性 与半定量的内容[2 ] . 4 关于设计性研究性实验 除了实验内容现代化和加强观察与分析以 外 ,实验教学方法、教学要求的改革也十分重要. 过去那种根据教材规定的步骤按部就班做实验的 方式难以摆脱传统实验的框架 ,不能激发学生独 立思考的兴趣和激情 ,不利于学生个性的发展 ,难 以培养创新人才. 第 4 期 沈元华 ,等 :光学基础实验课程的改革 32 © 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved
物理实验 第25卷 近年来,我们以培养创新人才为目的进行了下降.但是,深入观察的结果发现并非如此:当双 教学方法的改革,主要是开设了一系列设计性研棱镜两翼明显不均匀照亮时,干涉条纹依然清晰 究性光学实验所谓设计性研究性实验,是一种那么,“均匀照亮”的意义何在呢?作为深入研究 让学生有更多的独立自主,对实验方法进行设计、的内容,我们让学生作了一学期的设计性研究性 对实验结果进行研究的实验.与传统的测量性、实验閏,他们自己设想研究方案、设计实验过程、 验证性实验相比,它更有利于培养学生的开拓精提出各种假设并进行验证,最后终于从理论上推 神和创新能力.对一、二、三年级学生分别采用不导出,只要均匀照亮双棱镜棱脊附近约2mm就 同的教学方法所实施的光学设计性、研究性实验足够了,完全不必全面均匀照亮两翼;并且用自己 使光学实验面貌焕然一新.学生不仅不再“怕”做设计的实验,令人信服的证明了上述推导的正确 光学实验,而且主动要求多做这类实验,甚至愿意有关论文己在《物理实验》杂志发表 自费买“实验票”做实验.他们所做的实验确实获 更新的实验内容如激光测温,这是一个国际 得了不少创新结果,近6年来,我校本科生经设计前沿的研究课题.我校的本科生在设计性研究性 性研究性光学实验共写出学术论文30余篇,其中实验中用计算机技术与CCD技术相结合,解决了 12篇已正式发表,还有许多论文虽然没有发表,激光测温中长期未解决的条纹自动读数问题和转 但学生通过写论文、宣读论文和答辩,也受到了较动基板的测温问题.有关论文一篇被E收录, 全面的训练.我们感到,这一类实验确实有利于 篇获2002年全国“挑战杯”一等奖161 提高学生发现问题分析问题和解决问题的能力,5结束语 有利于培养他们的创新精神 例如,“光学薄膜的镀制”实验原来只限于镀 我们在基础光学实验中删除了过时的实验 1块高反膜,现在作为设计性研究性实验,可以由精简了过多的测量与验证增加了现代内容注重 学生自己设计各种多层介质膜,包括宽带增透膜、了定性的观察与分析并让学生自己设计和研究 窄带滤光膜、偏振分光膜、彩色透光膜等,并可以这样的改革深受学生的普遍欢迎,使过去被视为 镀完后进行各种性能的测量,如不符合要求,则研既伤眼睛又枯燥乏味的光学基础实验,变成了兴 究原因,改进工艺,重新再镀.这样,学生就有了趣盎然、富有挑战性的课程 类似于从事科研工作的经历,实际工作能力显著 提高1 参考文献 又如,显微镜和望远镜是常用的光学仪器,它[]章志鸣,沈元华,陈惠芬.光学[M.北京高等教 们的原理、结构都是学生早已熟悉的,但有许多实 育出版社,1995 际问题却往往并不清楚.如物镜与目镜如何选择2]沈元华,陆申龙基础物理实验[M].北京:高等教 与搭配?镜筒长度如何确定?放大倍数受哪些具 育出版社,2003 体条件的制约?怎样测量实际放大倍数?……我131沈元华设计性研究性物理实验教程[M]上海 复旦大学出版社,2004 们以“显微镜和望远镜的组装”为题开设了设计性(41周亚俊等,关于“双棱镜必须均匀照亮”的深入探 研究性实验,让学生在实际设计和安装1台显微 讨[]」.物理实验2003,23(7):46~47 镜或望远镜的过程中,受到科学研究工作方面的[s]FEYe,etal. Automation of Temperature Meas" 训练,得到学生的普遍欢迎 rement by Laser J]. SPIE, 1998, 3 558:87-92 再如,“双棱镜测波长”是一个很传统的光学[6]陆思渊,等.旋转基板的激光测温卩J].光学仪器 实验,在调光路时,一般都要求使入射光均匀照亮 2000,2(3):3~7 双棱镜的两翼.为什么一定要均匀照亮?不均匀[7]沈元华.设计性研究性物理实验介绍[]物理实 照亮又会有什么结果呢?一般都认为不均匀照亮 验,2004,24(2):33~37 则2束相干光强度不等,干涉条纹的对比度就会 (下转第31页) 2 01995-2006 Tsinghua Tong/ang Oplical Disc Co, Ltd. All rights reserved
近年来 ,我们以培养创新人才为目的进行了 教学方法的改革 ,主要是开设了一系列设计性研 究性光学实验. 所谓设计性研究性实验 ,是一种 让学生有更多的独立自主 ,对实验方法进行设计、 对实验结果进行研究的实验. 与传统的测量性、 验证性实验相比 ,它更有利于培养学生的开拓精 神和创新能力. 对一、二、三年级学生分别采用不 同的教学方法所实施的光学设计性、研究性实验 使光学实验面貌焕然一新. 学生不仅不再“怕”做 光学实验 ,而且主动要求多做这类实验 ,甚至愿意 自费买“实验票”做实验. 他们所做的实验确实获 得了不少创新结果 ,近 6 年来 ,我校本科生经设计 性研究性光学实验共写出学术论文 30 余篇 ,其中 12 篇已正式发表 ,还有许多论文虽然没有发表 , 但学生通过写论文、宣读论文和答辩 ,也受到了较 全面的训练. 我们感到 ,这一类实验确实有利于 提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力 , 有利于培养他们的创新精神. 例如“, 光学薄膜的镀制”实验原来只限于镀 1 块高反膜 ,现在作为设计性研究性实验 ,可以由 学生自己设计各种多层介质膜 ,包括宽带增透膜、 窄带滤光膜、偏振分光膜、彩色透光膜等 ,并可以 镀完后进行各种性能的测量 ,如不符合要求 ,则研 究原因 ,改进工艺 ,重新再镀. 这样 ,学生就有了 类似于从事科研工作的经历 ,实际工作能力显著 提高[ 3 ] . 又如 ,显微镜和望远镜是常用的光学仪器 ,它 们的原理、结构都是学生早已熟悉的 ,但有许多实 际问题却往往并不清楚. 如物镜与目镜如何选择 与搭配 ? 镜筒长度如何确定 ? 放大倍数受哪些具 体条件的制约 ? 怎样测量实际放大倍数 ? ……我 们以“显微镜和望远镜的组装”为题开设了设计性 研究性实验 ,让学生在实际设计和安装 1 台显微 镜或望远镜的过程中 ,受到科学研究工作方面的 训练 ,得到学生的普遍欢迎[3 ] . 再如“, 双棱镜测波长”是一个很传统的光学 实验 ,在调光路时 ,一般都要求使入射光均匀照亮 双棱镜的两翼. 为什么一定要均匀照亮 ? 不均匀 照亮又会有什么结果呢 ? 一般都认为不均匀照亮 则 2 束相干光强度不等 ,干涉条纹的对比度就会 下降. 但是 ,深入观察的结果发现并非如此 :当双 棱镜两翼明显不均匀照亮时 ,干涉条纹依然清晰. 那么“, 均匀照亮”的意义何在呢 ? 作为深入研究 的内容 ,我们让学生作了一学期的设计性研究性 实验[3 ] . 他们自己设想研究方案、设计实验过程、 提出各种假设并进行验证 ,最后终于从理论上推 导出 ,只要均匀照亮双棱镜棱脊附近约 2 mm 就 足够了 ,完全不必全面均匀照亮两翼 ;并且用自己 设计的实验 ,令人信服的证明了上述推导的正确. 有关论文[ 4 ]已在《物理实验》杂志发表. 更新的实验内容如激光测温 ,这是一个国际 前沿的研究课题. 我校的本科生在设计性研究性 实验中用计算机技术与 CCD 技术相结合 ,解决了 激光测温中长期未解决的条纹自动读数问题和转 动基板的测温问题. 有关论文一篇被 EI 收录[5 ] , 一篇获 2002 年全国“挑战杯”一等奖[6 ] . 5 结束语 我们在基础光学实验中删除了过时的实验、 精简了过多的测量与验证 ,增加了现代内容、注重 了定性的观察与分析并让学生自己设计和研究. 这样的改革深受学生的普遍欢迎 ,使过去被视为 既伤眼睛又枯燥乏味的光学基础实验 ,变成了兴 趣盎然、富有挑战性的课程. 参考文献 : [1 ] 章志鸣 ,沈元华 ,陈惠芬. 光学[ M ]. 北京 :高等教 育出版社 ,1995. [2 ] 沈元华 ,陆申龙. 基础物理实验[ M ]. 北京 :高等教 育出版社 ,2003. [3 ] 沈元华. 设计性研究性物理实验教程[ M ]. 上海 : 复旦大学出版社 ,2004. [4 ] 周亚俊 ,等. 关于“双棱镜必须均匀照亮”的深入探 讨[J ]. 物理实验 ,2003 ,23 (7) :46～47. [5 ] FEI Yue , et al. Automation of Temperature Meas2 urement by Laser [J ]. SPIE , 1998 ,3 558 : 87～92. [6 ] 陆思渊 ,等. 旋转基板的激光测温[J ]. 光学仪器 , 2000 ,22 (3) :3～7. [7 ] 沈元华. 设计性、研究性物理实验介绍[J ]. 物理实 验 ,2004 ,24 (2) :33～37. (下转第 31 页) 42 物 理 实 验 第 25 卷 © 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved
4 沈金林:浅谈物理原理对物理实验的指导作用 的探索创新能力 1996.79. 参考文献: [3]项红专.实验方法教育的内容体系和实施途径[J] 物理实验,2004,24(6):30~32 1]罗星凯。中学物理疑难实验专题研究[M],桂林:[4]靳建设.基于新课程观下的高中物理实验教学目标 广西师范大学出版社,1998.2 分类研究[].物理实验,2004,24(8):20~22 [2]陶洪.物理实验论[M].南宁:广西教育出版社 Guiding effect of physical principles to physics experiments Shen Jilin Pinghu Middle School, Pinghu 3 14200, China) Abstract: The experiment principle is the core of the physics experiment. Through analyzing the cases, it is indicated that correct understanding of the experimental principles forms the base of the scientific quality of experiments; deep understanding of experimental principles is the key to breaking through the experimental difficulties; mastering experimental principles is the prerequisite for catching the designs of experiments; excavating the intension of experimental principals is the starting point of creative teaching design Key words physics experiment; experimental principle; guiding effect (上接第24页) Reform of optic general experiment teaching SHEN Yuar hua, MA Xiurfang ( Department of Physics, Fudan University, Shanghai 200433, China Abstract The reforms of optic general experiment teaching in Department of Physics of Fudan U- iversity are introduced, including modernizing the teaching content, introducing the qualitative and semiquantitative experiments and taking the design and research experiment Key words: optics teaching; general experiment; teaching reform (上接第27页) Exploration and practice on innovative education in physics ex periments LI Chao-rui, wU Shem shang (Department of Physics, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510275, China) Abstract: An innovative teaching approach is proposed to meet the requirements of development of physics and training of multiple talents. a bove all the course contents of physics experiments is re- formed. It is pointed that establishment of experimental physics teaching laboratory is the key piont and equip ment optimization will meet the demand of excellent st udent s and excellent training. A series of concrete means are put into practice to realize" happy experiment", such as"special topic four weeks. Innovatice is emphasized, and that the activity of science practice and technolo gy initiative Key words: physics experiment; innovative education; talent training 2 01995-2006 Tsinghua Tong/ang Oplical Disc Co, Ltd. All rights reserved
的探索创新能力. 参考文献 : [1 ] 罗星凯. 中学物理疑难实验专题研究[ M ]. 桂林 : 广西师范大学出版社 ,1998. 2. [2 ] 陶洪. 物理实验论 [ M ]. 南宁 :广西教育出版社 , 1996. 79. [3 ] 项红专. 实验方法教育的内容体系和实施途径[J ]. 物理实验 ,2004 ,24 (6) :30～32. [4 ] 靳建设. 基于新课程观下的高中物理实验教学目标 分类研究[J ]. 物理实验 ,2004 ,24 (8) :20～22. Guiding effect of physical principles to physics experiments SH EN Jin2lin (Pinghu Middle School , Pinghu 314200 , China) Abstract : The experiment principle is t he core of the p hysics experiment. Through analyzing t he cases , it is indicated t hat correct understanding of t he experimental principles forms t he base of t he scientific quality of experiments; deep understanding of experimental principles is the key to breaking t hrough t he experimental difficulties; mastering experimental principles is t he prerequisite for catching t he designs of experiments; excavating t he intension of experimental principals is the starting point of creative teaching designs. Key words : p hysics experiment ; experimental principle ; guiding effect (上接第 24 页) Reform of optic general experiment teaching SH EN Yuan2hua , MA Xiu2fang (Department of Physics , Fudan University , Shanghai 200433 , China) Abstract : The reforms of optic general experiment teaching in Department of Physics of Fudan U2 niversity are introduced , including modernizing t he teaching content , introducing t he qualitative and semi2quantitative experiments and taking t he design and research experiments. Key words : optics teaching ; general experiment ; teaching reform (上接第 27 页) Exploration and practice on innovative education in physics experiments L I Chao2rui , WU Shen2shang (Department of Physics , Sun Yat2sen University , Guangzhou 510275 , China) Abstract : An innovative teaching approach is proposed to meet the requirements of development of p hysics and training of multiple talents. Above all the course contents of p hysics experiments is re2 formed. It is pointed that establishment of experimental p hysics teaching laboratory is the key piont and equipment optimization will meet the demand of excellent st udents and excellent training. A series of concrete means are p ut into practice to realize“happy experiment”, such as“special topic four weeks”. Innovatice is emp hasized , and that t he activity of science p ractice and technology initiative. Key words : p hysics experiment ; innovative education ; talent training 第 4 期 沈金林 :浅谈物理原理对物理实验的指导作用 13 © 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved
