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国家级实验教学示范中心(建设单位)验收自评报告

1.概况

复旦大学物理教学实验中心(以下简称实验中心)2007年获批国家级实验教学示范中心建设单位。在六年建设期间,共获批3门国家级精品课程和3门上海市级精品课程:“大学物理实验”(国家级,2008年)、“文科物理(理论和实验)”(国家级与上海市级,2009年)、“近代物理实验”( 国家级与上海市级,2010年),“医学物理与实验”(上海市级,2012年)。

实验中心始建于1952年,1998年由原普通物理实验室、近代物理实验室和演示物理实验室合并成立了物理教学实验中心,并成为为国家基础科学人才(理科)培养基地—复旦大学物理学基地一部分。

2007年以来,学校在师资队伍建设、教学用房、经费投入等方面给予了更大力度的支持。学校于2007年、2012年先后聘请中科大前副校长张新夷教授和本校前副校长周鲁卫教授任实验中心主任。2008年划拨500万元“985”二期建设经费用于物理实验课程建设,“985”三期建设中又将投入300万元经费;2008年和2010年分别调拨420平方米和220平方米实验室扩大实验教学用房。

实验中心遵循“以学生为本”的教育理念,加强了对本科生进行科学方法和科学思维的训练,使实验教学体系在“知识、能力、科学素养”培养上进一步优化。在加强基础训练的前提下,实验中心着力建设与现代物理学发展中的新技术、新现象、新材料和新应用(“四新”)相关的教学实验,充实近代物理实验的教学,并带动其它实验课程的建设。随着为医学类专业学生开设“医学物理实验”专业选修课,以及开设“物理演示实验拓展”、“机械设计和加工基础”等新课程,层次分明、衔接合理的实验课程体系更趋完整。

为了能使学生积极投入到实验教学改革中来,新建了实验中心网站,采用灵活、高效和互动性极强的维基系统,打破了传统教学在时间和空间上的限制。实验中心还采取了理论教学与实验教学相结合的新举措,聘请从事前沿科学研究的教授上实验课,并加快人才引进的步伐,通过学习型教师队伍建设,逐步形成一支由实验专职教师和兼职教师相结合的高水平实验教师队伍。

实验室教师敬业爱岗、默默奉献实验教学的热情已结出丰硕成果:加上2006年获批的“设计性研究性物理实验”上海市精品课程,目前已有3门国家级和4门上海市级精品课程。每年都有教师获得各级奖项。实验中心于2010年被命名为“上海市教育系统文明班组”,2011年获“上海市教育先锋号”荣誉称号。

“手脑并用、全面训练、夯实基础、勇于创新”,实验中心将继续依托物理系高水平的科研团队,把理论教学、科学研究与实验教学有机地结合,努力把实验中心建成训练本科生基本实验技能和全面科学素养的基地。

2.学校支持政策和措施

实验中心的建设和发展一直得到学校各方面的大力支持。

实验室的初建和随后的发展得到王福山、周同庆、卢鹤绂、谢希德等物理系老前辈的关心和支持,六十年前院系调整后的第一任实验教研组长就是著名的一级教授周同庆先生(后来成为物理系第一位中国科学院学部委员)。2007年以来,学校还相继聘请张新夷教授和周鲁卫教授担任实验中心主任,全面主持实验中心的工作。历任中心领导高瞻远瞩的教学理念和全身心投入的工作热情使实验中心始终处于高速发展的轨道上。物理系为了促进教学与科研的良性互动,每学期安排不少于两位科研教师执教高年级物理实验课程,并参与新实验建设。

学校在教学用房、经费投入等方面的大力支持打破了实验教学发展的瓶颈。在“985”工程建设中先后划拨500万元(2008年)和300万元(2012年)经费用于物理实验课程建设;而2008年和2010年两次调拨实验用房(420平方米和220平方米)为改善实验教学条件和开设新的实验教学课程提供了可能。作为支持实验教学的一种措施,学校还为实验中心从校外申请获得的教学研究项目、获批的精品课程建设提供配套经费。

为了理清当时的实验教学发展中存在的问题、把握国内外实验教学发展的新趋势,物理系于2008年初邀请来自北京大学的吴思诚、清华大学的朱鹤年、中国科技大学的霍剑青和南京大学的周进四位国内实验教学界的名师和全体实验中心教师一起召开实验教学发展评估会,确定实验中心在之后一段时间的发展思路。此后,学校每年还聘请已退休的资深实验教师担任教学督导,细抠实验教学各个环节中的瑕疵,并一对一地指导年轻教师提高教学水平。 为支持物理教学实验中心尽力缩小教学实验室与科研实验室差别的努力,学校将有关科研实验室的五台(套)原价100余万元的闲置科研设备调拨给实验中心,用于开发新型教学实验,这使得学生在教学实验室里有了接触大型科研设备的机会,他们不仅熟悉了基于超高真空分子束外延、光电子能谱等先进科研设备的操作和维护,借此,学生的科研和动手能力也得到了很好的锻炼。

学校在各类本科生科研训练计划的立项、审批等环节适度向物理教学实验中心老师指导的项目倾斜。自示范中心建设单位获批以后,由实验中心教师指导的本科生科研训练项目数逐年增加。如2012年5月立项的,复旦大学迄今支持力度最大的本科生科研训练“登辉计划”的六个项目中有三个来自物理教学实验中心。

学校还为实验中心建设基于wiki的实验教学网站提供硬件和技术支持。该网站内容丰富且随时更新,师生互动讨论活跃,深受同学们欢迎。学期中每日平均访问量超过1万次。

3. 条件与环境

实验中心现有实验用房2870平方米,其中教学实验室48间共2310平方米,教师办公室6间共240平方米,仓库、车间、实验准备室等9间共320平方米。2011年与上海纽迈公司合作建立了“核磁共振成像实验室”,自主建立了“微波实验室”。

中心现有仪器设备2050台套,总价值2100万元。其中价值100万元以上的贵重仪器4台套,10万至100万元的仪器23台套。为方便学生在实验过程中的数据处理及物理实验教学信息查询,所有48间实验室都配置了电脑和网络,并且各个实验室无线上网全覆盖.

中心每年接待全校39个专业的学生超过2400人次,总学时数15万人时。

4. 实验队伍

实验中心历任领导清楚地认识到:实验教学水平的持续提高,教师队伍建设是关键。获批示范中心建设单位以来,学习型教学团队建设一直处在实验中心各项工作的首要位置。

实验中心坚持内部组织多种形式的教学研讨活动,每周一次、全中心教师都参与的午间教学研讨会——Lunch Seminar。该研讨会迄今已是第十学期了,由实验中心教师轮流主持:除了讨论日常教学中的问题,交流各自指导实验课程、参观考察、参加各类实验教学研讨会的心得,也深入研讨课程发展和新实验建设的思路;还邀请国内外来访学者介绍实验物理学研究的前沿进展,邀请实验教师介绍国内外知名高校的实验教学理念和措施。此外,实验中心还要求每门实验课程的教学团队不定期地交流、研讨各自实验课程的发展规划和教学实践,群策群力建设分层次实验课程体系、互学互助提高实验指导水平和课程教学质量。

实验中心还积极组织教师赴美、欧、日等海外近二十所著名高校和国内二十余所知名高校的教学实验室考察,学习先进的教学理念、管理措施和教学实验项目。获批示范中心建设单位以来,实验中心参加国内各类教学研讨会、培训会的教师在百余人次,2012年暑假还组织教师、学生参加美国近代物理实验协会组织的高年级物理实验指导专题研讨会及美国物理教师协会组织的夏季年会。这些交流、研讨活动实实在在地拓宽了中心教师的专业视野,对国内外实验教学的发展状况和趋势有了更清楚的认识,也提升了自己的教学水平、拓宽了建设新实验的思路。

实验中心每学期都积极聘请长江学者、杰出青年科学家等一线科研教师执教高年级实验课程并参与新实验建设,这已成为物理系日常教学工作安排的常态化举措。科研教师的积极参与让学生在教学实验室能够接触到更多前沿研究内容和研究生学习般的“研究指导”,在教学实验室内接受科研教师更多启发式讨论后,学生对实验课程的学习兴趣有了很大提高,也能更好地领略经典实验中的物理思想、实验方法的美。

为了使教师队伍的整体水平不断提高,实验中心鼓励青年教师在职攻读博士学位。2007年起,已有一位教师获得博士学位,另有三位教师在读。中心教师还积极参与课题组的研究工作,在课题组的支持下,将前沿研究中的新方法移植到实验教学中,还将科研新成果建设成新的教学实验项目。

为了提高中心教师讲授实验绪论课的水平,中心主任在听了所有教师讲授的绪论课后,组织,点评各位教师的优点、不足,研讨改进、提高的方法。实验中心还组织专题研讨、培训,努力提高中心教师组织实验讨论课的能力,写作实验报告和科学论文的能力。

5. 信息化平台建设与利用

自2007年5月以来,复旦大学物理实验教学中心基于维基(Wiki)系统的实验教学网站的建设已经实践了整整五年。在这段时间里,承蒙复旦大学物理系和物理实验教学中心领导的大力支持;特别是使用和维护本网站的广大师生的持续快速更新,本网站在实验课程建设上面以及对于实验教学的应用和推广等方面取得了一些成绩。

截至2012年9月,网站在5年的时间里已经拥有10000多名注册用户,页面总点击量1345万余次,学期中平均日访问量超过1万次。网站已拥有3000多个页面,每天新增和更新的页面数平均5-10个;可供下载的相关文件、资料数超过10000个。远在海外的用户也积极参加网上讨论。

实验教学网站的教学应用创新是各门实验课程教学的重要组成部分,在近年来网络信息技术普遍应用在教学的各方面的背景下,实验教学网站承担了以下几个方面的创新性工作:

  1. 教学信息的管理和发布;
  2. 课程内容介绍及教材讲义下载;
  3. 学生的选课及教学安排;
  4. 师生互动及学生提问答疑;
  5. 实验资源(如实验教师、实验教室及实验设备)的管理;
  6. 新建实验和进行中的实验项目的管理等。

除以上的6项工作以外,网站还承担了以下几方面的开创性工作:

  1. 作为全国性的大型会议的组织网站(至今为止成功举办了7次250人以上的研讨会议);
  2. 作为国家级示范中心的申报网站;
  3. 作为国家级精品课程的申报网站;
  4. 网站提供了我中心一些公共事务信息交流的一个平台,如物资/经费项目申报管理、每周报告会的安排,会议室的预约等等。

以上内容已经陆续开展了多年,建设及管理成本较低,目前反映良好。

6. 实验教学及效果(1500字以内)

实验中心承担全校27个专业的物理实验课程,每年选课人数2400余名学生,实验人时数每年约15万人时。中心遵循以人为本,学生为主体的教育理念,本着“厚基础、宽口径、重能力、求创新”的办学指导思想,将大学物理实验课程建设成一门由多个实验教学平台组成的完整而先进的实验教学体系,特别强调对本科生进行基本实验技能、科学方法和科学思维的训练,使实验内容体系在“知识、能力、科学素养”培养上进一步优化。为此,中心对原有的教学体系作了重大调整,针对不同年级、不同专业的学生,构建了“基础型—综合型—研究型实验教学”渐次推进、相互衔接的教学内容体系——低年级的实验课程以激发学生学习兴趣和训练基本实验技能为目的;高年级课程则以全方位的科研模拟训练或自主实验为主,进行创造力培养,以提升学生综合素质,真正实现个性化培养目标。

新课程体系在以下三个层面各有特色和侧重:

  1. 基础型实验教学。强化基本实验技能的训练,激发兴趣,体会用最简单的仪器和设备,发现最根本、最纯粹的科学概念,以 “物理学中最美的十大经典实验”为基础,使基础型实验教学的主题更加明确。
  2. 综合型实验教学。以“普通物理实验”和“设计性研究性物理实验”为主,全面提高实验技能及分析问题和解决问题的能力。注重实验的全过程:文献查阅、实验方案设计、设备搭建和改进、数据分析、演讲和论文写作。
  3. 研究型实验教学。让学生学习和体会用实验方法研究物理现象和规律,进而建立新的物理概念的整个过程。采用模拟科研的方式进行实验教学;实施个性化的实验教学,形成良好的科学素养和科学研究的协作精神。将前沿科研项目中成熟的实验方法引入到实验教学,建设高水平的“近代物理实验”课程。

在完善新实验教学体系的同时,为了更好的深化高等学校本科生教学质量与教学改革工程,我们于2010年前后开始了以上好绪论课为起点的新一轮实验教学改革。多次召开教学讨论会,明确各个层次实验教学的目标;实验中心骨干教师上绪论课,教师之间互相听课;实验中心主任做教学笔记,并给每位任课教师提出整改意见;每位任课教师写实验报告,教师之间互相批改实验报告等等。这些措施的实施无一不推动着我们进一步提高教学质量。基础物理实验课在第9周安排讨论课,使得学生有机会思考物理实验中的物理问题,这也对教师的提出可更高的要求,督促教师更深入思考。我们在教学改革也更严格进行助教培训和考核,同时提高合格助教待遇。在示范中心的建设过程中,我们的教学取得了长足的进展,在成为示范中心建设单位以来的三年多时间里,实验中心一年一个飞跃,先后收获大学物理实验、文科物理(理论和实验)、近代物理实验等3门国家精品课程荣誉称号。2012年,医学物理与实验又获批了上海市精品课程。

7. 建设成效与示范辐射(1500)

在示范中心建设过程中,我们建设了新的实验课程体系,并又开始了新一轮的实验教学改革。我们积极与兄弟院校交流,传播新的教学理念,积极发挥应有的示范作用:

  1. 承办全国性教学研讨会:2008年承办第五届全国高等物理实验教学研讨会;2012年发起并承办近代物理实验教学研讨会。我实验中心教师积极总结在物理教学中的创新和实践,踊跃参会并作会议报告。比如在第五届全国高等物理实验教学研讨会上的报告《大学物理实验课程中的一些误区及改革》,在报告后便引起强烈的兴趣和积极的讨论。
  2. 发表教学论文:将实验教学经验、新的实验成果与大家共享。近年来,发表文章70余篇。
  3. 实验教师积极参加国内外的各种物理实验会议:与参会的同行们交流经验,不少教师还在会上作学术交流报告。比如,2012年我实验中心教师参加美国的近代物理实验教学研讨会和美国物理教师年会,并在会上作了口头报告和张贴海报。了解国外实验教学的同时,也让国外同行了解国内实验教学现状。
  4. 建立基于wiki体系的全开放的实验教学网站:网络实现真正的全开放,实验所开设的所有实验均可以在网站上找到。为了让更多了同行了解我们的网站,我们在《物理》杂志上了发表了总结我实验中心网站建设经验的《维基(Wiki)网站在物理实验教学中的作用》一文,更是引起不少兄弟学校专程到我校取经。
  5. 接待兄弟院校参观交流:每年都有约有十几个院校的教师来我实验中心参观。比如为了让兄弟院校更深入的了解我们实验中心,中山大学的实验教师来我校参观时还参加了我们每周一次的午间研讨会。在双方的交流中,既带来了兄弟院校的宝贵经验,也将复旦大学在物理实验教学的经验与成果带到了各地。

8. 特色

复旦大学物理教学实验中心, 致力于培育全校学生动手能力与科研素养,每年有近3000名学子走进这里,来尽享实验的乐趣与思维的舞动。在近60年的发展历史中,它塑造了厚重的品质,随着时代的发展,不断创新的理念又给予了我们蓬勃向上的生命力。坚持“以学生为本”是我们始终如一的教育理念。既有厚重基础,又注重创新,两者均衡结合。“要对得起学生”是我们的口头禅,这一既朴素又深邃的理念,是课程体系改革的出发点,也是改进教学实践的落脚点。

目前中心建设的实验教学体系可概括为“一个核心,三个层面”,即以培养学生实践创新能力为核心,由“基础型实验教学—综合型实验教学—研究型实验教学”三个层面,既分层次又相互衔接的实验教学新体系。自2007年被批准成为“国家级实验教学示范中心建设单位”的这几年里,我们以先进的理念为引导,不拘泥于形式、讲究实效的各项举措,形成了显明的复旦特色:

  1. 建立了一个从低到高、从基础到前沿、从传授知识到培养综合能力,逐渐提高的近代物理实验教学课程体系,注重学生知识、能力和素质的全面培养。
  2. 加强基础训练的前提下,开设物理学现代发展中的“新技术、新现象、新材料、新应用”相关的教学实验。
  3. 科研教师参与实验教学,在教学中加入科研元素;采用多种形式的师生互动,引进多元化教学;给学生更多自由探索的可能,满足学生求知和创新的欲望。

9. 存在不足及改进方案

我们在各门课程的建设上还存在一些不足,主要存在于课程设计、人力资源和实验室空间等几个方面:

一、 各门课程的进一步发展需要处理好和平衡以下几个辩证关系:

  1. 鼓励学生创新与强化基本训练
  2. 引进新内容与课程本身的系统性
  3. 学生自主探索与加强教师引导

二、 由于新开设多门课程,以及一些有经验的老教师退休,需要补充师资力量,青年教师队伍和实验技术人员的队伍相对薄弱,在日常教学和改革发展中的作用有待加强。未来在队伍建设中继续做好以下几点:

  1. 鼓励有条件的青年教师在职攻读博士学位,现已有5名青年教师正式成为在职研究生;
  2. 在加强年轻教师学习和培训的同时,大力提倡“教授上实验课”,请科研教师来中心带实验课,不仅丰富了实验课的内容,拓展了学生的视野,还有机地加强了实验和理论教学的联系。争取做到每学期有2-3位科研教师参与实验教学成为常态化;
  3. 坚持举行每周一次固定时间的实验教学研讨会,每位教师每学期平均要在研讨会上作一次报告;
  4. 通过中心网站以及不定期的工作会议对实验中心的事务进行有效的管理;

三、 在实验中心大力发展的近几年里,由于增开多门实验课程,导致实验室面积需求大幅上升,但是实验室面积尚未得到有效解决,所以导致各个实验室分列于各处,较为困难。现在学校正在江湾建设理化大楼,理科科研实验室将整体搬迁,这将会为我校的本科教育腾出较大的空间。在未来这几年里,通过学校领导进行资源规划,有望解决我们的教学实验室用房问题。

10.学校意见

复旦大学物理教学实验中心自从获批国家级实验教学示范中心建设单位以来,坚持以学生为本,把提高实验课程的教学质量作为各项工作的首要目标,不断革新教学理念,更新教学内容,创新教学手段,以学习型教师队伍建设为抓手,促进实验中心各项工作的全面发展。

经过物理教学实验中心全体教师多年的努力,他们现已取得了国内物理实验教学界普遍认可的令人可喜的成绩,在国际上的声誉也在逐渐提升之中。

本自评报告清楚地反映了物理教学实验中心近几年的工作状况和教学成果,也对自身发展中存在的问题有清醒的认识,对将来的发展也有合理、可行的规划。

复旦大学建议物理教学实验中心通过此次国家级实验教学示范中心(建设单位)验收,并将在今后继续大力支持该中心的各项工作。