南科課程 | 點(diǎn)我!一起上物理實(shí)驗(yàn)課

南方科技大學(xué)
2021-10-26 19:40:03 文/楊智淵 圖/白鵬宇
【編者的話】
大學(xué)的課堂,世界之大在這里徐徐展開,思想之美在這里碰撞升華!澳峡普n程”專欄,帶你走進(jìn)南科大的課堂,與師生們一同探索專業(yè)知識(shí),展開前沿思考。本期“南科課程”,讓我們一同走近基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)。
在南科大有一門省級(jí)線上線下混合式一流課程,包括21個(gè)實(shí)驗(yàn)和14個(gè)課題,是本科生進(jìn)入大學(xué)后第一門科學(xué)實(shí)驗(yàn)課程,也是全體本科生的必修公共基礎(chǔ)課程,這就是
《基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)》
下面,讓我們走進(jìn)這門課程,看看這門課程的打開方式是怎樣的吧!
這個(gè)實(shí)驗(yàn)課程讓我體會(huì)到了要成為一名合格的科研工作者所需的嚴(yán)謹(jǐn)、堅(jiān)持的精神。
——白祥龍同學(xué)
《基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)》課程共64學(xué)時(shí),由物理系物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心負(fù)責(zé)開課。課程通過21個(gè)實(shí)驗(yàn)和14個(gè)課題,讓同學(xué)們掌握科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)、基本方法和基本技巧,并接受嚴(yán)格、系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練,目的是為了培養(yǎng)同學(xué)們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維和創(chuàng)新精神,以及由理論聯(lián)系實(shí)際從而提出問題、分析問題和解決實(shí)際問題的能力,從而更好地適應(yīng)高速發(fā)展的科學(xué)技術(shù)。
▲實(shí)驗(yàn)室課堂實(shí)景圖
課程采用南科大物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心自編(何佳清、霍劍青主編)的教材。教材涵蓋了深邃的物理實(shí)驗(yàn)思想、巧妙的實(shí)驗(yàn)方法以及精湛的實(shí)驗(yàn)技術(shù)等內(nèi)容,對(duì)實(shí)驗(yàn)的闡述清晰明了,具有很強(qiáng)的可操作性。
課程教材封面
在這門課程的學(xué)習(xí)過程中,白祥龍同學(xué)從實(shí)踐中體會(huì)到了要成為一名合格的科研工作者所需的嚴(yán)謹(jǐn)、堅(jiān)持的精神,“我們?cè)谧鰧?shí)驗(yàn)的時(shí)候遇到過數(shù)據(jù)誤差較大的問題,在測(cè)完所有數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)選取不嚴(yán)謹(jǐn),沒有理論支撐。于是我們調(diào)整實(shí)驗(yàn)方案,選取多個(gè)點(diǎn),測(cè)得了多組數(shù)據(jù)。這節(jié)課讓我們懂得即使花費(fèi)很多的時(shí)間和精力也要堅(jiān)持保證科研工作的嚴(yán)謹(jǐn)性。”
在這門課程里,我學(xué)到了不少做實(shí)驗(yàn)需要具備的技巧和心態(tài),認(rèn)識(shí)到誤差和錯(cuò)誤并不可怕。
——唐婕同學(xué)
多樣性
基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)課程實(shí)驗(yàn)室硬件條件完善,涵蓋力、熱、光、電、近代物理等各方面的有代表性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。
實(shí)驗(yàn)室內(nèi)景
聲速測(cè)量
氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)
示波器原理及其應(yīng)用
測(cè)量螺線管磁場
光電效應(yīng)法測(cè)量普朗克常數(shù)
密立根油滴實(shí)驗(yàn)
氫氘光譜
熱敏電阻溫度特性測(cè)量
固體楊氏模量的測(cè)量
干涉法測(cè)微小量
……
唐婕同學(xué)在上學(xué)期的基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)課答辯結(jié)束后告訴我們“物理之前是我最不喜歡的課程之一,但其實(shí)做實(shí)驗(yàn)還是有些意思的,能學(xué)到很多知識(shí),而且我好像做實(shí)驗(yàn)還挺有天賦的。最重要的是,在這門課程里,我學(xué)到了不少做實(shí)驗(yàn)需要具備的技巧和心態(tài)。誤差和錯(cuò)誤并不可怕,可怕的是為了結(jié)果去修改數(shù)據(jù)。要相信自己的結(jié)果,不要人云亦云,不要以別人的結(jié)論為準(zhǔn),要通過實(shí)驗(yàn)和重復(fù)實(shí)驗(yàn)去證明?傊,我從一開始抱怨這個(gè)課程的無聊和繁瑣,到現(xiàn)在的適應(yīng)和收獲,也許就說明我還是挺適合做實(shí)驗(yàn)、搞科研的吧!
線上線下結(jié)合
《基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)》課程應(yīng)用現(xiàn)代教育技術(shù),建立了適合學(xué)生自主學(xué)習(xí)的豐富網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源,結(jié)合開放性、設(shè)計(jì)性教學(xué)模式,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐中產(chǎn)生了良好的教學(xué)效果。學(xué)生可以通過線上虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)提前了解實(shí)驗(yàn)原理,儀器的動(dòng)態(tài)運(yùn)行機(jī)理,并在電腦上操作設(shè)備完成實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)。
分光計(jì)實(shí)驗(yàn)
干涉法測(cè)微小量實(shí)驗(yàn)
示波器實(shí)驗(yàn)
液體表面張力系數(shù)實(shí)驗(yàn)
在開放性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中,我們小組自己搭建實(shí)驗(yàn)裝置,和老師探討改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),共同分享實(shí)驗(yàn)的樂趣。
——黃輝嶸同學(xué)
設(shè)計(jì)性
是基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)課程的一大亮點(diǎn)。
在課程的最后三周,將進(jìn)行四人一組的設(shè)計(jì)性課題實(shí)驗(yàn),每周一次課。
學(xué)生在選定課題之后,第一次課,學(xué)生會(huì)進(jìn)行小組討論,自行查閱資料,擬定實(shí)驗(yàn)方案,教師分別對(duì)每組學(xué)生進(jìn)行針對(duì)性指導(dǎo),討論實(shí)驗(yàn)方案的可行性。
方案設(shè)計(jì)、討論與指導(dǎo)
第二次課,學(xué)生來實(shí)驗(yàn)室以小組為單位,自行進(jìn)行實(shí)驗(yàn),完成數(shù)據(jù)記錄等工作。
小組課題實(shí)驗(yàn)
第三次課,組織學(xué)生進(jìn)行課題答辯,學(xué)生要完成5分鐘的課題自述和3分鐘的提問,提問環(huán)節(jié)可以是教師提問或者其他學(xué)生提問,教師根據(jù)答辯現(xiàn)場進(jìn)行評(píng)分,課題論文成績也是課程成績的一部分。
課程課題答辯現(xiàn)場
“基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)課的探究性實(shí)驗(yàn),不僅鍛煉了我們的物理實(shí)驗(yàn)思想,更重要的是鍛煉科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性,團(tuán)隊(duì)合作能力,自學(xué)能力。這些能力不論我們是否最終選擇物理專業(yè),都將讓我們受益終身!”黃輝嶸同學(xué)在實(shí)驗(yàn)課上感受到了物理原理的美,“最后一次的開放性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),我作為組長,帶領(lǐng)組員們多次開展物理實(shí)驗(yàn)探討會(huì),自己搭建實(shí)驗(yàn)裝置,和老師探討改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),共同分享實(shí)驗(yàn)的樂趣,感謝學(xué)校和老師給了我們做物理實(shí)驗(yàn)的環(huán)境和機(jī)會(huì),感謝偉大的物理前輩們,讓我們領(lǐng)悟了如此美的物理原理,期待今后的實(shí)驗(yàn)越來越精彩!”
課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)
一支熱愛實(shí)驗(yàn)教學(xué)、教學(xué)科研水平高、責(zé)任心強(qiáng)、團(tuán)結(jié)合作好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)是課程成功的重要因素。物理系王克東教學(xué)教授為團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人,具有豐富的物理實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)以及教學(xué)科研經(jīng)驗(yàn)。團(tuán)隊(duì)成員全部來自物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心,均畢業(yè)于國內(nèi)外知名高校,其中6人是深圳市認(rèn)定的高層次人才,先后有多人獲得我校杰出教輔獎(jiǎng),最佳教學(xué)競賽組織獎(jiǎng)以及青年教師教學(xué)競賽一二等獎(jiǎng)。團(tuán)隊(duì)中多人主持省級(jí)、校級(jí)各類教學(xué)教改、質(zhì)量工程項(xiàng)目,有豐富的教學(xué)、主持教改項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)。
王克東,2005年獲得中國科技大學(xué)理化科學(xué)中心博士學(xué)位。2006年11月至2007年10月,于香港中文大學(xué)物理系從事博士后研究。曾在香港科技大學(xué)物理系擔(dān)任副研究員、香港中文大學(xué)物理系擔(dān)任研究助理教授等,F(xiàn)為南方科技大學(xué)物理系教學(xué)教授。2021年深圳市先進(jìn)教育工作者。王克東老師的研究領(lǐng)域包括高分辨超高真空低溫/變溫掃描隧道顯微術(shù)(STM)、表面和表面納米結(jié)構(gòu)的電子學(xué)和動(dòng)力學(xué)性質(zhì)、摻雜多環(huán)芳烴有機(jī)超導(dǎo)體以及新型能源材料的表面研究等方面。
基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)。左起張歡、王曉峰、徐婷婷、王才林、陳佶、楊珺、邵明珍、鄧冬梅、張賢高、曾孝奇
物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心于2018年獲得了廣東省實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心榮譽(yù)稱號(hào)。
獲批廣東省實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心
“我和我的小組成員解決實(shí)驗(yàn)接觸問題后,燈亮的那一刻,我們無比喜悅。那一刻的激動(dòng)和世界杯進(jìn)球相比更甚。我覺得就是這份喜悅鑄就了無數(shù)的科學(xué)狂人,他們就是為了這份喜悅癡狂。但是,為了得到這份喜悅,需要經(jīng)歷多次失敗,需要花費(fèi)大量的時(shí)間和經(jīng)歷,在探索的過程中注定要經(jīng)歷窘境和孤獨(dú)!
——王為釧同學(xué)
教學(xué)成效
在老師的鼓勵(lì)下,基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)課程的同學(xué)們積極參加相關(guān)競賽活動(dòng),頻頻取得佳績。如:
2014-2020年,學(xué)生參加美國大學(xué)生物理競賽,獲得一次金獎(jiǎng),五次銀獎(jiǎng);
2016-2020年,學(xué)生參加全國大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽,獲得一次二等獎(jiǎng),三次三等獎(jiǎng);
2013-2020年,學(xué)生參加廣東省大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)競賽,獲得三次一等獎(jiǎng),八次二等獎(jiǎng),五次三等獎(jiǎng)。
▲基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)課程
你心動(dòng)了么?
一起來領(lǐng)略物理實(shí)驗(yàn)的魅力
享受物理實(shí)驗(yàn)的樂趣吧
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你在南科大的上課體驗(yàn)
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