南科课程 | 定制教材+探究实验，这门课收获感满满！

【编者的话】

大学的课堂，世界之大在这里徐徐展开，思想之美在这里碰撞升华。“南科课程”专栏，带你走进南科大的课堂，与师生们一同探索专业知识，展开前沿思考。本期“南科课程”，让我们一同走进综合物理实验！

自制陀螺仪

自制电阻应变式电子秤

研究蔗糖溶液的旋光效应

研究LED的特性与应用

......

在这个课堂上

通过各种各样的实验

体会实验设计的理念

激发独立探究的精神和能力

这就是

物理系开设的

《综合物理实验》课程

在动手实践中

培养科学思维

“这是一门很有意义的课程，非常能锻炼动手能力，还能让我们观察到许多有趣的物理现象。自己动手的过程也能进一步促进思考，加深对已有物理知识的理解。”2022级本科生邓雯芳说。

课题阶段实验：自制陀螺仪并研究其性质

在《综合物理实验》的课堂上，同学们进入实验室，从听讲观摩到自主动手操作实验仪器，循序渐进地进行实验学习。作为一门以实验为基础的学科，物理系面向本科二年级学生开设这门课程，包含15个必修实验项目和8个探究性课题，涉及力学、热学、电磁学、光学和近代物理学的各个知识领域。这门以综合性、设计性、探究性为主的课程，不仅是物理学专业和应用物理学专业的专业必修课，也是全校其他专业同学的通识选修课。

从讲解物理思想和方法到掌握数据分析处理的工具，从在实验过程中体会实验设计理念到激发独立探究的精神和能力，课程一步一步开拓学生的思路，系统培养学生的科学思想、实验方法和数据处理方法。课程负责人王才林老师表示：“希望能够培养学生综合应用知识的科学思维能力和实践能力，为后续课程的学习打下坚实的基础。”

▲ 探究性课题：在研究发光二极管的伏安特性曲线及发光机理基础上，利用发光二极管的特性自组装显示

▲ 探究性课题：根据pn结的温度特性，设计并组装电子温度计，测量手指温度

“理论与实验并举，经典与前沿融合。”在线下实验过程中，老师们注重每个实验的背景介绍，将实验内容与现实生活相联系，再逐一讲解实验的原理：“使学生不仅知其然，也能知其所以然。”在理论讲解之后，同学们通过实际动手完成实验数据的采集和处理工作，加深对理论知识的理解和记忆。

2022级本科生谷雨受益匪浅：“这是一门寓知识于实践的课程，让我深刻领略到了物理实验的魅力。上个学期我做了复摆测加速度、霍尔效应等实验，其中弗兰克-赫兹实验令我印象尤深。当时我的origin崩了，最终我用matlab编程实现了数据处理和画图，这不仅锻炼了我操作仪器、分析数据以及总结规律的能力，还考验了我利用现有工具灵活处理数据的能力。”

虚拟仿真教学实验展示

除了线下实验室的互动教学，课程还通过引入基于计算机B/S架构的线上物理虚拟仿真实验，弥补实验室时间有限的不足。同学们可以通过计算机在课前熟悉实验背景、实验原理、实验器材、实验步骤等关键内容，为线下实验做好预习准备。同时，课程积极响应数字化教育的理念，鼓励学生通过网站进行线上学习，不仅可以突破本校实验资源的限制，还能获得向不同学校，不同教师学习的机会。

“通过综合物理实验课程的学习，我不仅掌握了专业知识，也掌握了很多实验思想和实验方法，在探究实验中，我体会到物理实验就要不断试错，终将有无限进步。”2022级本科生郭百川说。

定制教材+探究实验

激发独立探索的精神

“期末的大实验不仅很好地引导我们动手深究自选的课题，也让组员在相互合作以及交流的过程中对实验有了更清楚的理解。这门课程使我收获颇丰，感谢为这门课程付出心血的所有老师们。”2022级本科生段云娜说。

“一学期的课程结束，我印象最深的是期末小组实验探究，当时因为实验和理论有些地方不符合，一个小组的同学连着几个晚上约着一起讨论，到快十一点了才散。跟同学的交流也让我有了很多收获和启发。”邓雯芳同学分享道。

几乎所有的同学，都会在课程评价中提到收获感满满的期末探究实验，这是教学团队别出心裁的课程考核方式。除了必修实验项目之外，课程将第13-16教学周作为项目式探究学习阶段。在这个阶段，志趣相投的同学们可以自由组队，充分发挥每个人的优势，完成一项开放性课题探究，并通过项目答辩的方式获得评价。

探究课题答辩现场

在课题研究中，同学们需要独立自主完成实验方案的调研、设计和实现。在面对困难和遇到问题时，主动思考并提出改进方案，成为了必经之路。2022级本科生刘越说：“在这门课上，我学到了实验原理及其背后的知识，但最让我印象深刻的是在实验失败之后，反思总结，再次实验的过程。在多个实验中，我都遇到了一开始做不出来的问题，经过拆解逐一击破，最后成功解决的过程，这是我感觉收获最多的地方。”

在不断试错的过程中，同学们不仅增强了对知识的记忆和运用能力，也充分调动了主观能动性，从而打破“等靠要”的局面，促进了创新能力的培养。“希望通过这一阶段的学习，可以最大限度地激发学生的学习兴趣。”任课老师介绍道。

▲探究性课题：利用电阻应变式传感器搭建基于非平衡电桥的电子秤，通过标准砝码进行校准

▲ 探究性课题：利用偏振片认真观察线偏振光的消光角度，研究蔗糖溶液对偏振光的旋光效应

与课程考核方式相辅相成的，是教学团队为南科大同学们“量身定制”的《大学物理基础与综合性实验》配套教材。这本教材中基础物理实验和综合物理实验相互衔接，实验内容包含了南科大开设的所有综合实验项目，其中前半部分为常规实验项目，后半部分为基于PBL理念的探究课题项目。

课程教材

“教材编写出版历时约一年，经过多轮授课检验。常规实验项目的板块中，包括了基础性的知识和拔高性的知识，可以满足不同程度学生的学习需求。而引进的探究性课题，对学生的创新能力培养有较大促进作用。”《综合物理实验》教学团队在实践中不断探索、总结，助力学生成长。

勇于探索的教师团队

不断刷新实验课程设计

“老师们都很认真负责，在实验过程中遇到意想不到的现象，老师总能给出解答。在这门课上我收获了很多，不仅是实验上的知识，更增强了独立发现问题、解决问题的能力。”2022级本科生刘越说。

“以学生为中心、精研教学本领、落实立德树人的根本任务。”《综合物理实验》的课程教学团队在教材、教学资源及师资培养建设等方面下功夫，不断精进教学能力。目前，教学团队包括1名教授、6名高级实验师和4名实验师。团队通过教学改革项目反哺实验课程，提升教学效果，先后申请国家级教改项目4项，省部级教改项目4项，校级教改项目逾15项，发表教学论文逾20篇。该课程在今年获得了校级教学成果奖一等奖，教学团队成员也多次获得学校杰出教辅奖。

教学团队部分授课现场

此外，《综合物理实验》还是理学院课程思政“灯塔”行动示范课程。在教学实验项目中，突出科学思维方式、科学家精神、物理思想的形成过程以及实验方法的巧妙实现，鼓励同学们敢于发现问题并提出质疑，培养学生对数据的敏感性，树立核心思维意识，塑造不畏艰难、勇于探索的品质。

作为一门实验课程，实验项目一直在持续不断地更新迭代，王才林表示：“随着教育部‘101计划’的不断推进，《综合物理实验》课程也将不断梳理核心实验项目，同时将根据学生对知识的掌握程度，逐步更替个别实验项目，以满足与学生能力培养需求更匹配的特点。对于探究课题，教学团队将开发和引入更多具有创新性和挑战度的课题实验项目，在满足学生有更多选择的同时充分调动学生对探索未知的好奇心，充分满足学生的个性化发展需求。”

课程负责人王才林老师授课

对于学有余力的同学，教学团队的老师们也会给予积极的支持和引导，帮助他们在完成课程的基础上自由探索。2022年物理系优秀毕业生徐楠就曾在授课老师张欢的指导下，完成了“新型耦合振动教学仪器的设计和实验”项目。“后来，我们也拿这个实验项目去参加过比赛、写过论文，都获得了不错的成绩，感谢张欢老师提供给我这样一个宝贵的机会。”徐楠也在这次实验设计项目中积累了丰富的经验，取得了显著的进步。

徐楠的物理实验课程及设计实验装置

《综合物理实验》作为物理系实验教学中心精心打造的实验课程之一，教学团队期望未来能不断提升改革创新能力，逐步形成一支理论知识扎实、教学能力突出、勇于探索、乐于服务的优秀教学团队，为学生的成长和发展贡献更多的力量。

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来源：物理系

通讯员：许馨文

值班编辑：杨奂彦

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