【導(dǎo)讀】“重在課內(nèi)、拓展課外、搭建平臺、因材施教”，北京交通大學(xué)物理實驗教學(xué)中心通過分階段、分層次、階梯式的教學(xué)改革，將以往學(xué)生“要我學(xué)我就學(xué)” “要我做我才做”的被動學(xué)習(xí)習(xí)慣轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;我要學(xué)”的自發(fā)行為。中心還始終把培養(yǎng)學(xué)生的素質(zhì)放在第一位，通過各種物理實踐平臺，不斷提高學(xué)生的創(chuàng)新意識。中心在重視學(xué)生培養(yǎng)的同時，對師資隊伍建設(shè)也很關(guān)注，提出了“外部引進是關(guān)鍵，自我培養(yǎng)是根本”的建設(shè)方針。
盛新志，博士，教授?，F(xiàn)任北京交通大學(xué)國家級物理實驗教學(xué)示范中心主任，大學(xué)物理實驗國家級精品課負(fù)責(zé)人。中國高校實驗物理教學(xué)研究會常務(wù)理事、全國大學(xué)生物理實驗競賽組委會委員、中國光學(xué)學(xué)會光學(xué)教育專業(yè)委員會委員、北京市大學(xué)生物理實驗競賽組委會委員，國家級教學(xué)團隊和教育部先進集體的主要成員，2006年獲得智瑾獎。
二十多年來，盛新志同志一直工作在教學(xué)科研一線，完成教改項目19項，發(fā)表教改文章11篇，獲學(xué)校和北京市教學(xué)成果獎8項?？蒲信d趣主要集中在光纖通信及傳感研究領(lǐng)域，主持完成國家“863計劃”項目、國家自然基金面上項目、鐵道部重點科研項目、教育部留學(xué)回國人員基金項目、北京市自然基金面上項目及北京交通大學(xué)?；痦椖扛?項。擁有國家發(fā)明專利授權(quán)8項。發(fā)表科研文章68篇，其中半數(shù)為三大檢索論文。
【記者】：2005年，自教育部啟動“高等學(xué)校實驗教學(xué)示范中心建設(shè)和評審工作”以來，高校對實驗教學(xué)越來越重視，我們了解到北京交通大學(xué)物理實驗教學(xué)中心在這方面取得了驕人的成績，請您簡要介紹一下貴中心在實驗教學(xué)以及學(xué)生培養(yǎng)方面所取得的成果。
盛新志：北京交通大學(xué)物理實驗教學(xué)歷史悠久，20世紀(jì)90年代開始承擔(dān)國家級教改課題“面向21世紀(jì)工科物理教學(xué)內(nèi)容與課程體系改革與實踐”、承擔(dān)“國家工科物理教學(xué)基地”建設(shè)任務(wù)，2004年獲評國家工科物理優(yōu)秀教學(xué)基地點，2005年獲國家級教學(xué)成果特等獎、二等獎各1項，2006年成為首批“國家級教學(xué)示范中心”建設(shè)單位，2007年“大學(xué)物理實驗”成為國家級精品課程。
實驗中心擁有36名專兼職教師，其中，國家級教學(xué)名師1人，教授6人。2007年，以實驗中心為主體的我校國家工科物理教學(xué)基地教學(xué)團隊被評為首批“國家級教學(xué)團隊”，團隊于2009年獲國家級教學(xué)成果二等獎1項、北京市教學(xué)成果一等獎2項，承擔(dān)國家級教學(xué)改革和建設(shè)項目4項。網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)和實驗室信息管理建設(shè)，提供了豐富的實驗教學(xué)資源，實現(xiàn)了網(wǎng)上輔助教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)化、智能化管理，2011年獲得教育部“高等教育信息化應(yīng)用創(chuàng)新獎”。實驗中心教師依托“光學(xué)工程”北京市重點學(xué)科和“發(fā)光學(xué)與信息技術(shù)”教育部重點實驗室，以及物理學(xué)和光學(xué)工程兩個一級博士學(xué)位授權(quán)學(xué)科，近七年來承擔(dān)科研項目142項，其中國家級基金項目30項，經(jīng)費累計超過4 737萬元，獲國家發(fā)明專利授權(quán)37項，發(fā)表科研論文327篇。
1. 課內(nèi)課外相結(jié)合，走創(chuàng)新實踐培養(yǎng)之路
按照“重在課內(nèi)、拓展課外、搭建平臺、因材施教”的工作思路，一手抓課內(nèi)分階段分層次階梯式教學(xué)改革，一手抓課外創(chuàng)新實踐平臺建設(shè)，取得了顯著成效。充分發(fā)揮課堂主渠道作用，實施階梯式教學(xué)，由淺入深、由被動模仿到主動設(shè)計和綜合運用，逐步加深實驗內(nèi)容的深度和廣度，加深研究創(chuàng)新性質(zhì)，調(diào)動學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性。
搭建“夯基礎(chǔ)、強能力、上水平”的課外實踐平臺。自主開放實驗室每年吸引學(xué)生2 000人次以上。“創(chuàng)新實踐天地”堅持學(xué)生自主選題、自組團隊、自主管理的組織模式，每年吸引近百名學(xué)生，資助立項40余個。
借助承辦北京市大學(xué)生物理實驗競賽的平臺，我中心每年舉辦校級競賽，吸引100多支隊伍參賽，學(xué)生在方案設(shè)計、作品制作、論文撰寫、現(xiàn)場操作、報告成果、回答質(zhì)詢等環(huán)節(jié)得到全面鍛煉，綜合素質(zhì)明顯提高。
2. 演示實驗推陳出新，發(fā)揮示范引領(lǐng)作用
中心在原有良好基礎(chǔ)上，與時俱進，不斷創(chuàng)新。利用學(xué)校投資的300萬元，改造了演示實驗環(huán)境，開發(fā)了導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)二期工程，營造了激發(fā)學(xué)生興趣、主動探索的氛圍，實現(xiàn)了實驗室建設(shè)的跨越式發(fā)展。
2006年后，演示實驗室引進了紅外熱成像、掃描隧道顯微鏡等近20項反映現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展、密切聯(lián)系工程應(yīng)用的新項目，自主開發(fā)了共振碎杯、特斯拉放電等10余項密切結(jié)合教學(xué)內(nèi)容、極具震撼力的演示實驗儀器，受到了學(xué)生的普遍歡迎。近百種自制儀器被60余所兄弟院校采用;為北航等10余所高校設(shè)計并建設(shè)的演示實驗室，得到使用單位的一致好評;還為30余所高校的演示實驗室建設(shè)提供了咨詢意見。
2008年以來，著重隨堂演示實驗的建設(shè)，先后開發(fā)了5個系列50余項密切配合大學(xué)物理理論課教學(xué)的隨堂演示儀器，極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，取得了很好的教學(xué)效果。隨堂演示儀器使用3年來，得到同行的充分認(rèn)同，被清華大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)等20余所高校采用，起到了示范和引領(lǐng)作用。
近七年，國家、教育部和北京市領(lǐng)導(dǎo)多次蒞臨演示實驗室視察;先后接待150余所兄弟院校來訪交流;并應(yīng)邀到全國地區(qū)性教學(xué)研討會及兄弟院校做交流報告30余次。
3.教學(xué)與科研緊密結(jié)合，走自主研發(fā)之路
我中心積極鼓勵結(jié)合科研和教學(xué)改革成果自主研發(fā)教學(xué)儀器。2006年以來，研制和更新改造物理實驗共95項。部分儀器填補了國內(nèi)物理實驗教學(xué)空白，并在全國教學(xué)儀器評比中獲獎。研制的教學(xué)儀器推廣到67所高校，總價值超過千萬元，豐富了實驗教學(xué)內(nèi)容，增強了實驗中心的創(chuàng)新及可持續(xù)發(fā)展能力。
4. 階梯式教學(xué)改革取得了成功
長期應(yīng)試教育使大部分學(xué)生養(yǎng)成了“要我學(xué)我就學(xué)”“要我做我才做”的被動學(xué)習(xí)習(xí)慣。物理實驗教學(xué)也沒有充分考慮到學(xué)生的基礎(chǔ)和能力的差異、興趣和關(guān)注點的不同，繼續(xù)實行整齊劃一的教學(xué)模式，會使有的學(xué)生“吃不飽”，有的學(xué)生“吃不了”。
階梯式教學(xué)充分考慮學(xué)生實驗基礎(chǔ)的差異，把教學(xué)內(nèi)容設(shè)計為初、中、高三級階梯，學(xué)生需要逐級完成實驗任務(wù)。這種進階式教學(xué)模式促進了對實驗方法的掌握和動手能力的提高，激發(fā)了學(xué)生挑戰(zhàn)困難的激情。學(xué)生在相同時段內(nèi)完成的實驗任務(wù)級別越高，所得積分越高，基本實驗儀器的操作次數(shù)越多，掌握的也會越熟練。階梯式教學(xué)改革所帶來的趣味性和挑戰(zhàn)性極大地刺激了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，常常有學(xué)生夾在上實驗課的學(xué)生中提前來預(yù)習(xí)，下課了也會有一些學(xué)生懇求教師再讓做一會兒。做實驗已由“要我做”變成“我要做”， 進階式教學(xué)改革取得了很大的成功。
【記者】：貴中心正在實行大學(xué)物理實驗課程全英語教學(xué)，您能為我們介紹一下實行這一舉措的用意和取得的成效嗎?
盛新志：大學(xué)物理實驗課程全英語教學(xué)，是順應(yīng)高等教育國際化趨勢的產(chǎn)物;作為國家級物理實驗教學(xué)示范中心，需要具有這方面的能力。物理實驗課程全英語教學(xué)，不只要求教師具有較高的英語水平，還對國內(nèi)大學(xué)物理實驗課程現(xiàn)有的教材和教學(xué)方法提出了挑戰(zhàn)，國外的現(xiàn)有教材和教學(xué)方法照搬到國內(nèi)也出現(xiàn)“水土不服”的狀況，促使任課教師進行研究和探索，積累素材，編寫講義，進行教材建設(shè)。
基礎(chǔ)學(xué)科具有較強的國際通用性，實驗課為師生一對一交流提供了開放的平臺。大學(xué)物理實驗全英語教學(xué)對于提升學(xué)生英語應(yīng)用水平，培養(yǎng)英語思維方式，加深物理概念理解以及培養(yǎng)科技文獻閱讀和撰寫能力具有重要意義。在開展大學(xué)物理實驗英語浸入式教學(xué)2年基礎(chǔ)之上，以授課學(xué)生為實證調(diào)查對象，采用問卷調(diào)查方式，對教學(xué)目的、學(xué)生英語水平、教材講義編寫、英語實驗項目選擇以及教學(xué)效果評價等關(guān)鍵問題進行實證調(diào)查研究。研究表明，浸入式全英語大學(xué)物理實驗課教學(xué)，可以切實培養(yǎng)學(xué)生的語言應(yīng)用能力。另外，這項工作的開展，為我們培養(yǎng)出了由6位青年教師組成的全英語實驗課教學(xué)的精干師資力量。
【記者】：貴中心在實驗教學(xué)方面取得了如此優(yōu)異的成績，這和硬件設(shè)施建設(shè)是分不開的，一個好的教學(xué)平臺可以對教學(xué)起到相當(dāng)重要的作用。您能從中心現(xiàn)有的教學(xué)儀器中挑選兩件，結(jié)合教學(xué)實際給我們介紹一下嗎?
盛新志：隨著高新技術(shù)的飛速發(fā)展，超聲波應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛。了解超聲波在界面上的反射和折射特性，以及超聲橫波、縱波及波型轉(zhuǎn)換的概念，理解超聲波速與固體彈性常數(shù)的關(guān)系，掌握超聲波聲速測量方法和定位檢測實驗方法，已成為對工科學(xué)生基礎(chǔ)物理知識的基本要求。我中心教師結(jié)合承擔(dān)項目取得的科研成果，開發(fā)出如圖1所示的超聲波傳播特性實驗儀，可完成以下4個方面的實驗教學(xué)內(nèi)容：
1.超聲脈沖反射回波測量
觀察脈沖超聲波在界面上的反射，利用可變角探頭觀測縱波入射經(jīng)過有機玻璃—鋁界面折射后產(chǎn)生的縱波、橫波和表面波，理解波型轉(zhuǎn)換概念。同時，通過測量各類型波傳播的時間，確定對應(yīng)聲速的大小關(guān)系。
2.縱波直探頭延遲與聲速的測量
利用平行反射面測量聲波在鋁中傳播的縱波速度。
3.橫波斜探頭延遲與聲速的測量
利用圓弧面反射測量聲波在鋁中傳播的橫波速度。
4.斜探頭折射角測量及反射體定位
利用橫孔反射測量斜探頭的折射角，并對未知反射體進行定位測量。
該套實驗設(shè)備已用于我們實驗中心的大學(xué)物理實驗課程專題實驗的開設(shè)，獲得了很好的教學(xué)效果。
圖1 超聲波傳播特性實驗儀
1-DUT-2型超聲波實驗儀;2-直探頭;3-可變角探頭;4-斜探頭;5-示波器;6-CSK-IB試塊。
常用的電子薄膜材料有：超導(dǎo)薄膜、導(dǎo)電薄膜、電阻薄膜、半導(dǎo)體薄膜、介質(zhì)薄膜、絕緣薄膜、鈍化與保護薄膜、壓電薄膜、鐵電薄膜、熱釋電薄膜、光電薄膜、磁電薄膜、磁光薄膜等，它是一種支撐高新技術(shù)不斷發(fā)展的重要材料，新型薄膜材料的開發(fā)與應(yīng)用，有力地促進了電子學(xué)和各類傳感器的發(fā)展。本中心教師結(jié)合承擔(dān)項目取得的科研成果，開發(fā)出如圖2所示的真空變溫薄膜電阻測試儀。它采用四探針法測量薄膜材料的電阻率，將對不同材料薄膜的電阻溫度特性研究等實驗內(nèi)容引入大學(xué)物理實驗教學(xué)中，可完成以下4個方面的實驗教學(xué)內(nèi)容：
圖2 真空變溫薄膜電阻測試儀
1.真空獲得、真空測量及溫度自動控制的方法及相關(guān)設(shè)備的使用
2.金屬薄膜材料的尺寸效應(yīng)研究
3.金屬及半導(dǎo)體薄膜材料電阻的溫度特性研究
4.熱滯薄膜材料電阻的溫度特性研究
該套實驗設(shè)備已用于我們實驗中心的大學(xué)物理實驗課程專題實驗和研究性實驗的開設(shè)。通過本實驗的學(xué)習(xí)，學(xué)生在薄膜材料的基礎(chǔ)知識、真空的基礎(chǔ)知識、薄膜電阻率測試方法等方面獲得了收益，并掌握了薄膜電阻率四探針測試法、真空獲得及溫度控制等方面相關(guān)的實驗設(shè)備及其基本實驗技能，獲得了很好的教學(xué)效果。
【記者】：貴中心正積極籌辦“物理教育研究”二級學(xué)科博士點，您能談?wù)勥@項工作的進度情況嗎?
盛新志：2010年我們獲得“物理學(xué)”一級博士點授權(quán)學(xué)科后，積極籌辦在一級學(xué)科下設(shè)“物理教育研究”二級學(xué)科博士點。“物理教育研究”主要研究在掌握和運用物理概念以及解決物理問題過程中的認(rèn)知規(guī)律、思維模式及其與教學(xué)的相互作用。1999年美國物理協(xié)會將其作為物理學(xué)的一個分支領(lǐng)域，是一個歷史不過十多年的新興學(xué)科，發(fā)展迅速，目前已遍及歐美亞著名大學(xué)。“物理教育研究”強調(diào)科學(xué)實證研究。盡管它與傳統(tǒng)教改研究一樣，針對的是教育過程中與被教育者之間的相互作用，但要求研究得出的定性或定量結(jié)論必須是可以重復(fù)的。
“物理教育研究”學(xué)科的設(shè)立，一方面將傳統(tǒng)上歸于教改的研究工作列入了學(xué)科建設(shè)范疇，研究成果成為通常意義上的科研成果，為從事物理教學(xué)研究工作的教師提供了更廣闊的上升空間，可大大增強深入開展教學(xué)研究的動力，提高實驗教學(xué)和教改研究工作對高素質(zhì)教師的吸引力。另一方面，從碩士到博士的完整的學(xué)科培養(yǎng)體系的建立，對作為導(dǎo)師的高水平教師提出了更高的要求，要求更多地進行深入細(xì)致的教改研究，要求在實驗中心的建設(shè)上進行更大的投入。另外，“物理教育研究”的一個主要研究方向是國際比較研究，有許多國際同行共同感興趣的課題需要合作研究，開展國際合作前景廣闊。學(xué)科的設(shè)立，大大地加強了實驗中心骨干教師的培養(yǎng)和提高。
借鑒國際上教育研究先進理念和指導(dǎo)思想，在物理實驗教改活動中，大力開展實證研究，開展學(xué)科建設(shè)，不僅可以豐富物理學(xué)的研究內(nèi)容，也將有效地促進實驗中心的教改研究和實踐走向更加科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牡缆?，增加教師吸納和應(yīng)用先進教育理論的自覺性，在大大提升研究者自身水平的同時，追趕世界物理實驗教學(xué)的發(fā)展潮流。在這方面，近期我們有一個比較成功的案例。蔡天芳老師應(yīng)用實證研究方法，與美國俄亥俄州立大學(xué)教授合作，開展不同文化科學(xué)推理能力的比較研究。研究成果發(fā)表在2009年美國著名期刊Science上。蔡老師的成功，激勵了實驗中心的教師積極轉(zhuǎn)變思想。近幾年國際先進教育理論的學(xué)習(xí)，以及實證研究，在實驗中心已蔚然成風(fēng)，教育教學(xué)思想正在追趕世界發(fā)展潮流。
【記者】：通過本次采訪，我們發(fā)現(xiàn)在您的領(lǐng)導(dǎo)下，中心的建設(shè)工作開展得有聲有色，最后請您談?wù)劰ぷ鞲形颉?/p>
盛新志：通過國家質(zhì)量工程的實施，物理實驗教學(xué)示范中心建設(shè)已經(jīng)取得重大成果，優(yōu)化、整合了實驗教學(xué)資源，改善了物理實驗教學(xué)條件，極大地推進了高校實驗教學(xué)現(xiàn)代化、規(guī)范化建設(shè)的進程。如何進一步拓展物理實驗教學(xué)示范中心的內(nèi)涵建設(shè)，促使可持續(xù)健康地發(fā)展，是一個時刻縈繞在每個中心建設(shè)負(fù)責(zé)人心頭揮之不去的問題，值得深入探討。
1.師資隊伍建設(shè)是關(guān)鍵
大學(xué)承擔(dān)著民族文化與人類文明的積淀與傳承的任務(wù)，是人才培養(yǎng)和知識創(chuàng)新的重要基地，教師則是完成這一使命的中堅力量。物理實驗教學(xué)示范中心，如果沒有優(yōu)秀的師資隊伍，是不可能持續(xù)地保持目前教學(xué)質(zhì)量上升勢頭的，更不要說進一步提高教學(xué)質(zhì)量、取得重大原創(chuàng)性教研成果了。著名教育家梅貽琦提出：“學(xué)校猶水也，師生猶魚也，其行動猶游泳也，大魚前導(dǎo)，小魚尾隨，是從游也。”大師之所以至關(guān)重要，不只是因其學(xué)識淵博，智慧超群，更因其可以為學(xué)生提供追慕的目標(biāo)。沒有大師，師資隊伍的整體水平難以達到較高的層次。
2.外部引進是捷徑
研究是創(chuàng)新的源頭，不從事科研無以成為優(yōu)秀教師，尤其是物理實驗優(yōu)秀教師，更不用說成為物理領(lǐng)域的大師了。隨著經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展，以及政府對教育的重視，大學(xué)的建設(shè)資金有了較快的增長，很多大學(xué)正在積極面向高層次學(xué)校和科研院所進行高水平教師的招聘，也有一些大學(xué)提供特殊的條件和待遇，借鑒國外大學(xué)的一些做法，面向世界各國進行具有世界影響力的高水平人才招聘。引進，是擁有大師型領(lǐng)軍人物和建設(shè)優(yōu)秀師資隊伍的一條捷徑，但這中間也存在一些問題。一方面，由于對自身學(xué)科建設(shè)重視不夠，羸弱的平臺會使引來的鳳凰難以發(fā)展，離心離德，給物理實驗教學(xué)示范中心帶來負(fù)面的影響。另一方面，外部引進對普通教師的積極性也是個打擊。教師主體不可能通過這一途徑來解決，是一條不可持續(xù)的途徑。
3.自我培養(yǎng)是根本
國家教育質(zhì)量工程的實施，促使高校更加重視物理實驗教學(xué)示范中心的建設(shè)工作，通過優(yōu)化、整合，很多學(xué)校完成了校內(nèi)高層次人才的重新配置，加強了物理實驗教學(xué)示范中心的建設(shè)。很多學(xué)校的物理實驗教學(xué)示范中心，是依托在理學(xué)院或物理系進行建設(shè)，借力于從事物理相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域科研教師的力量，加強物理實驗教學(xué)示范中心的建設(shè)。高層次研究型大學(xué)從事物理相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域科研的高水平教師源源不斷涌現(xiàn)，所以這一做法在高層次研究型大學(xué)中開展得非常好，也是可持續(xù)發(fā)展的。當(dāng)然，對于通過內(nèi)部引進重新配置到物理實驗教學(xué)示范中心的高層次教師，也需要加強學(xué)科發(fā)展，重視其繼續(xù)發(fā)展的問題。
優(yōu)秀師資隊伍只能來源于自身的學(xué)科發(fā)展。學(xué)科建設(shè)是高校發(fā)展的不竭源泉。結(jié)合學(xué)科建設(shè)，加強科研與教學(xué)的有機聯(lián)系，堅持教學(xué)與科研兩方面的考核要求，學(xué)科建設(shè)更會為實驗中心的師資隊伍建設(shè)提供直接支撐。
?。ā吨袊F(xiàn)代教育裝備》記者 葉緯明）
