□本刊記者 葉緯明 張 鵬

熊永紅，教授?，F(xiàn)任華中科技大學大學物理實驗國家精品課程、國家物理實驗教學示范中心和基礎物理課程國家教學團隊負責人。兼中國高校實驗物理教學研究會常務理事，中國物理學會物理教學委員，湖北省物理實驗教學示范中心聯(lián)席會理事長和全國中學生物理競賽湖北省競賽委員會副主任。

熊永紅教授自1983年起一直工作在教學和科研的一線，年均擔任本科生教學工作量超過400學時，近年來指導本科生發(fā)表研究論文10余篇，獲國家專利2項，指導本科生獲全國物理實驗競賽等國家和省部級學科與學術競賽獎10余項，研制教學儀器10余種(全國評比獲獎儀器7項)。獲得過國家教學成果一等獎1次、省教學成果特等獎1次、省教學成果一等獎2次和二等獎1次，先后獲寶鋼優(yōu)秀教師、湖北省教學名師和國家教學名師獎。

在“Phys. Rev. B”“ J. A. C.”“ J. Phys. C”“J. Phys. D”“ J.M. M. M. ”和《物理實驗》等國內外期刊上發(fā)表科研和教學研究論文70余篇，其中SCI收錄40余篇。

CMEE：2005年教育部啟動了“高等學校實驗教學示范中心建設和評審工作”，促進了高校實驗室建設，提高了實驗教學水平，您能談談中心的建設理念嗎？

熊永紅：自2008年中心被評為國家級物理實驗教學示范中心建設單位以來，學校在經(jīng)費、設備和隊伍配置上給予了極大支持，教育部質量工程和985項目、實驗教學改革項目等經(jīng)費的支持(總投入超過770萬元)，為中心發(fā)展提供了有力的外部環(huán)境。學校深知一流大學不僅要有一流的設施，更需要一流的教學團隊。為此，學校制定了一系列政策和激勵措施。對實驗室教學隊伍建設、體制改革、管理信息等方面作了明確規(guī)劃。鼓勵高水平教師從事實驗教學，積極支持青年骨干教師和實驗技術人員對外合作交流，對參加教改與實驗中心建設的人員在成果認定、職稱評定、勞務提成等方面采取與科研工作同等對待的方法，有效地調動了教職工參與實驗中心工作的積極性。

物理實驗是大學生進入高校后的科學實驗訓練的入門課，中心堅持以學生為本，將知識傳授、能力培養(yǎng)、素質提高、全面發(fā)展的教育理念貫穿于整個物理實驗教學全過程。注重培養(yǎng)學生對基本物理思想的理解，對基本實驗方法的熟悉，對基本實驗技能的掌握；培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力；培養(yǎng)學生提出問題的能力，增強創(chuàng)新意識。中心進一步加強了國家教學團隊、國家精品課程和國家物理實驗教學示范中心的建設，開展了一系列實驗教學改革和教學研究。

CMEE：請您從中心現(xiàn)有儀器設備中， 選擇1～2件對提升本科生綜合實驗能力、創(chuàng)新意識和精神有幫助的自制儀器，作為教學案例加以介紹。

熊永紅：中心鼓勵本科生積極參加教師的教改項目，參與教與學的研究、參加教學儀器的研制和改進，注重在設計和研制儀器的過程中，培養(yǎng)學生深刻理解實驗原理、科學思維能力和解決實際問題的能力。學生參加研制的多種新儀器，在全國物理實驗教學儀器評比和全國實驗教學儀器評比中多次獲獎，既滿足了本校物理實驗教學的需求，還推廣到全國十多所高校，獲得良好的教學效果。例如：

1.熱輻射與紅外掃描成像儀

熱輻射是19世紀發(fā)展起來的新學科，至19世紀末對該領域的研究達到頂峰，以致于黑體輻射和光電效應成為量子論的誕生經(jīng)典實驗。中心引導本科生參加熱輻射與紅外掃描成像儀的設計和研制，讓學生來了解眾多科學家對熱輻射問題的認知過程，了解基爾霍夫定律、斯特藩-玻耳茲曼定律和維恩位移定律，了解普朗克 “黑體輻射公式”的物理含義。重溫這些經(jīng)典實驗，深刻理解科學家的創(chuàng)造性思維方法和高超實驗技藝對培養(yǎng)當代大學生的科學素養(yǎng)和綜合實驗能力是大有裨益的。

熱輻射探測技術及相關的定律在現(xiàn)代國防、科研、航天、天體的演化、醫(yī)學、考古、環(huán)保、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等各個領域中均有廣泛應用。例如利用紅外線成像技術，在建筑上有紅外無損探傷儀和多種紅外線測溫儀，在軍事上有各種紅外夜視儀和紅外制導技術，在醫(yī)療中有醫(yī)用紅外成像儀和紅外醫(yī)療診斷儀等。

使用該實驗裝置學生可以了解黑體空腔輻射器的結構和特征，理解熱輻射最基礎的概念和實驗原理，掌握熱輻射探測技術，進行基礎性、綜合設計性和應用探究性實驗研究。

基礎性實驗：(1)驗證黑體輻射定律；(2)維恩位移定律；(3)測量普朗克常數(shù)；(4)測量物體輻射本領與溫度的關系。

綜合設計性實驗：(1)紅外掃描成像；(2)熱輻射傳輸特性研究；(3)研究物體輻射本領與物體表面狀態(tài)的關系。

應用設計性實驗：(1)紅外溫度計的設計；(2)紅外無損檢測；(3)紅外法測物質的冷卻定律；(4)材料熱輻射特性與規(guī)律研究。

本科生在該實驗裝置上完成了數(shù)百篇課程論文，參加該裝置研制的學生先后發(fā)表了3篇研究論文。該裝置還獲得一項國家專利，并獲全國教學儀器評比優(yōu)秀成果獎和全國物理實驗教學儀器評比一等獎。

2.混沌電路綜合實驗儀

混沌是20世紀興起的一門新興學科。用混沌原理設計的混沌電路和同步裝置，因其優(yōu)異的特性，已用于保密通訊領域。

學生從不知“混沌”和“虛擬儀器”為何物開始，在教師的引導下參加混沌電路綜合實驗儀的設計與研制，通過該實驗裝置的研制，學生不僅理解了“混沌”的含義，了解到“虛擬儀器”是由計算機、虛擬儀器軟件、硬件接口模塊和傳感器的構成，而且能獨立設計混沌電路，熟練地掌握LabVIEW的編程技巧，完成混沌電路綜合實驗儀的研制，發(fā)表了1篇研究論文。該實驗裝置在全國物理實驗儀器評比中獲得一等獎。使用該裝置可以完成虛擬仿真和實時測量的實驗：(1)非線性電阻測量；(2)混沌電路的演變過程；(3)混沌同步；(4)混沌保密通訊。該裝置用于我校和兄弟院校的物理實驗教學中深受師生的歡迎。

混沌電路實驗裝置

CMEE：課程建設與實踐教學緊密聯(lián)系，而且我們了解到中心在課程建設方面取得了驕人的成績，請您簡要為我們介紹中心在課程建設中所做的工作與取得的成果。

熊永紅：中心以教育部質量工程建設項目為動力，以學生為中心開展了一系列實驗教學改革和教學研究，構建了以主動學習和創(chuàng)新能力培養(yǎng)為核心的物理實驗教學體系，進一步提高了綜合性、設計性、研究性和專題創(chuàng)新性實驗的比例，豐富了物理實驗教學中心網(wǎng)站和國家精品網(wǎng)站的教學資源，進一步完善了物理實驗創(chuàng)新基地和DIY實驗室的文化氛圍與軟硬件環(huán)境，加強與科研院所的合作，建立實習基地，中心與美國國家儀器公司、美國海洋光學公司建立了聯(lián)合實驗室，逐漸擴大了參與創(chuàng)新性實驗項目的學生覆蓋面，形成了自主式、研究式為主的學習方式，提高了學生自主學習能力和創(chuàng)新能力。

2008年以來，中心承擔國家級、省級和校級教學改革與實驗室建設項目22項，4年上了4個新臺階：2008年大學物理實驗國家精品課程，2009年湖北省物理實驗教學團隊，2010年基礎物理課程國家教學團隊，2011年1人獲國家教學名師獎。獲得國家級教學成果獎勵1項，省級教學成果獎勵3項，發(fā)表教學研究論文35篇，中心自制儀器在全國教學儀器評比中有10項獲獎，出版國家“十一五”規(guī)劃教材3本。

CMEE：貴中心在建設過程中形成了哪些突出特色？

熊永紅：1.依托創(chuàng)新實驗平臺，培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才

以創(chuàng)新教育為導向培養(yǎng)有創(chuàng)新意識和能力的拔尖人才，積極探索創(chuàng)新人才培養(yǎng)與物理實驗研究性教學的內在關聯(lián)性，并與美國國家儀器公司和美國海洋光學公司建立了聯(lián)合創(chuàng)新實驗室，不斷完善物理實驗創(chuàng)新基地的軟、硬件環(huán)境。

以項目為牽引構建師生一體化自主學習和實驗研究團隊；學生不僅是被教育對象，也是教改項目的主體和參加者，導師是團隊的成員和引領者，將教師科研團隊的部分子課題，或物理實驗教學中激發(fā)出的“設想”，或物理創(chuàng)新基地DIY實驗室建設的需求，轉化成若干研究“問題”，引導學生展開深入的實驗研究，遴選出優(yōu)秀的項目申報國家大學生創(chuàng)新實驗計劃項目；引導學生積極參與基地和教學研究平臺的建設，自制教學儀器，通過參與平臺建設和主動實踐，增長才干。以物理實驗創(chuàng)新基地2007級學生為例：整體成績優(yōu)異，保送研究生比例達到90%，其中4人保送清華大學、北京大學，5人保送中國科學技術大學、中國科學院、上海交通大學等，還有5人到美國杜克大學、美國卡梅基內隆大學等深造。而早期的基地成員已在“Science”“PRL”等期刊上發(fā)表了多篇研究論文。

物理實驗室

2.多元化全開放的教學模式解決了量大面廣的實踐性基礎課難以因材施教的矛盾

1988年我校率先打破了物理實驗傳統(tǒng)的封閉式教學模式，進行了開放式教學模式的探索。中心立項以來，我們進一步完善了開放式教學系統(tǒng)，已將這種開放模式從教室拓展到網(wǎng)絡，從課內拓展到課外，充分利用有限的教學資源，較好地解決了我校物理實驗教學量大面廣(64個專業(yè)、7 000余本科生)、難以因材施教的矛盾。

例如：中心網(wǎng)站對于每項實驗都有詳細介紹，包括儀器的使用說明、實驗要求以及背景介紹，學生可以提前預習，增加對實驗內容的了解，學生可根據(jù)自身學科的特點、興趣愛好和時間選擇適合自己的實驗項目，激發(fā)了學習熱情。學生之間、師生之間可通過多種方式(課內課外、互動平臺)開展交流和討論，學生可進一步在創(chuàng)新實驗室進行自主研究。

又如：中心教師在物理實驗教學過程之中，注重啟發(fā)式、提問式、互動式、討論式、項目式和專題式等各種教學方法的靈活運用，在課程安排、授課形式、訓練模式和考核方法等環(huán)節(jié)上實行了多元化教學，增強了學生觀察問題、提出問題、分析問題和解決問題的綜合實驗能力，部分優(yōu)秀學生還能將在物理實驗課程中激發(fā)的“靈感”轉換成大學生創(chuàng)新性實驗計劃項目或課外實驗研究項目。

3.高水平的教學引領

“科學研究引領教學，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力”是我校的傳統(tǒng)。1978年，老校長朱九思就提出：科學研究對于教學來說，是“源”與“流”的關系。中心為加大創(chuàng)新人才培養(yǎng)力度，將教學內容與科研密切聯(lián)系，逐步將教師的高水平科研成果轉化為實驗教學內容，同時把一些科技前沿的熱點問題融入實驗教學之中，實現(xiàn)了基礎與前沿、經(jīng)典與現(xiàn)代的有機結合。

CMEE：請您談談?chuàng)沃行闹魅我詠淼墓ぷ鞲形颉?/p>

熊永紅：實驗中心是“麻雀”，雖小，但五臟俱全，工作涉及方方面面。調到華中科技大學十余年，每天在實驗室待上10多個小時，總有做不完的事情，雖說取得了一點成績，但全靠學校各級領導、教學團隊核心成員和中心全體教職同仁的大力支持，還要特別感謝和我一起學習與成長的學生，每當我收到國內外深造或工作的學生來信匯報他們近況或成績的時候，我就倍感幸福，與中心同仁和學生一起經(jīng)歷過的“酸甜苦辣”都成為了最美好的回憶。我也快到退休之年了，衷心希望華中科技大學物理實驗教學中心越來越興旺發(fā)達，取得更大的成績。