縣 濤 孫小鋒

青海師范大學(xué)物理與電子信息工程學(xué)院，青海 西寧 810008

一、引言

近代物理實驗作為一門高校物理學(xué)專業(yè)的必修實驗課，一直受到廣泛關(guān)注［1］。在一定程度上它也是材料等相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)實驗課程。通過這門課的學(xué)習(xí)可以讓學(xué)生理解和掌握近現(xiàn)代物理實驗分析技術(shù)，提高學(xué)生的實驗素質(zhì)，樹立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度以及激發(fā)創(chuàng)新意識。但是在以往的教學(xué)過程中，教學(xué)內(nèi)容多數(shù)是對已有定律的驗證以及重復(fù)，針對科學(xué)前沿問題的探討和研究很少講到，容易使學(xué)生喪失學(xué)習(xí)興趣導(dǎo)致教學(xué)效果不佳；學(xué)生參與度不高，在實驗過程中多數(shù)采用填鴨式教學(xué)方法，無法提高學(xué)生獨(dú)立思考和自學(xué)能力；自主設(shè)計性實驗開設(shè)較少，難以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識［2-3］。

光催化技術(shù)被認(rèn)為是一種解決環(huán)境污染和能源短缺的“綠色技術(shù)”。該項技術(shù)作為物理學(xué)前沿科學(xué)問題成為研究的熱點(diǎn)。其中催化材料的研究是此項技術(shù)的關(guān)鍵問題。本人依托青海師范大學(xué)“國家級物理實驗教學(xué)示范中心”和近代物理實驗室，將光催化材料的研發(fā)與近代物理實驗有機(jī)結(jié)合，探索出基于光催化材料研究的創(chuàng)新設(shè)計型實驗教學(xué)模式。在這種教學(xué)模式下，使學(xué)生接觸到科學(xué)前沿問題，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提升發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的能力，同時培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。本文闡述了創(chuàng)新設(shè)計型實驗教學(xué)模式的結(jié)構(gòu)、內(nèi)容以及實施以來獲得的成效。

二、教學(xué)模式結(jié)構(gòu)

本教學(xué)模式的基本結(jié)構(gòu)分為三部分：基礎(chǔ)型實驗、實踐型實驗和創(chuàng)新型實驗?；A(chǔ)型實驗是根據(jù)光催化材料研究需要，重新整合現(xiàn)有實驗項目形成系統(tǒng)實驗體系，強(qiáng)化基礎(chǔ)實驗技能和動手能力。實踐型實驗是利用已掌握的實驗技能開展對經(jīng)典光催化材料的研究，理解和領(lǐng)會研究思路和方法，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。創(chuàng)新型實驗是在前期訓(xùn)練基礎(chǔ)之上，以學(xué)生為主并在教師的指導(dǎo)下，設(shè)計并完成光催化創(chuàng)新實驗，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考和創(chuàng)新意識。

三、教學(xué)內(nèi)容

基礎(chǔ)型實驗主要開設(shè)“X射線粉末衍射分析”、“掃描電子顯微技術(shù)”、“紫外-可見光漫反射光譜分析”、“比爾定律與溶液濃度測定”、“水熱法制備納米材料”以及“光催化原理”等課程。一方面讓學(xué)生領(lǐng)會和掌握光催化技術(shù)以及多種測試制備方法，培養(yǎng)動手能力為下一步實驗打下堅實基礎(chǔ)。另一方面通過這些實驗課程讓學(xué)生深刻理解已修物理學(xué)理論知識（如：原子物理和固體物理等），達(dá)到學(xué)以致用的目的。

實踐型實驗是針對典型光催化材料進(jìn)行探究的課程，如“TiO2的制備與光催化性能分析”。該實驗涉及以下幾方面：第一，學(xué)生利用圖書館資源充分調(diào)研和了解相關(guān)研究內(nèi)容，老師對基本實驗環(huán)節(jié)和步驟加以講解。第二，學(xué)生根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容自主完成材料的制備和測試實驗。第三，在老師的協(xié)助下分析實驗結(jié)果。這一過程調(diào)動了學(xué)生的主動性，復(fù)習(xí)和應(yīng)用前期學(xué)習(xí)的知識和技能。同時培養(yǎng)了學(xué)生文獻(xiàn)檢索和信息搜集能力，并讓學(xué)生理解科學(xué)研究的方法和思路。

創(chuàng)新型實驗是針對新型光催化劑制備和性能研究的實驗，如“含鉍氧化物光催化劑的制備及性能分析”等。此過程主要包含兩點(diǎn)，第一，老師根據(jù)實際情況設(shè)定多個新型催化材料選題，學(xué)生對所選材料的研究現(xiàn)狀進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)研，并與老師協(xié)商完成實驗方案的設(shè)計。第二，學(xué)生獨(dú)立完成實驗并分析結(jié)果，期間老師對實驗注意事項加以強(qiáng)調(diào)，對學(xué)生遇到的問題采用討論的方式進(jìn)行解決。目的是以學(xué)生為主完成整個創(chuàng)新實驗，提高學(xué)生的自學(xué)和獨(dú)立思考能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識。

四、教學(xué)成效

將光催化材料的研究引入到近代物理實驗教學(xué)當(dāng)中，受到學(xué)生的好評。該教學(xué)模式讓西部少數(shù)民族地區(qū)學(xué)生接觸到物理學(xué)研究前沿問題，開闊了視野。提升了學(xué)生的動手能力，自主學(xué)習(xí)意識明顯增強(qiáng)。提高了發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，極大地培養(yǎng)了創(chuàng)新意識。在此實驗教學(xué)模式引導(dǎo)下，本學(xué)院相關(guān)學(xué)生成功獲批“青海省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目”1項以及“青海師范大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新項目”3項，發(fā)表相關(guān)論文3篇。

五、結(jié)論

總之，基于光催化材料研究實施創(chuàng)新設(shè)計型近代物理實驗教學(xué)模式，可以讓學(xué)生在理解和掌握近代物理實驗的基礎(chǔ)上，更好的培養(yǎng)和發(fā)揮自學(xué)能力，積極參與到科研實踐當(dāng)中，充分激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，達(dá)到學(xué)以致用的目的。這種教學(xué)模式讓學(xué)科前沿問題與本科物理教學(xué)很好的結(jié)合在一起，將創(chuàng)新和設(shè)計理念融入到近代物理實驗之中，把探究型思想注入到每一節(jié)課。一方面為學(xué)生提供了研究和實踐平臺，另一方面探索出一種培養(yǎng)理工科創(chuàng)新型人才的教學(xué)模式。