榮 新，李 智，張朝暉

(北京大學(xué) 物理學(xué)院 基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，北京 100871)

物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué). 基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)課程在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)規(guī)范、動(dòng)手動(dòng)腦、理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和能力方面有不可替代的作用. 在國家大力推進(jìn)素質(zhì)教育和“雙一流”建設(shè)的背景下，當(dāng)前物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)如何傳承傳統(tǒng)的優(yōu)秀實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)更好地貼合新時(shí)代教學(xué)的需求，是教師需認(rèn)真考慮的問題. 國外物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的規(guī)模、理念和方法與國內(nèi)有較大不同，通過對中外部分高校相關(guān)教學(xué)進(jìn)行比較研究，發(fā)現(xiàn)優(yōu)勢與不足，借鑒有益經(jīng)驗(yàn)，是立足中國教育實(shí)際深化物理教學(xué)改革的一種有效途徑[1-6]. 北京大學(xué)實(shí)驗(yàn)室與設(shè)備管理部于2017年啟動(dòng)了“世界著名高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)比較研究”項(xiàng)目，在該項(xiàng)目的支持下，北京大學(xué)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心基于校友訪談、郵件咨詢以及部分公開資料等開展了物理學(xué)科的相應(yīng)研究，研究側(cè)重于物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)規(guī)模、課程開設(shè)和教學(xué)特色的比較，并于2018年形成了世界著名高校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)比較研究結(jié)題報(bào)告. 本文摘取結(jié)題報(bào)告中的主要要點(diǎn)，對部分高校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)情況進(jìn)行梳理，分析了中外物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的異同.

1 中國部分高校的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)

1.1 北京大學(xué)

北京大學(xué)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心于1999年11月在原物理系普通物理實(shí)驗(yàn)教研室、近代物理實(shí)驗(yàn)教研室以及部分專門化實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)上合并組建而成[7]. 實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心成立后，將本科4年的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)統(tǒng)一規(guī)劃，并進(jìn)行了重組融合，以“加強(qiáng)基礎(chǔ)、循序漸進(jìn)、因材施教、全面提高”為改革思想，實(shí)驗(yàn)選題上增加了在物理學(xué)科中有代表性、有應(yīng)用價(jià)值的先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及科研成果轉(zhuǎn)化的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，建立新的課程體系，加強(qiáng)了對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[8]. 2006年，北京大學(xué)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心入選首批國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心. 普通物理實(shí)驗(yàn)課和近代物理實(shí)驗(yàn)課先后被評為國家級精品課.

近幾年，基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心在傳統(tǒng)普通物理實(shí)驗(yàn)和近代物理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上[9]，逐漸推動(dòng)以“科研引領(lǐng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)”的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，新開設(shè)綜合物理實(shí)驗(yàn)、前沿物理實(shí)驗(yàn)、專題研究性實(shí)驗(yàn)等內(nèi)容，形成了較全面的物理實(shí)驗(yàn)課程體系[10-13]. 新開設(shè)的實(shí)驗(yàn)力求貼合前沿和實(shí)際應(yīng)用，通過實(shí)驗(yàn)操作輔助講義、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和課后與教師面談?dòng)懻摰确绞截S富課程形式，引導(dǎo)學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)，深入探究物理現(xiàn)象、理論和實(shí)驗(yàn)方法，側(cè)重實(shí)驗(yàn)探究過程和能力培養(yǎng). 以上實(shí)驗(yàn)既滿足了大面積實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本要求，也為優(yōu)秀拔尖學(xué)生提供了更多的個(gè)性化選擇，同時(shí)滿足核物理等部分專業(yè)的特殊培養(yǎng)需要.

北京大學(xué)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心目前有固定人員15人，每年有一定數(shù)量的兼課教師，教學(xué)團(tuán)隊(duì)人員的年齡和職稱分布合理. 實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心目前有實(shí)驗(yàn)設(shè)備超過2 600臺，總值超過3 000萬元. 實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心注重網(wǎng)絡(luò)信息化建設(shè)，學(xué)生可以方便地通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心主頁在線觀看實(shí)驗(yàn)視頻，預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn). 實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心由學(xué)校、物理學(xué)院兩級管理，由物理學(xué)院教學(xué)委員會(huì)直接領(lǐng)導(dǎo)，實(shí)驗(yàn)室安全方面由北京大學(xué)實(shí)驗(yàn)室與設(shè)備管理部和物理學(xué)院實(shí)驗(yàn)室管理辦公室兩級管理. 實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心近年來經(jīng)費(fèi)充足，每年經(jīng)費(fèi)數(shù)百萬元，包括學(xué)科建設(shè)經(jīng)費(fèi)、北大教改項(xiàng)目、教務(wù)部拔尖人才、設(shè)備部修購項(xiàng)目等. 實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心鼓勵(lì)本單位教師和實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員立足教學(xué)實(shí)際開發(fā)和設(shè)計(jì)新實(shí)驗(yàn)，自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備[14]，將最新的科研成果引入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中.

1.2 清華大學(xué)

清華大學(xué)實(shí)驗(yàn)物理教學(xué)中心在教學(xué)理念和人才培養(yǎng)目標(biāo)方面，強(qiáng)調(diào)加深對物理概念、物理規(guī)律的理解和運(yùn)用，掌握常用的實(shí)驗(yàn)方法、儀器使用方法以及數(shù)據(jù)分析方法，培養(yǎng)學(xué)生提出問題、分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng). 開展分層次、多模式、研究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以人為本，因材施教，遵循認(rèn)知規(guī)律[15-16]. 該校物理實(shí)驗(yàn)課程面向理、工科(含醫(yī))一、二年級本科生，內(nèi)容涵蓋力、熱、電、光、近代綜合5類，2學(xué)期，共可開約60個(gè)4學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)題目，課程負(fù)責(zé)教師根據(jù)課程學(xué)時(shí)要求均衡學(xué)科內(nèi)容，挑選數(shù)目合適的題目安排為必做，再開設(shè)多個(gè)題目供學(xué)生自由選做，一般必做所占學(xué)時(shí)大約75%. 面向物理專業(yè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)課程體系由基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)、近代物理實(shí)驗(yàn)和高等物理實(shí)驗(yàn)3部分組成. 其中，高等物理實(shí)驗(yàn)對本科生選修，內(nèi)容涵蓋聲學(xué)、光學(xué)、凝聚態(tài)物理、核物理4類.

2018年，清華大學(xué)實(shí)驗(yàn)物理教學(xué)中心有固定教學(xué)人員26人，實(shí)驗(yàn)物理教學(xué)中心經(jīng)費(fèi)包括日常運(yùn)行費(fèi)用(每年約20萬)和其他經(jīng)費(fèi)來源，包括：教務(wù)處拔尖人才培養(yǎng)、985三期、基金委支撐條件建設(shè)、學(xué)堂班實(shí)驗(yàn)研究基地以及實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新基金等.

1.3 復(fù)旦大學(xué)

復(fù)旦大學(xué)物理教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心在教學(xué)理念和人才培養(yǎng)目標(biāo)方面，遵循“以人為本、以學(xué)生為主體”的教育理念，加強(qiáng)了對本科生進(jìn)行科學(xué)方法和科學(xué)思維的訓(xùn)練，使實(shí)驗(yàn)內(nèi)容體系在“知識、能力、科學(xué)素養(yǎng)”培養(yǎng)上進(jìn)一步優(yōu)化[17]. 該校物理教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心承擔(dān)了物理系本科生的各類物理實(shí)驗(yàn)課程和理科、醫(yī)科及技術(shù)類各專業(yè)低年級學(xué)生的普通物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)任務(wù)，并向全校文、理、醫(yī)、管各院系開設(shè)“自學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”公共選修課，每年接待學(xué)生超過3 000人次，實(shí)驗(yàn)?zāi)耆藭r(shí)數(shù)超過16萬人學(xué)時(shí). 實(shí)驗(yàn)中心還建有復(fù)旦大學(xué)物理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心(國家級虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心)，倡導(dǎo)“虛實(shí)結(jié)合”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)[18].

2018年，復(fù)旦大學(xué)物理教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心有固定教學(xué)人員20人，日常運(yùn)行經(jīng)費(fèi)由學(xué)校教務(wù)處和院系兩級核撥，建設(shè)經(jīng)費(fèi)一般來自學(xué)校的專項(xiàng)資助經(jīng)費(fèi).

1.4 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心在教學(xué)理念和人才培養(yǎng)目標(biāo)方面，堅(jiān)持以學(xué)生為本，以能力培養(yǎng)為核心，樹立“融知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展”的教育理念. 通過多種途徑和方式，為學(xué)生提供良好的實(shí)踐教育環(huán)境，促進(jìn)學(xué)生參與實(shí)踐，提高學(xué)生的實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神[19-20]. 該校物理實(shí)驗(yàn)課程屬性：面向本科生各專業(yè)，兼有通識課和專業(yè)基礎(chǔ)2種課程屬性. 教學(xué)內(nèi)容：基本量的測量、基本實(shí)驗(yàn)儀器的使用、基本實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練和基本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理與前沿物理、新技術(shù)、新方法和新應(yīng)用相銜接. 教學(xué)目的：學(xué)習(xí)物理知識，了解實(shí)驗(yàn)過程，體驗(yàn)物理文化，培養(yǎng)基本的科研素質(zhì). 教學(xué)特點(diǎn)：虛實(shí)結(jié)合，能實(shí)不虛；軟硬結(jié)合，能硬不軟；“留白”講結(jié)合，能做不講. 實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心還建有量子通信、極端超高壓、高成本納米表征等系列虛擬仿真實(shí)驗(yàn).

2018年，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心有固定人員29人，教學(xué)中心經(jīng)費(fèi)包括日常運(yùn)行費(fèi)(每年約80萬)和實(shí)驗(yàn)建設(shè)經(jīng)費(fèi)，后者由教學(xué)中心按需求向?qū)W校教務(wù)處申報(bào)，近幾年，學(xué)校投入物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)建設(shè)費(fèi)每年400～600萬.

1.5 香港科技大學(xué)

香港科技大學(xué)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念和人才培養(yǎng)目標(biāo)方面，強(qiáng)調(diào)學(xué)生應(yīng)該能夠通過所做實(shí)驗(yàn)掌握實(shí)驗(yàn)基本概念和科學(xué)探究的一般方法. 特別希望學(xué)生能夠做到：通過使用實(shí)驗(yàn)儀器或者裝置練習(xí)/實(shí)踐基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)或者技能，記錄實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖表，對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果形成報(bào)告，通過團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目建立和實(shí)踐團(tuán)隊(duì)合作技能. 香港科技大學(xué)物理系提供的實(shí)驗(yàn)課程包括：基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)Ⅰ(力、熱共10個(gè))、基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)Ⅱ(電磁、光學(xué)共10個(gè))、近代物理實(shí)驗(yàn)(量子共8個(gè))、物理實(shí)驗(yàn)方法Ⅰ(電路共6個(gè))、物理實(shí)驗(yàn)方法Ⅱ(光學(xué)共6個(gè))、畢業(yè)設(shè)計(jì)共6個(gè)模塊[21]. 畢業(yè)設(shè)計(jì)模塊實(shí)驗(yàn)包含現(xiàn)代大學(xué)的大部分設(shè)備，例如光譜儀、低溫系統(tǒng)、光刻系統(tǒng)、X射線衍射、掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡、核磁共振等. 課程安排在4個(gè)學(xué)年完成，其中基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ針對理學(xué)院的學(xué)生，其余課程主要針對物理專業(yè)的學(xué)生.

香港科技大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)沒有仿真實(shí)驗(yàn)室. 香港科技大學(xué)有5個(gè)物理教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，每個(gè)實(shí)驗(yàn)室面積80～250 m2不等. 2018年物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)有固定人員11人，教學(xué)經(jīng)費(fèi)來自撥款，大部分用于維護(hù)和升級教學(xué)設(shè)備.

2 麻省理工學(xué)院和劍橋大學(xué)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)

2.1 麻省理工學(xué)院

麻省理工學(xué)院物理實(shí)驗(yàn)課程的目標(biāo)是讓學(xué)生親身體驗(yàn)現(xiàn)代物理學(xué)的一些實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，在此過程中加深對實(shí)驗(yàn)和理論之間關(guān)系的理解，尤其是原子物理. 物理實(shí)驗(yàn)課程包括8.13實(shí)驗(yàn)物理Ⅰ(3個(gè)預(yù)科實(shí)驗(yàn)，11個(gè)正規(guī)實(shí)驗(yàn))和8.14實(shí)驗(yàn)物理Ⅱ(10個(gè)正規(guī)實(shí)驗(yàn))2門課程，稱之為Junior Lab，課程對應(yīng)于國內(nèi)的近代物理實(shí)驗(yàn)，部分實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)史上的諾貝爾獎(jiǎng)實(shí)驗(yàn)，包括康普頓散射、脈沖核磁共振、盧瑟福散射、氫原子光譜、X射線、射電天體物理、光鑷、穆斯堡爾效應(yīng)、超導(dǎo)、量子信息處理等. 實(shí)驗(yàn)中教師指導(dǎo)很少，但是比較全面地介紹實(shí)驗(yàn)的背景，注重實(shí)驗(yàn)探究過程，提供各種參考資料，學(xué)生也可以通過查找參考文獻(xiàn)對實(shí)驗(yàn)有更深刻的理解. 每個(gè)學(xué)期，學(xué)生從課程實(shí)驗(yàn)?zāi)夸浿羞x擇5個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)做2周，實(shí)驗(yàn)后完成文字報(bào)告和口頭展示. 成績評定中，預(yù)習(xí)、出勤、實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)記錄約占30%，文字總結(jié)報(bào)告約占30%，平時(shí)口頭展示和期末展示約占40%. 麻省理工學(xué)院非常注重網(wǎng)站建設(shè)，學(xué)生通過open-course-ware網(wǎng)站獲得課程信息，包括課程大綱、實(shí)驗(yàn)說明、考核方式、學(xué)習(xí)輔導(dǎo)及參考文獻(xiàn)等[22].

物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)相關(guān)教師包括Faculty 2～4人、Technician 2～4人，此外還有助教約6人. 實(shí)驗(yàn)室安全管理方面包括化學(xué)和環(huán)境安全、用電安全、放射性安全、低溫安全、激光安全、生物安全(如光鑷)等6項(xiàng).

2.2 劍橋大學(xué)

劍橋大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的主要目標(biāo)是發(fā)展實(shí)驗(yàn)技能，其次是物理概念的闡釋，通過實(shí)驗(yàn)將物理概念理解得更清晰到位. 課程按照Part IA(實(shí)踐)，Part IB(實(shí)踐)，Part Ⅱ(實(shí)驗(yàn))和Part Ⅲ(項(xiàng)目)的方式組織，以上4部分課程在4年制教學(xué)中分別對應(yīng)第1年至第4年，劍橋大學(xué)每學(xué)年有3個(gè)學(xué)期：Michaelmas， Lent， Easter. Part IA每個(gè)實(shí)驗(yàn)做4 h，Part IB每個(gè)實(shí)驗(yàn)做6～8 h，Part Ⅱ分為E1(Michaelmas學(xué)期)和E2(Lent學(xué)期),E1和E2每個(gè)實(shí)驗(yàn)累計(jì)做30～40 h，包括波導(dǎo)、銣原子光泵、共振隧穿二極管、鍺遷移率、磁流體、激光散射研究玻爾茲曼常量、約瑟夫森效應(yīng)、核磁共振、掃描隧道顯微鏡等實(shí)驗(yàn). 教學(xué)中強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)能力和懷疑精神，激發(fā)學(xué)生興趣，學(xué)生遇到問題通過實(shí)驗(yàn)解決，強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)合作，鼓勵(lì)本科生加入課題組開展科學(xué)研究. 實(shí)驗(yàn)室分布范圍較廣，包括盧瑟福大樓、布拉格大樓、莫特大樓等. Part IA和Part IB有專門的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)區(qū)域. Part Ⅱ大多數(shù)實(shí)驗(yàn)所在地相對集中，少量在學(xué)校的科研課題組. Part Ⅲ基本都在科研課題組.

劍橋大學(xué)建有相應(yīng)的網(wǎng)站，以便學(xué)生獲取課程信息[23]. 物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)相關(guān)人員包括Faculty 5人、Staff 1人. 劍橋大學(xué)成立了專門的教學(xué)委員會(huì)負(fù)責(zé)本科教學(xué). 實(shí)驗(yàn)室安全管理方面包括電離輻射、化學(xué)危害及有害物、化學(xué)廢物處理、生物安全、電氣安全、激光防護(hù)、低溫安全、高壓系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、個(gè)人防護(hù)設(shè)備等內(nèi)容.

3 中外部分高校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)對比分析

國內(nèi)外部分高校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教師構(gòu)成、學(xué)生人數(shù)、實(shí)驗(yàn)開設(shè)和教學(xué)特色如表1所示.

3.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念、內(nèi)容、方式比較

在教學(xué)理念目標(biāo)方面，國內(nèi)外大學(xué)強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)素質(zhì)和實(shí)踐能力，通過實(shí)驗(yàn)增強(qiáng)對物理概念的理解. 國內(nèi)大學(xué)更強(qiáng)調(diào)科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法、規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作，注重基本實(shí)驗(yàn)方法和基本實(shí)驗(yàn)思想的教學(xué)，實(shí)驗(yàn)上強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)記錄和數(shù)據(jù)處理、誤差分析和報(bào)告展示等. 國外大學(xué)更注重培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和懷疑精神，通過現(xiàn)象觀察和動(dòng)手實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生提出問題和用實(shí)驗(yàn)研究物理、解決問題的能力，注重口頭報(bào)告和展示能力等.

在教學(xué)內(nèi)容方面，國內(nèi)外大學(xué)實(shí)驗(yàn)涵蓋力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)、量子物理等. 國內(nèi)大學(xué)一般設(shè)置普通物理學(xué)實(shí)驗(yàn)、近代物理學(xué)實(shí)驗(yàn)和補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)(研究性、綜合性、設(shè)計(jì)性、趣味性、專題性實(shí)驗(yàn)等)，更強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)課程的系統(tǒng)性和全面性，由于通常要對全校理工科類院系同時(shí)開設(shè)實(shí)驗(yàn)，因此實(shí)驗(yàn)具備一定的模塊化，但實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，較少涉及信息等交叉的實(shí)驗(yàn)，很少涉及大型物理實(shí)驗(yàn)，近年來各高校逐漸注重補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)的開發(fā). 國外大學(xué)一般追求實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有特色，通過實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生既掌握實(shí)驗(yàn)技能又掌握物理概念. 國外物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容可大致分為3類：第1類是整合在普通物理課程之中的實(shí)驗(yàn)課(不單獨(dú)開課)，該實(shí)驗(yàn)課與普通物理理論講授內(nèi)容保持一致，內(nèi)容大體上相當(dāng)于國內(nèi)的普通物理實(shí)驗(yàn)；第2類單獨(dú)開課，題目通常具有少而精的特點(diǎn)，其綜合性和開放性較強(qiáng)，以問題為導(dǎo)向，適合學(xué)生在掌握基本物理知識前提下開展一定的自由探索，內(nèi)容大體上相當(dāng)于國內(nèi)的近代物理實(shí)驗(yàn)或綜合物理實(shí)驗(yàn)；第3類是科研型實(shí)驗(yàn)，不同大學(xué)有側(cè)重地增加各自特色的補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)，如天文學(xué)實(shí)驗(yàn)、粒子物理實(shí)驗(yàn)、材料物理實(shí)驗(yàn)、信號處理等，這些實(shí)驗(yàn)相當(dāng)于國內(nèi)的前沿物理實(shí)驗(yàn)或本科生科研. 國外不同大學(xué)第3類實(shí)驗(yàn)差別較大，科研型實(shí)驗(yàn)是國外大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的顯著特點(diǎn)之一，尤其國外著名大學(xué)積極鼓勵(lì)學(xué)生參與科研活動(dòng)，這些實(shí)驗(yàn)更新較快，對學(xué)生科研能力的訓(xùn)練起了積極的作用，該類型實(shí)驗(yàn)設(shè)置與學(xué)生人數(shù)相對較少的基本情況是契合的.

在教學(xué)方式方面，國內(nèi)大學(xué)教師注重講述實(shí)驗(yàn)原理、步驟和儀器，通常學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，團(tuán)隊(duì)配合較少，在教學(xué)中教師注意引導(dǎo)學(xué)生討論和啟發(fā)式教學(xué)，但由于學(xué)生人數(shù)較多等原因收效并不明顯. 國外大學(xué)更強(qiáng)調(diào)激發(fā)學(xué)生興趣和自主學(xué)習(xí)，教師在教學(xué)中主要通過提問、討論等方式與學(xué)生互動(dòng)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生獨(dú)立實(shí)驗(yàn)和合作互助兼顧，主要通過作報(bào)告和展示掌握學(xué)生對實(shí)驗(yàn)和物理問題的理解情況.

3.2 實(shí)驗(yàn)條件和管理模式比較

實(shí)驗(yàn)條件方面，國內(nèi)大學(xué)設(shè)備完備，隨著近年來經(jīng)費(fèi)的不斷投入，新購設(shè)備自動(dòng)化程度較高，但仍存在部分實(shí)驗(yàn)設(shè)備陳舊的問題. 虛實(shí)結(jié)合方面，部分學(xué)校注重虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)[18]. 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方面，國內(nèi)高校鼓勵(lì)學(xué)生觀看網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)視頻(云課堂)，部分高校開發(fā)了數(shù)字化考勤、原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)上傳、實(shí)驗(yàn)報(bào)告線上提交打分等系統(tǒng)[24]. 國外大學(xué)設(shè)備先進(jìn)，自動(dòng)化程度高，大型實(shí)驗(yàn)設(shè)備較常見. 麻省理工學(xué)院和劍橋大學(xué)每門課程都有相應(yīng)的網(wǎng)站，學(xué)生瀏覽網(wǎng)站可以獲得當(dāng)年課程的相關(guān)信息.

管理模式方面，國內(nèi)大學(xué)一般每學(xué)年實(shí)驗(yàn)課學(xué)生人數(shù)在千人以上，實(shí)驗(yàn)課規(guī)模較大，管理組織較為復(fù)雜. 實(shí)驗(yàn)課一般需要幾十位教師，且配備多位負(fù)責(zé)儀器管理的實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員，合作完成教學(xué)工作. 實(shí)驗(yàn)課的管理組織一般由實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心負(fù)責(zé)，受教學(xué)委員會(huì)直接領(lǐng)導(dǎo). 實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)費(fèi)投入較大，國內(nèi)著名大學(xué)每年投入基本超過100萬. 國外大學(xué)在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和教師方面嚴(yán)格把關(guān)，有專門的教學(xué)委員會(huì)統(tǒng)管物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，每年召開教學(xué)情況總結(jié)會(huì). 國外大學(xué)實(shí)驗(yàn)課學(xué)生總?cè)藬?shù)相對較少，實(shí)驗(yàn)課規(guī)模較小，每門實(shí)驗(yàn)課一般僅由少數(shù)幾位Faculty負(fù)責(zé)，配備一定數(shù)量的負(fù)責(zé)儀器管理的Staff或者助教，教師情況基本固定，但是逐年有一定比例的更新. 國內(nèi)外大學(xué)在實(shí)驗(yàn)室安全方面都有嚴(yán)格的安全制度，有專人負(fù)責(zé)和管理.

4 討 論

通過國內(nèi)外部分大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的比較，我們認(rèn)為國內(nèi)教學(xué)改革還有很大的空間，可以借鑒國外教學(xué)的有益經(jīng)驗(yàn)，探索適合中國具體情況的教學(xué)模式. 具體而言，目前國內(nèi)高校實(shí)驗(yàn)課學(xué)生人數(shù)較多，在一定時(shí)期內(nèi)傳統(tǒng)的課程模式可能仍是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主流，應(yīng)循序漸進(jìn)地改革. 創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)和課程思政建設(shè)為物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出了更緊迫的要求，應(yīng)優(yōu)化課程設(shè)置，側(cè)重培養(yǎng)科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰? 課程上增加研究性實(shí)驗(yàn)和多種自選實(shí)驗(yàn)等內(nèi)容的比例；教學(xué)上注重培養(yǎng)興趣，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、提出問題、大膽實(shí)驗(yàn)，增加團(tuán)隊(duì)合作、交流討論和報(bào)告展示的環(huán)節(jié)，注重培養(yǎng)創(chuàng)新能力、獨(dú)立思考、合作能力和表達(dá)能力. 進(jìn)一步豐富配合物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)資源，開發(fā)學(xué)生個(gè)性化培養(yǎng)和學(xué)習(xí)任務(wù)管理方案，契合未來線上、線下多種方式教學(xué)的新趨勢. 推動(dòng)教學(xué)管理部門加快優(yōu)化學(xué)生和教師評價(jià)體系：通過分類選課、部分免修、第1課堂和第2課堂融合等方式著力解決學(xué)生反映的實(shí)驗(yàn)課程“內(nèi)容多、沒創(chuàng)意”問題，提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)課滿意度；通過人事制度改革和獎(jiǎng)懲措施解決部分教師“重科研、輕教學(xué)”問題，促使教師對實(shí)驗(yàn)教學(xué)投入更多的時(shí)間和精力，進(jìn)而扎實(shí)做好物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，落實(shí)立德樹人的根本任務(wù).