王春梅，沈國土，趙振杰

(華東師范大學(xué) 物理與電子科學(xué)學(xué)院，上海 200241)

物理學(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，物理實驗教學(xué)對于物理學(xué)專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)具有重要作用. 相較于以往的常規(guī)教學(xué)，研究者對近代物理實驗教學(xué)有更多的探索和實踐，例如，堅持科研引領(lǐng)實驗教學(xué)的理念，創(chuàng)建基礎(chǔ)與創(chuàng)新協(xié)同發(fā)展的基礎(chǔ)物理實驗課程教學(xué)新體系[1]；自由實驗、樂學(xué)創(chuàng)新的近代物理實驗教學(xué)[2]；建立自主探究性實驗教學(xué)新模式，并研發(fā)與之配套的系列自主探究型實驗項目[3]. 根據(jù)華東師范大學(xué)的特點，本文對近代物理實驗課程進行了探索和實踐，設(shè)計和建立了多層次教學(xué)和評價體系，設(shè)計了驗證性基礎(chǔ)實驗的教學(xué)內(nèi)容和評分標準，從細節(jié)處著力，通過實驗教學(xué)活動的體驗來培養(yǎng)學(xué)生的準科研素養(yǎng).

1 準科研素養(yǎng)內(nèi)涵的探討

科研素養(yǎng)是科學(xué)研究人員在思想道德、理論知識、科研能力等方面所應(yīng)達到的基本要求，是成功進行科研工作的基礎(chǔ)和保障，更是綜合素質(zhì)的體現(xiàn). 科研素養(yǎng)主要包括科研意識、科研方法和科研精神3方面[4]，也有研究者認為科研素養(yǎng)包括科研理論素養(yǎng)、科研能力素養(yǎng)和科研道德素養(yǎng)[5-6]. 碩士研究生應(yīng)該具備正確的科研動機、真誠的科研態(tài)度、科學(xué)的科研方法和厚積薄發(fā)的精神[7]. 如果把視野拓展到中學(xué)教育，物理學(xué)科核心素養(yǎng)是物理學(xué)科育人價值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生通過物理學(xué)科學(xué)習(xí)而逐步形成的正確價值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力，它主要包括物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任4方面[8]. 如果進一步把視野拓展到整個人群，則從美國學(xué)者克勞普福的定義為源頭，現(xiàn)在國際上普遍把科學(xué)素養(yǎng)概括為3部分，即對科學(xué)知識、科學(xué)的研究過程和方法以及科學(xué)技術(shù)對社會和個人的影響均要達到基本了解的程度[9].

本文把準科研素養(yǎng)的內(nèi)涵概括為研究人員的科研素養(yǎng)，外延為大眾的科學(xué)素養(yǎng)，涵蓋了物理學(xué)科核心素養(yǎng). 對科研活動(其他活動也可以參照，包括實驗及其教學(xué)活動)的全過程進行遍歷式梳理,尋求能夠培養(yǎng)學(xué)生各種素養(yǎng)的活動和要素. 首先是動機，然后是選題，接下來是如何規(guī)劃實施研究活動，如何解決實施過程中可能遇到的問題，是否要調(diào)整原來的規(guī)劃，最后是成果和研究過程的總結(jié)和后續(xù)改進. 在此基礎(chǔ)上，再考慮其他可能需要的要素. 準科研素養(yǎng)包括道德和精神素養(yǎng)、理論素養(yǎng)和能力素養(yǎng). 道德和精神素養(yǎng)包括強烈的好奇心，為人類的各項活動服務(wù)的意識(社會責(zé)任感)，尊重人格、作風(fēng)民主、求實求真、嚴謹治學(xué)(學(xué)術(shù)規(guī)范)、堅韌不拔、獨立思考、批判繼承、大膽創(chuàng)新、培養(yǎng)成就感、激發(fā)潛能. 理論素養(yǎng)包括科學(xué)研究的基本理論和知識、科學(xué)研究方法論和方法學(xué)、學(xué)科理論和相關(guān)學(xué)科理論. 能力素養(yǎng)包括發(fā)現(xiàn)問題能力、信息收集和處理能力、整體規(guī)劃能力(根據(jù)收集的信息綜合做出決斷)、組織協(xié)調(diào)和實施能力、自我控制能力、溝通能力、團隊協(xié)作能力、開拓創(chuàng)新能力、自我評估能力、撰寫科學(xué)論文和學(xué)術(shù)報告的能力.

2 多層次教學(xué)和評價體系的設(shè)計和實施

大三學(xué)生經(jīng)過近2年的基礎(chǔ)物理實驗訓(xùn)練，已掌握基本的實驗技能，但是學(xué)生的實驗?zāi)芰σ蛉硕?，因此采用豐富完善的多層次教學(xué)體系勢在必行[2]. 我校有師范班、非師范班和菁英班3種類型的學(xué)生，近代物理實驗課程對于師范班為近代物理實驗和近代物理實驗進階，對于非師范班為近代物理實驗(一、二)，對于菁英班為物理實驗(四、五)，其中近代物理實驗進階為選修.

根據(jù)維果茨基的“最近發(fā)展區(qū)理論”，要讓學(xué)生跳一跳就能摘桃子[10]. 設(shè)計理念從總體上考慮，首先要有規(guī)范的活動樣本供學(xué)生參考，在此基礎(chǔ)上提供一定的自由度讓學(xué)生自主發(fā)揮，獨立思考，規(guī)劃、安排和實施相應(yīng)的活動. 這樣既不會讓學(xué)生跳得再高也摘不到桃子而感到無所適從，也不會讓學(xué)生感覺不用努力就能摘到桃子而興趣索然. 相較普通物理實驗而言，近代物理實驗原理與實驗裝置更復(fù)雜，有的原理甚至在理論課中沒有涉及到；物理思想更豐富，實驗結(jié)果較為開放. 因此,可以把近代物理實驗中的驗證型基礎(chǔ)實驗?zāi)M成準探究研究型實驗. 考慮到課程中準科研素養(yǎng)培養(yǎng)的理念，設(shè)計和建立了多層次教學(xué)和評價體系.

考慮到實驗課程的特殊性，一般情況下期末不另外單獨進行考核，實驗課全過程既是學(xué)生知識、能力和品格等的訓(xùn)練和培養(yǎng)過程，也是對學(xué)生進行評價的過程，因此對于學(xué)生來說，評分標準尤其重要. 在多層次教學(xué)體系中對絕大部分教學(xué)內(nèi)容都給出了詳細的評分標準，供教師評分和學(xué)生自評參考，這也滿足了當(dāng)前目標導(dǎo)向型課程的設(shè)計要求. 針對實驗課程的具體情況，所設(shè)計的評分標準對所有基礎(chǔ)實驗是統(tǒng)一的，對于具體某個基礎(chǔ)實驗可以對評分標準進行具體化. 另外,刪減了作為主要評分依據(jù)的實驗報告中的一些傳統(tǒng)項目(如實驗原理和實驗步驟)，將實驗報告名稱修改為書面文檔. 基礎(chǔ)實驗的教學(xué)實施和評分標準構(gòu)成了多層次教學(xué)體系的主要部分，除了基礎(chǔ)實驗部分以外還有與其他高校都在探索的類似探究設(shè)計研究型項目. 這些項目一般對實驗室設(shè)備和師資有較高的要求，受條件限制，往往只能對部分基礎(chǔ)比較好或有強烈興趣的學(xué)生開放. 綜上，通過教學(xué)設(shè)計和制定評分標準，目的是用驗證性基礎(chǔ)實驗來模擬準探究研究性實驗，以期能以較小的成本惠及絕大部分學(xué)生，這需要教師對基礎(chǔ)實驗有較高熟悉程度以及對實驗教學(xué)內(nèi)容具備重新梳理的能力. 教學(xué)體系的許多內(nèi)容可以依托學(xué)校的“大夏學(xué)堂”來實施.

2.1 多層次教學(xué)體系設(shè)計

課程體系安排如下：

1)師范班的近代物理實驗和非師范班的近代物理實驗(一)，學(xué)生2人1組，完成一定數(shù)量的基礎(chǔ)實驗，最后獨立完成1個總結(jié)實驗；

2)非師范班的近代物理實驗(二)和菁英班的物理實驗(四)，學(xué)生2人1組，完成一定數(shù)量的基礎(chǔ)實驗，最后獨立完成1個基礎(chǔ)實驗/試開實驗/無步驟實驗/大實驗/精做實驗(根據(jù)學(xué)生的不同學(xué)習(xí)基礎(chǔ)選擇1種)；

3)菁英班的物理實驗(五)，學(xué)生完成一定數(shù)量的大實驗.

2.2 基礎(chǔ)實驗的教學(xué)設(shè)計

每個基礎(chǔ)實驗的教學(xué)過程可以分為預(yù)習(xí)、操作和完成書面文檔3部分.

2.2.1 基礎(chǔ)實驗預(yù)習(xí)的教學(xué)設(shè)計實施及素養(yǎng)培養(yǎng)

將實驗的預(yù)習(xí)內(nèi)容梳理為6項任務(wù)，分別為：實驗原理、實驗設(shè)計、實驗儀器、實驗內(nèi)容和步驟、需要觀測的現(xiàn)象和測量的數(shù)據(jù)(包括條件，二者合起來是1個完整操作)、拓展(其他5項任務(wù)中都沒有涉及到的事宜).

實驗預(yù)習(xí)要求：每6名學(xué)生組成1個實驗大組并推選1名組長，由組長協(xié)調(diào)每名同學(xué)承擔(dān)具體任務(wù)，學(xué)生通過閱讀講義和相關(guān)擴展資料來完成任務(wù). 為了幫助基礎(chǔ)差的學(xué)生抓住重點，教師提供實驗預(yù)習(xí)大綱，其中每項任務(wù)都列有相應(yīng)的思考題(重新梳理教學(xué)內(nèi)容，參照科研活動開展的過程給出). 然后由學(xué)生完成自己承擔(dān)任務(wù)的相關(guān)內(nèi)容講解(可以按照自己的思路講解，其中涵蓋思考題答案，也可以按照預(yù)習(xí)大綱中列出思考題的思路講解). 講解后每名學(xué)生至少從教師角度提出1個問題來考查其他同學(xué)是否掌握相關(guān)知識，一般由承擔(dān)后一任務(wù)的學(xué)生回答(拓展任務(wù)的問題由承擔(dān)實驗原理任務(wù)的學(xué)生回答)，同時至少針對后面一項任務(wù)從學(xué)生角度提出1個問題，由承擔(dān)相應(yīng)任務(wù)的學(xué)生回答問題；學(xué)生也可以提出多個問題，酌情加分. 對每項任務(wù)的講解和討論全過程錄音，預(yù)習(xí)結(jié)束后會有6段錄音，下午做實驗前提交到學(xué)習(xí)小組(平臺上的項目對應(yīng)前述的實驗大組)日志中. 指導(dǎo)教師可以旁聽，也可以質(zhì)疑問題. 最后學(xué)生還需要對初步設(shè)計的測量條件和原始實驗現(xiàn)象與數(shù)據(jù)表格進行記錄，對實驗中需要測量的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)及對應(yīng)的觀測和測量條件進行預(yù)估.

說明：根據(jù)“學(xué)習(xí)金字塔理論”，如果學(xué)生有機會把上課內(nèi)容立即運用，或是讓學(xué)生有機會當(dāng)同學(xué)的老師，2周以后學(xué)習(xí)內(nèi)容平均保持率可高達80%～98%. 因此預(yù)習(xí)講解環(huán)節(jié)是為了加深學(xué)生印象，提高學(xué)習(xí)效果. 設(shè)置提問環(huán)節(jié)，使學(xué)生關(guān)注的內(nèi)容最大限度地覆蓋整個實驗的相關(guān)內(nèi)容. 考慮到學(xué)生提出的問題可能存在共性，因此設(shè)置了指導(dǎo)教師旁聽環(huán)節(jié)，教師及時指出學(xué)生講解時的問題或進一步質(zhì)疑問題以及給學(xué)生答疑解惑.

預(yù)習(xí)過程培養(yǎng)了學(xué)生的自我控制能力、與人溝通能力和團隊協(xié)作能力. 學(xué)生通過閱讀講義和相關(guān)拓展資料后獲得預(yù)習(xí)大綱中部分問題的答案，增強信息收集和處理能力. 通過講解預(yù)習(xí)大綱中相應(yīng)部分問題的答案(不同的思路和講解方式)，可以培養(yǎng)師范班學(xué)生的講課能力及其他班學(xué)生做學(xué)術(shù)報告以及陳述方法的能力，激發(fā)學(xué)生的潛能. 同時通過要求以教師和學(xué)生角度提問間接培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題的能力.

這里需要強調(diào)：每個實驗的設(shè)計任務(wù)中通過回答相關(guān)問題引導(dǎo)學(xué)生理解該實驗的設(shè)計思路，從而培養(yǎng)學(xué)生整體規(guī)劃(根據(jù)收集的信息綜合做出決斷)能力；而拓展中的開放性問題，例如“……中可以獲得哪些啟示(包括但不限于原則、思想、方法、思路、途徑)？”可以培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、批判繼承的精神，掌握科學(xué)研究的基本理論和知識與科學(xué)研究方法論和方法學(xué)的相關(guān)知識.

最后通過合作6名學(xué)生完成全部預(yù)習(xí)任務(wù)，體驗團隊協(xié)作過程和完成任務(wù)后的成就感，培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作能力. 同時在預(yù)習(xí)過程中，學(xué)生的學(xué)科理論和相關(guān)學(xué)科理論也得到重溫和拓展.

2.2.2 基礎(chǔ)實驗操作和完成書面文檔的教學(xué)設(shè)計實施及素養(yǎng)培養(yǎng)

進行實驗操作時，每名學(xué)生單獨完成數(shù)據(jù)測量和實驗操作記錄，另外1名學(xué)生可以輔助，2名學(xué)生可以互相協(xié)調(diào)時間，以提高效率. 在沒有安全隱患的前提下教師一般不介入，提倡學(xué)生根據(jù)自己的理解和設(shè)想進行實驗操作，以對自己的設(shè)想進行驗證，當(dāng)學(xué)生遇到問題經(jīng)過自己努力和求助同伴后仍不能解決時，教師再適當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)和提示. 操作期間除了要求學(xué)生記錄實驗儀器型號、臺號、產(chǎn)生條件、原始實驗現(xiàn)象、測量條件及原始數(shù)據(jù)外，還要記錄操作過程，類似于科研活動中的原始記錄.

實驗操作實施過程可以培養(yǎng)學(xué)生組織協(xié)調(diào)和實施能力，以及堅韌不拔和獨立思考的精神. 要求學(xué)生在操作中完成操作記錄，可以培養(yǎng)學(xué)生求實求真、嚴謹治學(xué)(學(xué)術(shù)規(guī)范)的精神.

如果時間允許，學(xué)生應(yīng)根據(jù)實驗操作過程重新設(shè)計測量條件和原始實驗現(xiàn)象與數(shù)據(jù)記錄表格，并把測量條件和原始實驗現(xiàn)象與數(shù)據(jù)整理到重新設(shè)計的表格中，最后完成數(shù)據(jù)處理、分析討論和自評及后續(xù)改進；或者這部分內(nèi)容在課后完成. 以上過程可以讓學(xué)生體驗科學(xué)研究的基本理論和方法.

2.3 基礎(chǔ)實驗的評分標準

對基礎(chǔ)實驗制定詳細的評分標準，實驗預(yù)習(xí)占20%，操作占10%，書面文檔占70%.

2.3.1 基礎(chǔ)實驗的預(yù)習(xí)和操作具體評分標準及素養(yǎng)培養(yǎng)

預(yù)習(xí)20分由同一大組中的其他學(xué)生打分，打分標準為：完整回答預(yù)習(xí)大綱中的問題得8分；講解時整體思路清晰，內(nèi)容組織邏輯性強，語言表達科學(xué)嚴謹，語速適中，講授有起伏，重點突出，得3分；提出2個問題和回答2個問題一共得4分；如果認為某個學(xué)生表現(xiàn)特別好可以加1分，多提問題的學(xué)生還可以酌情加1～2分. 最后去掉5個得分中的1個最高分和1個最低分，剩余的3個分數(shù)求平均得到該學(xué)生最后的預(yù)習(xí)分數(shù). 教師可以通過錄音監(jiān)督學(xué)生的打分.

設(shè)置互評的環(huán)節(jié)，學(xué)生參照標準答案，對同伴回答問題的情況進行打分，這也是督促學(xué)生掌握相關(guān)內(nèi)容的有效措施，同時也可以讓學(xué)生從他人的欠缺中看到自己待改進之處. 參照體育比賽的打分去掉最高分和最低分的規(guī)則可以向?qū)W生傳遞評價公平公正的理念，培養(yǎng)學(xué)生尊重平等、作風(fēng)民主的精神.

操作合作10分由同一小組的另一名同學(xué)打分，打分標準為：在實驗過程中協(xié)調(diào)完成實驗得7分，對自己完成實驗有幫助得2分，特別有幫助再加1分. 這可以培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作能力.

2.3.2 基礎(chǔ)實驗的書面文檔具體評分標準及素養(yǎng)培養(yǎng)

實驗書面文檔包括：

1)初步設(shè)計的測量條件和原始實驗現(xiàn)象與數(shù)據(jù)記錄表格(標準零5分).

2)實驗操作記錄(標準一10分，標準二15分，標準三10分，共35分).

3)整理的測量條件和原始實驗現(xiàn)象與數(shù)據(jù)記錄表格(標準四5分).

4)數(shù)據(jù)處理及分析討論(標準五15分).

5)自評及后續(xù)改進思考(標準六10分).

評分標準如下：

1)實驗操作記錄必須要有實驗操作記錄頭，如果沒有則標準一至三不得分，這里只扣分，強調(diào)該內(nèi)容的重要性. 該要求主要是讓學(xué)生養(yǎng)成良好的習(xí)慣，記錄內(nèi)容要規(guī)范(備查)，需要有記錄人、記錄時間和地點等，培養(yǎng)學(xué)生嚴謹治學(xué)的精神.

2)標準零：初步設(shè)計的測量條件和原始實驗現(xiàn)象與數(shù)據(jù)記錄表格占5分(無測量條件扣2分，缺1個測量條件扣1分，最多扣2分；缺1個原始數(shù)據(jù)扣1分，最多扣2分；無單位扣1分，扣完5分為止；有設(shè)計中遇到的問題或思考加1分，5分封頂). 設(shè)置加分目的是為了給學(xué)生犯錯的機會，有遺漏也可以得滿分，同時也考查學(xué)生對條件和原始現(xiàn)象及數(shù)據(jù)思考的深度(是否發(fā)現(xiàn)了問題或有所考慮). 針對具體某個實驗，該標準則轉(zhuǎn)化為具體的條件和測量的物理量，詳見后文中教案描述. 在預(yù)習(xí)中完成“需要觀測的現(xiàn)象和測量的數(shù)據(jù)”任務(wù)的學(xué)生，只要說明哪些條件和哪些需要測量的物理量，由每名學(xué)生根據(jù)自己的理解設(shè)計條件和數(shù)據(jù)呈現(xiàn)的表格，既有明確要求，也給了學(xué)生一定的自由度，由此培養(yǎng)學(xué)生獨立思考和數(shù)據(jù)整理的能力. 本標準的設(shè)置初衷是讓學(xué)生在做實驗前要有規(guī)劃，在實驗過程中要記錄原始的實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，而不是只記錄經(jīng)過思考和推理的實驗結(jié)果. 因為原始實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)更為客觀，但是不同人的思考和推理方式不同，所得出的結(jié)果帶有主觀性. 設(shè)置標準零是為了培養(yǎng)學(xué)生整體規(guī)劃的能力以及求實求真的精神.

3)標準一：實驗操作記錄中序號及小標題編排、儀器狀態(tài)(測量條件)、操作、現(xiàn)象/數(shù)據(jù)4項是否齊全占10分(只要有1處有關(guān)4項得10分，缺少1項扣3分，依次類推，扣完10分為止). 設(shè)置本標準主要是讓學(xué)生做實驗規(guī)范，培養(yǎng)學(xué)生對內(nèi)容的分類歸納能力，理解操作是有前置條件的，只有在正確的儀器狀態(tài)下進行正確的操作才能得到合理的結(jié)果. 可以讓學(xué)生體驗科學(xué)研究的基本理論和方法.

4)標準二：實驗操作記錄中測量條件是否齊全占5分，測量結(jié)果是否齊全占5分，是否為實驗操作記錄(不是實驗步驟)占5分(學(xué)生先自評，最后以教師評價為準)，共15分(缺1個測量條件或測量條件不準確扣1分，扣完5分為止；缺1個測量結(jié)果或測量結(jié)果不正確扣1分，扣完5分為止；出現(xiàn)1次實驗步驟扣1分，有一半左右為實驗步驟扣3分，基本是實驗步驟扣5分). 注意這里的測量條件和測量結(jié)果在具體的實驗中都轉(zhuǎn)換為具體的條件和物理量. 本標準的設(shè)置主要是培養(yǎng)學(xué)生的思維完整性，要求學(xué)生了解實驗中所有的測量條件和測量結(jié)果.

5)標準三：實驗操作記錄中錯誤(錯誤的描述、造成的后果,分析錯誤產(chǎn)生的原因,考慮如何得到正確的操作)或為避免錯誤所做的具體思考過程(未做思考導(dǎo)致錯誤的描述、采取的措施、具體考慮說明、正確性)等占10分(只要有1處錯誤有關(guān)4項完整得8分，寫得特別好再加2分；錯誤中，其中1項始終沒有，扣3分，依次類推，扣完10分為止；只要有1處考慮有關(guān)3項完整且正確得8分，寫得特別好再加2分，前3項中其中1項始終沒有或所有考慮都錯誤，扣3分，依次類推，扣完10分為止). 設(shè)置本標準主要是讓學(xué)生在操作中既要動手又要動腦，善于分析，不放過實驗過程中的反?，F(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生觀察分析和反思改進的能力，同時也培養(yǎng)學(xué)生預(yù)估錯誤的能力.

6)標準四：整理的測量條件和原始實驗現(xiàn)象與數(shù)據(jù)記錄表格設(shè)計是否合理占5分(同標準零). 設(shè)置本標準能夠培養(yǎng)學(xué)生思維的完整性，同時也督促學(xué)生做實驗后，重新審視實驗測量結(jié)果，與實驗前的預(yù)估進行比較，從而提出改進，以培養(yǎng)學(xué)生反思的能力.

7)標準五：數(shù)據(jù)處理及分析討論占15分(數(shù)據(jù)處理詳細過程占7分，包括：數(shù)據(jù)準備、公式、數(shù)據(jù)代入公式過程、計算結(jié)果、單位、不確定度，每一項中有不完整情況扣1分，最多扣6分；分析討論占8分，包括：總結(jié)實驗的完成過程2分，評價實驗設(shè)計2分，對細節(jié)進行深度挖掘2分，思考題2分). 設(shè)置本標準除了要求學(xué)生完成數(shù)據(jù)處理和獲得結(jié)論外，還要求學(xué)生做完實驗后，重新對整個實驗和某一細節(jié)進行審視、總結(jié)和評價，并進一步總結(jié)思想方法、技巧及經(jīng)驗等.

8)標準六：自評及后續(xù)改進思考(根據(jù)評分標準對書面文檔進行評分，要求列出每項得分的依據(jù)并考慮后續(xù)改進)占10分,7個標準每個依據(jù)(特別是標準二、三、五需要詳細說明)得分少1項扣1分，扣完7分為止;后續(xù)改進考慮先說明再評分得3分(很有見地得3分，有少量想法得2分，無實質(zhì)性內(nèi)容得1分). 設(shè)置本標準能夠讓學(xué)生反思并在以后的實驗中改進，可培養(yǎng)學(xué)生批判繼承的精神，也可以間接培養(yǎng)學(xué)生的自我評價能力.

2.4 其他實驗內(nèi)容的教學(xué)設(shè)計及素養(yǎng)培養(yǎng)

2.4.1 其他實驗內(nèi)容的教學(xué)設(shè)計

總結(jié)實驗也分預(yù)習(xí)、操作和書面文檔3部分，只是全部以文檔形式呈現(xiàn). 預(yù)習(xí)和操作部分每名學(xué)生選擇自己認為做得最好的1個實驗，根據(jù)評分標準提供相關(guān)佐證材料，進行總結(jié)和自評. 每名學(xué)生選擇1個自己認為書面文檔寫得最不好的實驗和1個自己認為書面文檔寫得最好的實驗進行比較，根據(jù)評分標準提供相關(guān)佐證材料，進行總結(jié)和自評；同時，要給出自己對整個學(xué)期學(xué)習(xí)的總體評價.

提供基本可以獨立完成的基礎(chǔ)實驗由基礎(chǔ)差的學(xué)生獨立完成，成績打折扣.

試開實驗教師不提供預(yù)習(xí)大綱，學(xué)生需要在做實驗前提交預(yù)習(xí)大綱及答案初稿，完成后提交書面文檔和預(yù)習(xí)大綱.

無步驟實驗是指在現(xiàn)有某個實驗基礎(chǔ)上選1～2個該實驗的拓展實驗要求(實驗室給出或自己根據(jù)文獻選題)，學(xué)生通過查找文獻設(shè)計實驗步驟完成實驗；在做實驗前提交設(shè)計文檔，完成后提交書面文檔及預(yù)習(xí)大綱.

大實驗是需要12～16課時完成的難度較高的實驗，由指導(dǎo)教師確定實驗操作要求，學(xué)生需要完成論文.

精做實驗是在現(xiàn)有實驗儀器的基礎(chǔ)上完成課程不要求的內(nèi)容或?qū)嶒瀮?nèi)容進行拓展與修改講義(在該類儀器上沒有實施過)，需要學(xué)生自己選題；學(xué)生在做實驗前提交詳細的改進計劃，完成實驗后提交書面文檔及預(yù)習(xí)大綱. 如果實驗結(jié)果有發(fā)表價值，則選擇期刊投稿，同時可以作為以后的無步驟實驗的拓展案例.

預(yù)習(xí)大綱除了6項任務(wù)的預(yù)習(xí)思考題以外，還有實驗過程中或完成后需要考慮的問題(寫在書面文檔中的思考題)、實驗操作中的提示要點和實驗簡介等項目，第7項類似于復(fù)習(xí)思考題，第8項則給出了1組中2名學(xué)生測量不同數(shù)據(jù)的要求(一般是不同測量條件)，第9項是對實驗的總體說明.

這些內(nèi)容中越靠后的部分相對越容易模擬成準探究研究性實驗.

2.4.2 其他實驗內(nèi)容的素養(yǎng)培養(yǎng)

可選實驗一般按照難度梯度排列，學(xué)生在選擇前要對自己的能力有基本的評估，然后再根據(jù)興趣、優(yōu)勢等因素選擇1個項目完成最后1個實驗. 學(xué)生需要完成預(yù)習(xí)大綱(預(yù)習(xí)大綱是教師對實驗內(nèi)容重新梳理后制定的)，學(xué)生需要站在教師的角度考慮如何制定預(yù)習(xí)大綱. 除了要有總體的思路以外，還要考慮如何選取不同的測量條件可以使1組中的2名學(xué)生測量的數(shù)據(jù)不同，引導(dǎo)學(xué)生思考實驗中的測量條件是如何確定的，這具有一定的開放性和挑戰(zhàn)性.

這部分實驗內(nèi)容可以增加學(xué)生的好奇心，培養(yǎng)學(xué)生的自我評價能力、開拓創(chuàng)新能力和撰寫科學(xué)論文能力，也可以間接培養(yǎng)學(xué)生的選題能力.

2.5 課程設(shè)計中名人堂的設(shè)置

為了鼓勵學(xué)生積極努力學(xué)習(xí)，效仿NBA名人堂的做法，2013年開始建立華東師范大學(xué)物理系近代物理實驗學(xué)生名人堂[11]. 近代物理實驗學(xué)生名人堂分為優(yōu)秀廳、單項廳、創(chuàng)新廳和目標廳，原則上每廳1學(xué)期針對每個教學(xué)班不超過1名學(xué)生入選. 優(yōu)秀廳資格歸屬于該學(xué)期總評分數(shù)最高的學(xué)生，自動確定. 單項廳資格歸屬于1個學(xué)期中單個實驗(或其他項目)得分最高的學(xué)生，具體規(guī)則是所有申請學(xué)生在該學(xué)期中單個實驗得分最高. 創(chuàng)新廳資格歸屬于有創(chuàng)新思想的學(xué)生. 目標廳資格根據(jù)本人以往的實驗課綜合成績提高(10分以上)的基礎(chǔ)上設(shè)定目標，期末大于等于目標成績且最接近目標成績的1名學(xué)生獲得. 一般教師會在下一屆的實驗緒論課上舉行發(fā)證書儀式，既表彰上一屆的名人，也激勵下一屆學(xué)生.

基礎(chǔ)實驗內(nèi)容部分設(shè)計中，預(yù)習(xí)過程中學(xué)生之間開放性的提問、回答及討論，對前人實驗設(shè)計的不同體驗，拓展部分的開放性問題及預(yù)估實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)及其對應(yīng)的觀測和測量條件，實驗操作中一定限制條件下的自由探索及驗證，書面文檔中總結(jié)本實驗的完成過程、評價本實驗的設(shè)計及對細節(jié)進行深度挖掘，等等，都具備準探究研究性實驗的不可預(yù)測性和開放性特點.

3 簡單案例和初步教學(xué)效果

3.1 光泵實驗

以光泵磁共振實驗為例，分別從預(yù)習(xí)實施和書面文檔評分標準說明.

預(yù)習(xí)大綱中實驗原理任務(wù)思考題2：請詳細說明光抽運過程產(chǎn)生的機理(光抽運信號產(chǎn)生過程，注意其中躍遷時守恒量的數(shù)目，向上向下躍遷時躍遷定則的差別以及差別的原因)；

實驗設(shè)計任務(wù)思考題3：請詳細說明如何使光泵磁共振信號周期性出現(xiàn)以在本實驗中可以方便觀測(如何實現(xiàn)？掃場形狀為什么要用三角波？可以用其他波形代替嗎？)；

拓展任務(wù)思考題3：從光泵磁共振實驗的首次實現(xiàn)、發(fā)展和應(yīng)用中可以獲得哪些啟示(包括但不限于原則、思想、方法、思路、途徑).

思考題除了強調(diào)原理中的要點以外，還要強調(diào)物理現(xiàn)象的出現(xiàn)需要經(jīng)過一定設(shè)計，需要強化. 首先引導(dǎo)學(xué)生考慮現(xiàn)象產(chǎn)生的條件，然后引導(dǎo)學(xué)生考慮如何讓該條件周期性出現(xiàn)的方法，從而方便觀測. 實驗中給出了一種方法，讓學(xué)生體驗如何得到該方法，并引導(dǎo)學(xué)生思考該方法是否是唯一的方法，是否還有其他方法，掃場波形是否可以改變，同時解釋了測量需要達到一定精度所需要的限制條件.

本文給出的評分標準對所有實驗具有統(tǒng)一性，對具體實驗需要具體化， 例如標準零：初步設(shè)計的測量條件和原始實驗現(xiàn)象與數(shù)據(jù)記錄表格占5分. 在光泵實驗中，實驗內(nèi)容安排中有要求用指南針判斷地磁場、水平場和掃場的方向，以及抵消法測量g因子等內(nèi)容.大部分學(xué)生認為判斷方向比較簡單，設(shè)計表格時，條件是分別添加水平場和掃場，現(xiàn)象為指南針指針的指向；測量g因子比較復(fù)雜，條件有3個場的幅度和按鈕的方向(學(xué)生一般都寫得不全)，數(shù)據(jù)是頻率，方向、幅度、指針情況及頻率(光泵實驗條件和數(shù)據(jù)的具體化)缺失是標準零的扣分點.另外，教師要提醒學(xué)生不要記錄判斷以后得到的結(jié)果或結(jié)論，如水平場和地磁場同向之類的結(jié)果. 實際做實驗時發(fā)現(xiàn)方向判斷有問題，理論上用單因素法只加某一磁場，然后根據(jù)指南針指針方向判斷此磁場方向，但是地磁場是無法去掉的，因此要考慮2個磁場的疊加，然后再根據(jù)現(xiàn)象來判斷某一磁場的方向. 這時學(xué)生就會發(fā)現(xiàn)設(shè)計的表格要修改，條件應(yīng)該是2個場的按鈕狀態(tài)以及水平場和掃場幅度按鈕分別變化的情況，現(xiàn)象是指南針指針的變化情況，儀器/器件的狀態(tài)、實施操作和最后出現(xiàn)的現(xiàn)象自然呈現(xiàn). 完成實驗后，學(xué)生能夠根據(jù)實驗時的體會重新設(shè)計磁場方向判斷的現(xiàn)象記錄表格.

3.2 初步教學(xué)效果

經(jīng)過幾年的教學(xué)實踐，取得了顯著的教學(xué)效果，從學(xué)生的反饋和發(fā)表的教學(xué)論文及授權(quán)專利兩方面做說明.

3.2.1 學(xué)生的反饋

從2010級至2018級共幾十位學(xué)生入選了名人堂，對名人簡介中的獲獎感言以及總結(jié)實驗中關(guān)于課程的評價，進行了收集和整理.

從反饋來看，學(xué)生已經(jīng)開始部分體會到了課程設(shè)計的理念和目標. “近代物理實驗課程可以提高自己的科學(xué)素養(yǎng)”“老師的嚴謹和嚴格讓我重拾物理學(xué)習(xí)的快樂”“在遇到困難時不要輕易放棄，要勇于探索；在多次失敗之后不氣餒，總結(jié)失敗的原因，再次嘗試”及“一份重要的肯定”，令學(xué)生體會到了好奇心、堅韌不拔、獨立思考、培養(yǎng)成就感等道德品質(zhì)和精神素養(yǎng). “和隊友發(fā)現(xiàn)操作問題”“體會到了分工合作的重要性，體會到了與合作的同學(xué)之間溝通的重要性”及“原理基本都能自己給自己講一遍”，令學(xué)生體會到了發(fā)現(xiàn)問題的能力、與人溝通的能力、團隊協(xié)作能力，學(xué)術(shù)報告的陳述方法等能力素養(yǎng). “全新的實驗?zāi)Ｊ健薄敖K于明白模糊敘述下隱藏的實驗設(shè)計”“自學(xué)探索過程”及“先和合作的同學(xué)探索”，令學(xué)生體會到了驗證性實驗可以模擬成準探究研究性實驗的理念和方法.

3.2.2 論文及專利

從2006級開始實施精做實驗以來，經(jīng)過教師和學(xué)生的進一步拓展，學(xué)生發(fā)表較多(會議及期刊)教學(xué)或研究論文，例如，有關(guān)光拍實驗和快速傅里葉變換實驗[12]、法拉第效應(yīng)[13]、光柵光譜儀實驗[14-15]、磁光克爾效應(yīng)實驗[16]、微波布拉格衍射實驗[17]、X射線相關(guān)實驗[18-20]、磁阻抗效應(yīng)[21]等. 同時還吸引了學(xué)生參加教師承擔(dān)的儀器研制項目(學(xué)校設(shè)備處)和科創(chuàng)項目，也發(fā)表了論文，例如有關(guān)課程[22]和頻譜儀[23]等內(nèi)容的論文. 其中，有關(guān)X射線衍射實驗的論文[18]在《物理實驗》雜志創(chuàng)刊40周年論文評比中，入選“百篇優(yōu)秀論文”. 除了論文以外，還申請了3項發(fā)明專利和5項實用新型專利，其中2項發(fā)明專利和5項實用新型專利授權(quán).

4 結(jié)束語

根據(jù)我校的實際情況，依托大夏學(xué)堂設(shè)計和建立多層次的教學(xué)和評價體系，并對基礎(chǔ)實驗教學(xué)內(nèi)容和評分標準進行了有特色的設(shè)計，從細節(jié)處入手，通過對實驗教學(xué)活動的細化和改革來培養(yǎng)學(xué)生的準科研素養(yǎng). 經(jīng)過多年的教學(xué)實踐，取得了顯著的教學(xué)成果，這說明通過教學(xué)設(shè)計和制定評分標準，通過基礎(chǔ)實驗?zāi)M準探究研究性實驗是可行的. 提出的教學(xué)設(shè)計和實施還有待改進之處，例如教師評分的工作量較大，學(xué)生負擔(dān)相對較重，教師與學(xué)生的交流方式還可以增加更多的渠道，針對以上不足，我們還會不斷改進.