【導讀】“重在課內(nèi)、拓展課外、搭建平臺、因材施教”，北京交通大學物理實驗教學中心通過分階段、分層次、階梯式的教學改革，將以往學生“要我學我就學” “要我做我才做”的被動學習習慣轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;我要學”的自發(fā)行為。中心還始終把培養(yǎng)學生的素質(zhì)放在第一位，通過各種物理實踐平臺，不斷提高學生的創(chuàng)新意識。中心在重視學生培養(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)任北京交通大學國家級物理實驗教學示范中心主任，大學物理實驗國家級精品課負責人。中國高校實驗物理教學研究會常務(wù)理事、全國大學生物理實驗競賽組委會委員、中國光學學會光學教育專業(yè)委員會委員、北京市大學生物理實驗競賽組委會委員，國家級教學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科研一線，完成教改項目19項，發(fā)表教改文章11篇，獲學校和北京市教學成果獎8項。科研興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?；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“高等學校實驗教學示范中心建設(shè)和評審工作”以來，高校對實驗教學越來越重視，我們了解到北京交通大學物理實驗教學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以及學生培養(yǎng)方面所取得的成果。
盛新志：北京交通大學物理實驗教學歷史悠久，20世紀90年代開始承擔國家級教改課題“面向21世紀工科物理教學內(nèi)容與課程體系改革與實踐”、承擔“國家工科物理教學基地”建設(shè)任務(wù)，2004年獲評國家工科物理優(yōu)秀教學基地點，2005年獲國家級教學成果特等獎、二等獎各1項，2006年成為首批“國家級教學示范中心”建設(shè)單位，2007年“大學物理實驗”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基地教學團隊被評為首批“國家級教學團隊”，團隊于2009年獲國家級教學成果二等獎1項、北京市教學成果一等獎2項，承擔國家級教學改革和建設(shè)項目4項。網(wǎng)絡(luò)化教學和實驗室信息管理建設(shè)，提供了豐富的實驗教學資源，實現(xiàn)了網(wǎng)上輔助教學和網(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“光學工程”北京市重點學科和“發(fā)光學與信息技術(shù)”教育部重點實驗室，以及物理學和光學工程兩個一級博士學位授權(quán)學科，近七年來承擔科研項目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，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)動學生主動學習的積極性。
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生2 000人次以上。“創(chuàng)新實踐天地”堅持學生自主選題、自組團隊、自主管理的組織模式，每年吸引近百名學生，資助立項40余個。
借助承辦北京市大學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。利用學校投資的300萬元，改造了演示實驗環(huán)境，開發(fā)了導學系統(tǒng)二期工程，營造了激發(fā)學生興趣、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)合教學內(nèi)容、極具震撼力的演示實驗儀器，受到了學生的普遍歡迎。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余項密切配合大學物理理論課教學的隨堂演示儀器，極大地提高了學生的學習興趣，取得了很好的教學效果。隨堂演示儀器使用3年來，得到同行的充分認同，被清華大學、北京工業(yè)大學等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)性教學研討會及兄弟院校做交流報告30余次。
3.教學與科研緊密結(jié)合，走自主研發(fā)之路
我中心積極鼓勵結(jié)合科研和教學改革成果自主研發(fā)教學儀器。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)物理實驗教學空白，并在全國教學儀器評比中獲獎。研制的教學儀器推廣到67所高校，總價值超過千萬元，豐富了實驗教學內(nèi)容，增強了實驗中心的創(chuàng)新及可持續(xù)發(fā)展能力。
4. 階梯式教學改革取得了成功
長期應(yīng)試教育使大部分學生養(yǎng)成了“要我學我就學”“要我做我才做”的被動學習習慣。物理實驗教學也沒有充分考慮到學生的基礎(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模式，會使有的學生“吃不飽”，有的學生“吃不了”。
階梯式教學充分考慮學生實驗基礎(chǔ)的差異，把教學內(nèi)容設(shè)計為初、中、高三級階梯，學生需要逐級完成實驗任務(wù)。這種進階式教學模式促進了對實驗方法的掌握和動手能力的提高，激發(fā)了學生挑戰(zhàn)困難的激情。學生在相同時段內(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。階梯式教學改革所帶來的趣味性和挑戰(zhàn)性極大地刺激了學生的學習熱情，常常有學生夾在上實驗課的學生中提前來預(yù)習，下課了也會有一些學生懇求教師再讓做一會兒。做實驗已由“要我做”變成“我要做”， 進階式教學改革取得了很大的成功。
【記者】：貴中心正在實行大學物理實驗課程全英語教學，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：大學物理實驗課程全英語教學，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，不只要求教師具有較高的英語水平，還對國內(nèi)大學物理實驗課程現(xiàn)有的教材和教學方法提出了挑戰(zhàn)，國外的現(xiàn)有教材和教學方法照搬到國內(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。大學物理實驗全英語教學對于提升學生英語應(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。在開展大學物理實驗英語浸入式教學2年基礎(chǔ)之上，以授課學生為實證調(diào)查對象，采用問卷調(diào)查方式，對教學目的、學生英語水平、教材講義編寫、英語實驗項目選擇以及教學效果評價等關(guān)鍵問題進行實證調(diào)查研究。研究表明，浸入式全英語大學物理實驗課教學，可以切實培養(yǎng)學生的語言應(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的精干師資力量。
【記者】：貴中心在實驗教學方面取得了如此優(yōu)異的成績，這和硬件設(shè)施建設(shè)是分不開的，一個好的教學平臺可以對教學起到相當重要的作用。您能從中心現(xiàn)有的教學儀器中挑選兩件，結(jié)合教學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，已成為對工科學生基礎(chǔ)物理知識的基本要求。我中心教師結(jié)合承擔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物理實驗課程專題實驗的開設(shè)，獲得了很好的教學效果。
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：超導薄膜、導電薄膜、電阻薄膜、半導體薄膜、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和各類傳感器的發(fā)展。本中心教師結(jié)合承擔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)容引入大學物理實驗教學中，可完成以下4個方面的實驗教學內(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)。通過本實驗的學習，學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，獲得了很好的教學效果。
【記者】：貴中心正積極籌辦“物理教育研究”二級學科博士點，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”一級博士點授權(quán)學科后，積極籌辦在一級學科下設(shè)“物理教育研究”二級學科博士點。“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知規(guī)律、思維模式及其與教學的相互作用。1999年美國物理協(xié)會將其作為物理學的一個分支領(lǐng)域，是一個歷史不過十多年的新興學科，發(fā)展迅速，目前已遍及歐美亞著名大學。“物理教育研究”強調(diào)科學實證研究。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)論必須是可以重復的。
“物理教育研究”學科的設(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研究的動力，提高實驗教學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科培養(yǎng)體系的建立，對作為導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思想，在物理實驗教改活動中，大力開展實證研究，開展學科建設(shè)，不僅可以豐富物理學的研究內(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嚴謹?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教授合作，開展不同文化科學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習，以及實證研究，在實驗中心已蔚然成風，教育教學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、整合了實驗教學資源，改善了物理實驗教學條件，極大地推進了高校實驗教學現(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)負責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
大學承擔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)地保持目前教學質(zhì)量上升勢頭的，更不要說進一步提高教學質(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：“學校猶水也，師生猶魚也，其行動猶游泳也，大魚前導，小魚尾隨，是從游也。”大師之所以至關(guān)重要，不只是因其學識淵博，智慧超群，更因其可以為學生提供追慕的目標。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，大學的建設(shè)資金有了較快的增長，很多大學正在積極面向高層次學校和科研院所進行高水平教師的招聘，也有一些大學提供特殊的條件和待遇，借鑒國外大學的一些做法，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，給物理實驗教學示范中心帶來負面的影響。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示范中心的建設(shè)工作，通過優(yōu)化、整合，很多學校完成了校內(nèi)高層次人才的重新配置，加強了物理實驗教學示范中心的建設(shè)。很多學校的物理實驗教學示范中心，是依托在理學院或物理系進行建設(shè)，借力于從事物理相關(guān)學科領(lǐng)域科研教師的力量，加強物理實驗教學示范中心的建設(shè)。高層次研究型大學從事物理相關(guān)學科領(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中開展得非常好，也是可持續(xù)發(fā)展的。當然，對于通過內(nèi)部引進重新配置到物理實驗教學示范中心的高層次教師，也需要加強學科發(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科發(fā)展。學科建設(shè)是高校發(fā)展的不竭源泉。結(jié)合學科建設(shè)，加強科研與教學的有機聯(lián)系，堅持教學與科研兩方面的考核要求，學科建設(shè)更會為實驗中心的師資隊伍建設(shè)提供直接支撐。
（《中國現(xiàn)代教育裝備》記者 葉緯明）
