河北工业大学物理实验中心

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一、中心创建、调整与发展历程

河北工业大学是一所以工为主、多学科协调发展的国家“211”工程建设的河北省属骨干大学。学校治学严谨，教学管理严格规范，具有“勤奋、严谨、求实、进取”的优良校风和学风，是我国最早培养工业技术人才的地方高等院校之一，创办了我国高校最早的校办工厂，在百余年的办学实践中，形成了“工学并举，产学研相结合”的办学传统和办学特色。

物理教研室（包括物理实验）成立于建校之初，后经过院系调整，分别成立物理教研室和物理实验室，1998年物理实验室更名并正式成立物理实验中心。通过国家“211”工程二期建设、“中央与地方共建基础实验室”建设、2002年教育部本科教学工作水平评估建设，依托理学院的省级重点学科和理论物理、生物物理、应用数学3个硕士点的强有力支撑，经过几年的改革与建设，教学条件及水平显著提高。

物理实验中心为“校、院两级管理”，实行主任负责制。中心机构设置主任1名，副主任3名，各实验室有专门的教辅专职管理责任人。

现有教师、教辅及管理人员40名，其中教师36名，教辅4名；教授9名，副教授及高级实验师、高级工程师10名，讲师及实验师、工程师11名，助教9名，高级技工1名；博士13名，硕士13名。享受国家政府特殊津贴专家2名，河北省优秀省管专家1名，校级名师2名，优秀任课教师多名。兼职教授3名，分别来自中国科学院和北京经济技术开发区，为实验中心的规划和发展、内外交流协作发挥了重要作用。

近五年，总面积由1500m2 增加到4500m2；设备台件数约2000台件；总资产由不足200万增加到800多万元， 2005年学校增加投入200万，2006年学校增加投入68.8094万，2007年校增加投入113.952万，总资产达到1182.7614万元。

中心实验室包括：基础物理实验室、近代物理实验室、演示实验室以及特色与创新实验室（包括液晶物理实验室、传感器应用与设计实验室、计算机物理应用技术实验室、激光技术实验室等）。

中心每年承担全校45个专业约5400名学生的物理实验与理论课程。年实验人时数330000。中心开设课程10门，可开出的实验项目总数130个：其中基础性实验40个，占30.8%，综合性实验20个，占15.4%，应用性实验44个，占33.8%，创新性实验26个，占20%。另外，演示实验约60个。

二、实验教学理念与改革思路

中心秉承学校“工学并举”的办学特色，并根据学校“八个模块”、“两大平台”为内容的课程体系，一直将大学物理实验作为“实践教学模块”、“通识教育平台”的重要实验课程，以素质教育、创新教育为指导，以培养具有创新精神和实践能力的高素质专门人才为目标，构建了先进的物理实验教学理念：“夯实基础、激发兴趣、创新教育、培养能力”。这16字方针如下。首先以能力培养为核心，夯实基础（知识、技能和方法），全面开放实验教学，激发自主研究性学习兴趣，将创新教育融入教学全过程。实验教学与管理的主要改革思路。

1.更新教学观念，充实和创新实验内容，进一步优化整合，实施新课程体系

（1）坚持先进教学理念：“夯实基础、激发兴趣、创新教育、培养能力”。实现向“研究型”教学，创新教育的转变。将理论与实验、工科与理科、本科与研究生实验教学结合、教学与科研结合，变实验辅导为实验引导；实施以学生为主体，教师为主导的自主学习；采用课内外相结合多元化教学方式，培养学生工程实践、综合分析和科技创新能力。

（2）重构实验教学新体系：建立一个由简单到复杂、由基础到综合、由应用到创新的循序渐进的实验教学内容新体系。密切联系理论教学和相关学科技术的发展。对现有实验内容进行全面整合和更新，大幅度增加综合性、应用创新性实验的比例；建设具有自身特色的实践教学精品课程，出版了一系列精品教材。

（3）根据河北工业大学“十一五”规划，以培养学生实践能力、创新能力和提高教学质量为宗旨，以实验教学、创新教育改革为核心，以实验资源开放共享为基础，以高素质实验教学队伍和完备的实验条件为保障，创新管理机制，全面提高实验教学水平和示范辐射能力。不断完善先进的实验教学体系、内容、方法和手段。

（4）加强实验队伍建设，使队伍整体素质满足现代实验教学的要求；整合实验教学资源，实现优质资源共享，建立先进的有效的实验室管理体制；建立先进的运行机制和管理方式。

（5）根据教学功能设立课程体系，形成理论课与实验课教师的合理教学调度和流动机制，使得教师队伍更趋合理，将科研能力的培养融入教学，通过先进的教学理念和手段，培养学生勇于探索、实事求是、独立思考、研究性学习能力。

2.完善立体化实验教学模式，推进实践技能评价标准的改革

（1）完善中心教学管理网站功能，推行立体化的教学模式；

（2）探索开放环境下为学生提供更有效教学指导的方法和策略；

（3）建设系列课程下的实践技能综合评价机制，按逐级达标要求，建立多元实验考核方法，统筹考核实验过程与实验结果，对学生的实验理论、基本技能、设计能力及创新能力进行更为客观的评价。

3.贯彻执行学校“人才强校”工程，不断充实和加强教师队伍建设

结合学校“人才强校”工程，加强高水平人才队伍建设，逐步实现职称、学历、知识、年龄、学科结构合理化。具体措施——加强高层次人才的引进力度，以高水平人才为核心加强创新团队建设；鼓励在职攻读高学位，加强知识更新以提高学术水平，加强教学研究以提高教学水平。建立起一支爱岗敬业、教学水平高、科研能力强的教师队伍。

4.进一步改善实验环境，不断更新设备，提高完好率使用率

分析新课程体系需求，按照高起点配置，以综合性、多功能为原则调整现有实验室的功能布局，进一步提高仪器设备的使用效益和实验室管理的效率。

三、实验教学体系与内容

1.构建了大学物理实验教学课程与内容新体系

建立了由“基础性、综合性、应用性、创新性”4个层次组成的创新型实验教学新体系，并将“创新教育”贯穿“4层次”实验教学全过程。构建了“多层次、模块化、组合式、开放性”、“学科交叉、逐步升级、相互衔接、全面开放”的创新实验教学模式；突出自主学习与创新能力实践，有效地增强了学生的创新精神培养和实践能力训练，为后续课程夯实了基础。

2.特色课程与实验项目

设置打造特色课程4门：“物理实验选修”、“物理实验与自主创新训练”、“计算机物理应用技术”和“液晶显示模块实验”。

设置打造专题与特色实验5个：（1）传感器系列实验，（2）液晶与显示实验，（3）物理实验与自主创新训练，（4）近代物理综合研究实验，（5）计算机物理应用技术实验。

教学与科研、工程及应用相结合，成绩显著：近几年，共自制设备10余种类型，近百台件。如“液晶特性测试及应用设计”、“计算机检测维修及物理应用技术”、“激光技术及激光自混合干涉测量”、“传感器特性测试及应用设计”、“计算机数据采集实验”、“夫兰克-赫兹实验研究”、“温度、压力、霍尔等系列传感器特性研究与应用”、“多用信号源”、“冲击力瞬时数据处理装置”等特色实验及设备。自制设备，经济实用；创新实践效果显著。学生可从中了解到课题研究的全过程，使创新教育落到实处。

四、实验教学方法与手段

1.开放的教学模式

（1）网络环境支持实验教学开放

中心网站提供所有实验教学动态（预习、选课、仿真实验、答疑、资料查阅、论坛等）、课外实践项目的发布、组织及实验的自动化管理（实验预约、成绩查询、报告提交等），构建教学资源网络化、教学方式立体化、实验管理自动化、开放式的实验教学模式。

（2）实验教学内容逐步开放

以学生为本的开放教学内容设计，尊重认知规律，按“夯实基础、逐步放开”的原则，选择和设计实验内容。即按基础实验范例（提供完整的实验方案），部分实验内容开放（参数选择、实验过程设计开放），设计安装调试过程全面开放，循序渐进，有效开放。

（3）实验教学设备全面开放

实验设备是推行教学策略的重要载体，中心自主研发的多种实验仪器设备都留有激发学生创造力的空间。

（4）教学措施保障实验教学开放

① 网上资源共享：建有专题教学网站实现教学资源网络化；采用虚拟仿真工具，可实现实验设计的仿真实验。

② 灵活多样的答疑指导：集体解答、网上答疑、现场辅导相结合。

③ 多层次、全方位的辅导方式，与网络化教学紧密配合，强化教与学互动的教学效果，及时了解学生的学习状况和学习需求，创造和谐、生动的教学氛围。

④ 规范化的管理保障：严格执行两个流程。一是实验现场督导流程：检查预习报告、提问抽查、实验现场操作评价、实验数据及结果验收、实验仪器的使用和验收、签字等规范化管理制度；二是开放实验进度管理流程：采用定期网上提交实验进度报告，阶段小结、期末实验现场考试、教学情况调查表等不同的考察和考核方式，督导学生实验的进度。

2.多元化、现代化的教学手段

积极推进教学手段和教学方法现代化，同传统方式有机结合；引进与自制结合；自制多媒体电子教案；自行研制网络教学、管理平台；自行研制具有特色的物理实验计算机考试系统；学习辅导材料等。

（1）多种类的实验手段：有网上视频演示、虚拟仿真实验、硬件实验及根据实际需要所采用的上述基本实验方式的组合，构建虚、实结合的教学环境，满足学生对不同种类实验手段的学习需求。

（2）多选择的学习方式：大班集中实验、预约独立实验、参与导师制的研究性实验，课外科技活动及自主研究性创新性学习方式，都可以在中心开放实验教学中得到满足。

（3）接力式的培养机制：建立了工科与理科、本科与研究生实验教学、教学与科研结合的“接力式”的实验教学新机制。使所有参加实验教学活动的学生都可通过“基础实验”、“提高性实验”、“综合性、应用性、设计性实验”、“研究性、创新性实验”，掌握基本知识、技能、方法、提高培养分析和解决实际问题及创新的能力。

3.系统化、多元化的实践能力评价体系建设。

（1）采用检查预习报告（20%）、现场实验操作（40%）、提交实验报告（40%）三环节，综合评价学生的实验成绩。5分制与百分制相结合。实验操作的成绩评价，按实验内容分解步骤，逐项打分。考试方式采用笔试与实际操作记录相结合的方式。

（2）全面实施实验考试制度。每门实验结束均设置考核。实验理论与实验操作并重，以平时成绩为主。采取实验理论与实践试题、笔试和操作考试相结合，小课题、小论文、小制作、实验报告、问答式、开卷与闭卷相结合等方式。

五、加强师资队伍建设，完善教学条件

1.加强师资队伍建设，形成高水平教学团队

中心规范管理，严格实行质量评估、监督措施，形成了以主讲教师为骨干，教辅及管理人员辅助，助教与研究生助课、团结协作的教学机制。

建立了理论与实验教学互通、岗位定期交流与协作机制，中心按需设岗，教师竞聘上岗，教辅实行合同制。建立了教学科研、实验室建设工作成绩年终统计制度，优秀考核激励制度，教师自评、学生评价制度。通过竞聘上岗与定期的交流措施，规范、优化了实验教学队伍；通过走出去请进来，培训学习，新老教师“传、帮、带”等措施，提高了师资队伍整体素质和业务能力。形成了一支结构合理、人员稳定、教学效果好、科研水平高的一流教学团队。

2.完善教学条件，保证教学质量

通过国家“211”工程建设、本科教学水平评估及质量工程建设等，以评促建，学校对中心投资力度大幅增加，教学环境、教学条件等得到巨大改善。中心以强化自主实验，培养协作创新能力为原则，合理配置、优化教学资源。实验设备由教辅人员保证及时维护维修，满足实验教学需要；保证基础性和部分综合应用性实验仪器达到一人1套、创新性实验仪器达到两人1套；仪器设备完好率、使用率95%以上；实验教材使用自编正式出版的国家级规划教材；教师主讲实验课程；教授主持特色实验、创新实验项目等教学实践。为教学质量工程建设提供了可靠保证。

六、教材建设系列化

主编并正式出版著作及教材11部（其中教材9部），自编教材6部。

（1）实现了大学物理实验教材系列化。近几年，系统出版了《大学物理实验》（第一版、第二版、第三版，天津大学出版社，主编展永、魏怀鹏等）；近代物理姊妹篇：《近代物理综合应用与设计》和《近代物理开发研究与创新》（天津大学出版社，主编张志东、魏怀鹏、展永）；《探索与实践》（中国科学技术出版社，展永等编著）；《21世纪100个交叉科学难题》分子马达专题（科学出版社，卓益忠、展永）；《计算机检测维修及物理应用技术》（天津科学技术出版社，魏怀鹏、张志东、展永编著）；《大学物理习题集》（天津科技出版社，刘金伟、于慧编著）。

（2）完成国家级“十一五”规划教材出版。2006—2007年中心承担并完成普通高等教育“十一五”国家级规划教材《大学物理实验》的任务（科学出版社出版，张志东、魏怀鹏、展永编著），该教材由学校组织中国民航大学、成都理工大学等国内5所兄弟院校合作编写，实现了优势资源共享、优势互补；教材以其显著的地方特色，层次化、模块化、组合式、创新性的内容结构，获得专家好评。约10所高校使用。

七、成果与奖励

2004年“大学物理实验”评为“河北省省级精品课程”，2004—2007年连续推荐申报“国家级精品课程”。

2005年物理实验中心评为首批“河北省物理实验教学示范中心”，并首批推荐代表河北省申报“国家级实验教学示范中心”。

2007年评为“国家级实验教学示范中心建设单位”，2007年物理教学团队评为“国家级教学团队”。

2007年9月，普通高等教育“十一五”国家级规划教材《大学物理实验》，科学出版社出版发行。

2001年、2006年在河北工业大学通过国家“九五”、“十五”和“211”工程整体验收，2002年（及2008年）教育部本科教学工作水平评估中评为优秀等工作中，物理实验中心都做出突出贡献。

近几年主要教学和科研成果：

① 在国内、国际高水平刊物发表论文300余篇。其中SCI检索50余篇、EI检索30余篇，ISTP检索10余篇，省级和校级优秀论文奖2篇。

② 正式出版著作及教材9部，自编教材6部。

③ 科学研究项目：国家级8项、省部级27项。

④ 教学研究项目：国家级1项、省级2项、校级12项。

⑤ 国家发明专利2项，国家实用新型专利10余项。

⑥ 2002—2007年获国家级省级各项科学基金、教学研究基金共计约190万元。

⑦ 各种奖励：获国家级教学成果二等奖1项。省级教学成果一等奖1项，三等奖1项。校级教学成果一等奖2项、三等奖多项。河北省科学技术三等奖2项。校级名师2名。校级优秀任课教师多名。获国家级、省级、校级教学研究成果奖励15项，获国家级、省部级科学研究成果及奖励主要有5项。

八、特点与特色

1.最突出的特色：

（1）建立了“层次化、模块化、组合式”的实验教学体系。

按教学体系、教学模式进行实验设置，“开放性、设计性”、“创新教育”贯穿教学全过程。通过“学科交叉、逐步升级、相互衔接、全面开放”的层次化、创新实验教学，使学生“基础性实验—入门合格”→“提高性实验—顺利过关”→“综合应用性实验—基本达标”→“研究创新性实验—积极参与”，为后续课程打下坚实的基础。

（2）以示范中心、精品课程建设为基础，“全面开放”物理实验教学。

学生全部“网上选课”，无班级、无课表限制，时间、项目、实验室和部分内容全面开放。开放时间长，开放项目多，实验室全部开放。

（3）建立了实验教学“三结合”的机制，设置打造特色实验，开创“创新教育”新局面。

“创新教育”核心：坚持“三结合”（工科与理科实验教学结合、本科与研究生实验教学结合、教学与科研结合），将科研教研成果及时向教学实践转化；以重点学科为支撑，设置打造特色物理实验；以物理实验教学示范中心为依托，建立物理实验创新能力训练实践基地。在科研向教学实践转化中，如更新实验项目及内容、自制仪器等方面取得显著成果。

“创新教育”主要措施之一是项目化管理：由精品课程、示范中心建设费资助，教师教学改革、学生创新训练，按项目实施。

2.突出的特点

建立了“自主学习与创新训练”的创新教育机制，及时地将科研教研成果，固化为本科实验教学的新思想新思维。建立了自主创新实验教学平台，鼓励本科生参与科学研究，鼓励广大师生积极进行设计性、创新性的实验教学、自制设备的开发与研究等工作。

近几年，中心主办的学校“大学生自主学习与创新训练实践暨竞赛活动”制度化、规范化，覆盖面广、受益面大。年均约1千名同学参加，共计数百项学生的报告、论文、自制仪器获奖。共自制设备10余种类型，近百台件。