大学物理实验室建设方案

一、基本情况

 公共基础课部下设数学、物理、语文、体育四个教研室，行政领导1人，干事1人，教师24人，实验员2人（其中1名高级实验师）。物理实验室属于物理教研室管理。按照2018本科人才培养方案，大学物理课时64，其中物理实验16学时附属在理论课中，实验不独立设课，没有单独的教学大纲和单独成绩考核。课程学时远离教育部关于非物理专业《大学物理》《大学物理实验》教学基本要求，导致物理和物理实验教学内容残缺。以往物理实验开设8个项目，没有上物理实验绪论课，学生对实验数据处理、实验基本方法、实验误差理论和有效数字没有认识。本学期开设6个实验项目，实验绪论安排4学时。2020本科人才培养方案，对大学物理和物理实验课程重新设置，与教育部教学基本要求基本接轨。大学物理课程学时A、B类分别为96、64，大学物理实验单独设课，学时A、B类分别为48、32，每个实验3学时（按各工科院校物理实验教学统一规范）。2021年将按照2020人才培养方案，对20级工科学生独立开设大学物理实验课程。

二、实验室情况

 目前物理实验室挂牌有力学、热学、电学、磁学、光学实验室，不规范。只有一个实验室即大学物理实验室，实验室应该挂牌各实验项目名称。现有实验房间6间，面积约900平米，每个房间约有两个实验项目，每个实验仪器12套。原已购仪器设备总值73万元，对应的实验项目有：单摆，扭摆法转动惯量测量，气垫导轨实验，金属线膨胀系数测量，不良导体导热系数测量，伏安法测电阻，电桥与电位差计，电表改装，电子束偏转，霍尔效应，动态法测杨氏模量，声速测量，RC串联电路，牛顿环实验，分光计实验。现开出其中6个实验。由于实验课时少，只开少数实验，许多仪器没有说明书且质量差，相当一部分仪器被长期闲置已坏，大部分仪器无法正常运转，修复困难且修复成本高，电类仪器几近报废。

目前物理实验教学现状堪忧，对于应用型人才培养极为不利，实验教学条件较一般本科院校及同类型民办大学差距大，现有设备设施不能按照2020人才培养方案学时要求开课，主要问题如下：

   （1）师资严重不足，缺乏实验教学队伍；（2）因过去学校本科人才培养方案限制，实验不独立设课，课时极少，没有实验教学大纲等系列教学文件，也没有单独的成绩考核。（3）实验项目数不足，必要的基础性、综合性、设计性实验项目缺乏，没有形成良好的教学体系。（4）缺乏或者没有基本的实验器材及维修工具。（5）没有实验教材或指导书（正在编写），没有绪论课。（6）缺乏基本教学设施（如仪器柜、黑板、投影仪、计算机等等）及办公设施，无信息化教学及管理系统。（7）大量仪器的说明书丢失，且无售后渠道，仪器完好率和使用率低，实验仪器无更新，仪器工作状态不正常。（8）开放实验难以进行。（9）仪器台套数不足，分组实验困难（因目前实验课附加在理论课中），每组实验人数太多。（10）按2020人才培养方案开课，实验设备和实验场地严重不足，等等。

三、主要建设内容

（一）物理实验教学定位与实验室建设目标

     物理实验教学定位： 以学生为本，突出实践能力培养，促进“三个转变”，即：使学生从知识的被动接受者转变为知识的主动探索者，从单纯的知识传授过程转变为知识、能力、素质协调发展的培养过程，从注重共性教育转变为注重个性教育。物理实验定位于基础性实践课程，服务于学生兴趣、学生基本实践能力培养、后续课和专业需求。结合地方应用型大学教学需求和新工科背景，坚持“加强基础、突出创新、开拓思维、培养能力、提高素质”的教学思想，发挥物理实验教学在应用型人才培养中的作用。

    物理实验室建设目标: 坚持知识传授、能力培养和素质提高协调发展的教育理念和以能力培养为核心的教学观念，以突出学生主体地位、适合学生特点、基础与应用结合、联系工程实践为框架，构建可持续发展的符合应用型技术人才培养目标的大学物理实验教学体系和教学模式，通过集成创新，整体优化实验项目，全面实现教学内容、教学方法和教学手段的现代化，显著提升物理实验教学质量。根据学校人才培养目标，建设出有一定规模和水准的物理实验室，成为学校基础实践课程教学的主要基地和展示点，使物理实验教学和实验条件成为省内民办大学的标杆，在国内民办大学发挥示范辐射作用。

   （二）物理实验室建设内容

    1.实验教学队伍建设

    通过大力引进、招聘、培养，建设一支数量足够、专职为主、专兼结合的实验教学队伍。配备课程带头人，有足够数量的教师、技术人员包括专职维修人员。贯彻执行《高等学校实验室工作规程》，健全实验教学基层组织，实行实验室主任负责制。长远来看，要逐步形成一支热爱实验教学、勇于创新、实验技术精湛、理论实验教学互通、动态平衡、教学科研兼容、核心骨干相对稳定、结构合理的实验教学团队。

    2.实验教学内容体系建设

    以创新能力培养为主线，按循序渐进的认识规律，科学地设置以“前导实验、基础实验、综合性实验、设计性实验、创新研究性实验”为架构的层次化物理实验教学体系，使之体现内容的时代性和实际应用性。  

   （1）前导性实验  包括：简单的小型实验，内容为常用基本实验仪器的认识与使用，与中学实验接轨;小型演示实验；后续实验的预习环境。组织实施：计划学时外开放教学。

   （2）基础性实验  使学生掌握基本实验技能、基本测量方法和基本操作技术及常用仪器使用，具有“基本性”“代表性”和“覆盖面”。组织实施：计划学时内定时教学。

   （3）综合性实验（含近代物理实验）  体现物理分支知识及其他知识的综合、多种测试方法和技术手段的综合、多种仪器使用的综合，近代物理实验体现独特的实验技术和知识深度。组织实施：计划学时内定时教学。

   （4）设计性实验 在明确实验目的、要求和提供实验设备器材的条件下，学生自主设计、自拟方案、自选仪器、自主完成实验全过程，培养学生的实验设计能力、独立实验能力。组织实施：计划学时内开放式教学。

   （5）创新或探索研究性实验 由完成式学习向创新性学习过渡，结合课外科技活动，进行研究性质的创新探索，如实验竞赛作品或科技作品小制作、兴趣小实验、小型扩展设计性实验，实验仪器改进、维修等。组织实施：计划学时外开放式教学。

    开出的实验项目数达到学生应做项目数的1.5倍以上，满足学生兴趣和专业需求。编写具有民办大学特色的实验教材。教学方式上做到四个结合：必做与选做结合，实做与仿真结合，课内与课外结合，开放与定时结合。注重实验设计思想和实验方法的教育及操作技术的训练，让学生能真正体会到实验的精髓所在。

    3.实验教学仪器设备条件建设

实验项目设置满足以前导性实验、基础性实验、综合性实验(含近代物理实验）、设计性实验、创新研究实验为构架的层次化教学体系要求。精选基础实验、综合性实验（含近代物理实验）、设计性实验三类教学计划学时内实验项目20个以上，必做与选做结合，根据学生兴趣和专业需求，选做其中15个项目。实验时做到一人一套仪器（最多两人一套）。按目前班级学生人数60，每个实验仪器套数30。

    充分利用和处置现有实验设备，废除不利于学生动手能力培养的实验仪器如只动插头的黑箱式实验仪器，增加新的实验项目和大量添置新的设备，增加学生自组装实验。及时维修仪器，确保仪器完好率、使用率。从知名仪器厂商购置仪器，报废质量低劣且无利用维修价值的仪器。建设精良充足的设备条件，创建出高水准物理实验室。  

    建立演示实验室，购置数量足够的演示实验仪器，供学生课外观摩和理论课课堂演示。

    现有实验仪器问题及处置：（1）升本时购置的仪器，相当数量来源于非知名小厂，仪器质量差，仪器问题太多且积累严重，维修及配件获取困难。一部分仪器无说明书，原厂家已不存在，仪器长期闲置老化，无法操作使用，维修难以下手，其他厂家也不生产同型号仪器。可以报废或做他用。（2）有一部分黑箱式仪器，学生只动插头，对训练学生动手能力和基本器材的认识毫无作用，一般高校不购置这类仪器。物理实验作为基础性实践课程，电学类基础实验宜学生自组装，要注重原理解剖性和原始性。故现有黑箱式实验仪器应予以淘汰，或修好后作为辅助仪器使用。（3）现有的一些仪器，有的难以扩套，原厂家仪器质量差或倒闭买不到同型号仪器（其他厂家不生产同型号仪器），扩套后两类不同的仪器不利于同时教学。故涉及到这些仪器的实验项目，要全部购置新仪器。（4）现有仪器，有的最近已修复，有的故障已找到但要外购配件，通用电子元件可以网购但需要的量少，商家不理睬。要去深圳电子市场购买，差旅成本大，还不一定能买到。最好更换知名厂家仪器。（5）黑箱式仪器、无说明书的仪器、状态不正常的仪器，可以在尽量修复后供学生选做或课后开放练习，有的做相关实验的辅助装置。短时间内全部修复来不及，尤其是无说明书的电子类仪器，因仪器老化严重，修好一个元件，又可能另一个元件出问题，已无维修必要，可予以报废。（6）一些状态不好或不宜做实验的仪器可放置到创新实践基地房间，由维修人员带领有兴趣的学生课外练习维修，锻炼学生动手能力。

    4.现代化教学手段及资源建设

    在教学中推广应用现代化教育技术如物理实验局域网、仿真实验、多媒体等，建立网络化教学管理平台及教学互动平台，引进和利用网络及电子教学资源如仿真实验软件、开放式教学管理系统、视频录像资料、物理实验“电子教师”、实验辅导答疑软件等用于教学。实现实验教学管理和仪器设备管理信息化。利用实验教学管理系统，在计算机终端输入学生每个实验成绩包括预习、操作和实验报告分数，网上打印综合评定的物理实验成绩。建立校园网下的物理及实验学习网站、师生互动平台。

     每个实验房间配置网络终端。建设物理仿真实验室，一个房间，30台电脑，仿真实验实行开放式教学。 仿真实验功能：①预习功能：仪器结构及操作复杂的实验可上机预习，学生在课前、课内或课后均可随处访问网站，能提高实验预习的效果。②优化实验项目功能：某些简单的实验只做仿真实验而不必实做。③知识扩展功能：实验室不具备条件的实验通过仿真完成，学生可凭兴趣选做各种仿真实验，扩大知识面。将仿真实验与实物实验结合，实现不同教学方法、教学模式的互补。

     5. 教学场地要求及教学辅助设施建设

    实验场地要求：20个以上实验项目，原则上每个实验一个房间，每间能摆30套仪器、30张实验桌。每个房间面积约120-160平米。现有实验室面积约900平米，需要扩大到2500平米以上面积，实验项目房间增加到20间。对有些小型仪器的实验，可以两个实验共一个房间，但要配仪器木柜，按开课时间轮流存放在柜中。创新实践基地及学生课外科技活动房间1大间。演示实验室1大间。仿真实验室1大间。办公及资料室1间30平米，仪器维修间30平米。物理实验室连片成规模，走廊挂“湖南交通工程学院大学物理实验教学中心”牌子，各实验房间挂实验名称牌，去掉“力学实验室”“热学实验室”等房间门牌。建议综合实训大楼二楼划出成片20间以上大房间归物理实验室，将大学物理实验教学中心作为学校基础实验室的重要展示点。

    辅助设施：每间实验教室配备讲台1个、一块大黑板供书写如实验原理、步骤、数据处理等。每间实验室一台联网电脑，一部投影仪（已有的几个要修复）。每间实验室有2-3个仪器实木柜（有深度能装仪器）、实验台桌30个，方凳60个，电源齐备。实验办公及资料室配备办公设施如联网电脑2台、打印机、办公桌椅、文件柜等。仪器维修室配备维修工具、维修台。一部分实验房间要安装水池（有的实验需要用水，清洁卫生）。有的实验室需要配备交流稳压电源。实验室要有网络设施。

    6.学生课外活动条件及实验室环境

    建立物理演示实验室和科技馆，配备专人负责；举办物理学习园地（含大学物理和物理实验，栏目如一题多解，难题解答，疑难问答）；开辟物理知识走廊（著名物理学家，著名物理实验，物理与生活，物理与现代科学技术等）；建立创新实践教学基地（科技小制作，兴趣小实验、课外小型设计性实验、学生学习仪器维修），配备器材工具。

（三）物理实验项目建设清单

按2020本科专业人才培养方案设置的满足教学基本需求的实验项目，在2020年下学期必须建设完成。建设原则：知识覆盖性，基础实践性，专业适应性，方法多样性，原理解剖性（避免箱式实验仪器，以自组实验仪器为主，训练动手能力），突出应用型本科教学特色。现有实验项目及拟新建实验项目（包括现有仪器状况及仪器购置需求）情况如下：

四、资金预算

经与仪器代理商进行价格核算，第一期建设满足基本教学需求的实做实验项目及配套教学辅助设施等，是建设重点，要按人才培养计划在21年开课，时间紧迫。第二期建设演示实验室、仿真实验室等等，成熟一项，建设一项。

（一） 第一期建设经费

1.新购实验仪器经费

   以上合计266,623万元（30套计算）（25套约222万）（16套142万）

2.教学辅助设施及环境建设经费

（1）每个实验项目房间1台投影仪讲课用，现有2台正常、3台需要维修或更换，计划20个实验项目约实验房间20间，需新增或更换15台投影仪，每台3000元，共45000元；每间配简易讲台1个，每个约500元，共10000元。

小计：5.5万

(1)实验管理办公室1间，办公桌椅3套(1000×3=3000元)，电脑3台(5000×3=15000元)，打印机1台(4000元)，文件柜3组(900×3=2700元)。

小计：2.47万

(2)维护与维修室1间，维修桌(台)1组(2000元)，工具柜1组(1500元)，保管柜(兼顾临时存放实验器材)2组(1500×2=3000元)。小计：0.65元

(3)力热、电磁、光学、近代物理实验教室(兼顾实验器材保管)共17间，每个教室后面配备仪器保管柜4组(每组宽2m)(2000×4×17=136000元)，每个实验教室需通水并建水池1个（经费另计）。

小计：13.6元

(4)大学物理实验探究与研究室1间，实验桌(光学平台)4个(6000×4=24000元)，设备及文件柜3组(900×3=2700元)。

小计：2.67万。

(5)仪器搬运推车2台(1800×2=3600元)。

小计：0.36万

(6)为了使学生更好地感受物理学的魅力，拟在相应走廊两边布置宣传画框(著名物理学家)20幅(含画框)，单价100元。

小计：0.2元

   （7）实验各房间联网并配电脑一台，共20台电脑，每台4000元。

小计8万。

(8)每间实验室学生实验桌椅配置，费用另计

合计：33.45万

以上两项总计300.073（按30套仪器）（按25套约255万；按16套约175万）。

（二）第二期建设经费

     1.仿真实验室建设及局域网

计算机30台。每台4000元，12.0万；实验室局域网建设费用另计。仿真实验软件约10万（按实验项目个数计，可购置一些实际仪器较昂贵的实验项目软件4-5个）。共计22万。

     2.演示实验室

演示实验仪器30种，平均5000元1个，约15万元。

     3.课外活动和创新实践基地

配置实验器材、工具，约4万元。

     4.物理学习网站

费用另计

     5.物理学习园地、物理知识走廊

墙上宣传栏20个，每个1000元，约2万元，展板费用另计

     6.开放式实验教学系统、设备管理系统、电子教学资源

届时谈价，费用另计

     以上经费共计约50万元以上。成熟一项，建设一项。

五、时间节点安排

第一阶段：在2020年底以前，检查维修、利用、重组和适当处置现有设备，购置和调试实验仪器，2021年能按照2020人才培养方案，对各专业开出满足基本教学需求的实验项目，形成以前导实验、基础性实验、综合性与近代物理实验、设计性实验为构架的层次化教学体系，实验项目数达到20个，教学时满足1人1套最多2人一套仪器，扩充实验场地，建设较完备的教学辅助设施，在教学内容和规模上形成特色，达到同类院校先进水平。编写实验指导书，试用改进后出版适合应用型民办大学教学特色的物理实验教材。编写专用物理实验报告纸，实验预习册。

第二阶段：2021-2022年底，深化教学手段、教学方式改革，进一步完备物质条件，打造特色亮点：（1）建设演示实验室或科技馆；（2）开辟物理及科技知识走廊；（3）举办物理学习园地；（4）建设仿真实验室和局域网，有网络教学平台；（5）建立实验小作品制作、兴趣小实验、小型设计性实验等学生课外科技活动及创新实践教学基地。（6）实行部分开放式实验教学。

六、预期效益分析

物理实验是大学生进校后首先接触到的实践性教学环节，也是对高等院校学生进行系统的科学实验方法和技能训练的重要必修课,对学生毕业后从事科学研究和工程实践将产生深远的影响，同时也是后续专业课及专业实验的基础，更是应用型大学必须重视的基础性实践课程。物理实验教学量大面广，全校工科学生共同受益，充分显示出教学效益最大化。

基础教学实验室与专业教学实验室共同构成学校的实践教学体系，物理实验室又是基础实践课程的主要部分，其教学状态和教学条件反映工科院校教学实力和水平，是本科教学评估工作的一个重要展示点。

                                 公共基础课部

                                  2020.11.15