加强自主设计实验 培养创新实践能力 张曰理 中山大学 理工学院 物理实验教学中心 2012年第七届全国高等学校物理实验教学研讨会 中山大学 理工学院 物理实验教学中心 http://spe.sysu.edu.cn/physlab/ http://elearning.sysu.edu.cn/webapps/portal/frameset.jsp 精品课程教学网站（链接网址：http://spe.sysu.edu.cn/clwlzysy 2017年3月22日星期三

主要内容 一、简介 二、存在的问题及解决办法 三、实验教学平台建设 四、加强自主设计实验 五、六、问题及思考 2017年3月22日星期三

一、简介—中山大学 国家物理实验教学示范中心 物理实验教学中心 设备与实 验室管理处 物理科学与 工程技术学院 国家实验教学示范中心 基础物理实验室 近代物理实验室 电子技术实验室 光信息实验室 微电子实验室 材料物理实验室 核工程与核技术实验室 校内外实习基地 2017年3月22日星期三

指 导 思 想 宽口径 强实践 重创新 厚基础 2017年3月22日星期三 厚基础：基础知识，基本技能，基本能力 宽口径：发展与材料物理密切相关的学科及其教学，如光信息科学与技术、微电子、材料物理等 强实践：强调和强化实验技能和实践能力的培养 重创新：所有的都是围绕培养高素质、创新型人才而进行的 厚基础 2017年3月22日星期三

理念与定位 自主学习 理 论 教 学 实 验 教 学 创新人才培养 开放性、探索型、研究型教学 科 学 研 究 2017年3月22日星期三 在以培养创新人才为中心的理念指导下，我们规范实验教学训练，引导自主学习，并以国家人材培养基地为基础，借助重点学科与国家重点实验室的优势，开展开放性、探索型、研究型教学；实验教学、理论教学独立进行又相互促进。 开放性、探索型、研究型教学 科 学 研 究 2017年3月22日星期三

二、存在的问题 实验教学及仪器存在的问题 专业实验 研究生面试 仪器自动化、数字化 国外教学仪器 2017年3月22日星期三 作的测不了，测的作不了 2017年3月22日星期三 6

二、解决方法 在高年级加强自主实验、从做中学 自主设计实验 开放型、探究型、研究型实验 实验教学与自主设计实验仪器相结合 自主设计实验与毕业论文相结合 2017年3月22日星期三 7

三、实验教学平台建设 开放性、探索型、研究性实验教学 设备 经费 团队 制度 硬件支撑 软件支撑 加工设计 材料制备 测量表征 国家省项目 学校项目 学院项目 团队 制度 管理团队 技术团队 指导团队 开放管理 安全卫生 仪器操作 硬件支撑 软件支撑 电子系统设计与加工平台、光机电设计与加工平台、材料制备与加工平台、材料性能表征与测试平台等 2017年3月22日星期三

共性技术支撑开放实验 在本中心的各类实验中，特别是需要亲自搭建实验台的开放实验，有一些常用、共用的技术： 电子设计 机械加工、玻璃加工 模拟软件 数据处理 在原有仪器自制组的基础上，成立创新实验室，支撑开放实验、本科生科研训练项目等的开展 管理专人负责 创新实验室 金工车间、玻璃室 培训系列课程（如COMSOL）

利用小学期进行探索创新实验和本科科研训练 物理实验教学体系图 探索创新 利用小学期进行探索创新实验和本科科研训练 自主设计实验 综合实验 “N+1” 实验教学模式 基础实验 2017年3月22日星期三

四、加强自主设计实验 2017年3月22日星期三

加强自主设计实验 科研与实验相结合，由工作在科研教学第一线老 师和工程技术人员组成导师组； 以科研成果为基础，设计、开发研制和改造一些 实验教学仪器，并用于实验教学; 鼓励教师积极申请实验教学项目，提高实验教学 软硬件条件，促进实验教学水平提高； 鼓励学生积极申请学院、学校和国家实验设计、 探索、创新项目，培养学生创新思维、提高学生 的创新能力，从而促进和提高实验教学水平。 教师指导贯穿全程 文献调研，实验方案制定是两个重要的环节，需要反复讨论和研究。 特别是对于三年级的学生，这是一个重要的转型阶段，师生两方面都要做足功夫。 学生进入实验室，场地、仪器、设备、工具、资料、经费等的使用，要有一套相应的管理制度，实验技术人员的作用也是十分关键的，他们要处理所有实验过程出现的问题。 2017年3月22日星期三

自制设计实验教学仪器 纳米阻抗显微系统 2017年3月22日星期三

磁电复合材料自主设计性实验 电场-应力-磁场 与热（温度T）有关 应力(Stress) 压磁效应 压电效应 电场 strain 压磁效应 磁电测量涉及到材料及其磁、力、电、热，实验过程会有产生很多新问题、新现象，值得学生思考，从而起到锻炼学生综合设计和创新思维能力，所以，是一个很好的综合性、设计性和创新性实验。 压电效应 polarization magnetization 电场 Electric Field 磁场 Magnetic Field 磁电效应 电场-应力-磁场 与热（温度T）有关 2017年3月22日星期三

固相烧结法制备BTO-CFO 第一部分： 第二部分： 常规固相法制备CFO 溶胶凝胶法制备BTO BTO-CFO材料烧结 XRD测试 电滞回线 磁滞回线 介电谱测试 SEM表征

（1—x）BTO—xCFO系列XRD （1—x）BTO—xCFO系列XRD

SEM 表面形貌分析 (a) (b) (d) (c) BTO-CFO 9:1, 1250 ℃

铁电特性 （1—x）BTO—xCFO系列

铁磁特性 （1—x）BTO—xCFO系列

磁电测量系统自主设计实验仪器 包括大型电磁铁、赫尔姆霍茨线圈(Helmholz)、样品夹具、直流电源、功率发生器、电荷放大器、示波器等组成 2017年3月22日星期三

磁电测量系统 自制层状复合结构磁电材料的dE-H关系曲线 2017年3月22日星期三

五、问题及思考 如何为学生营造一个更好的自主实验环境和氛围？ 硬件, 软件……，激发学生自主实验兴趣 如何进一步加强科研与教学实验相融合？ 激发教师加入实验教学改革的兴趣，提高创新实验教学水平…… 如何进一步加强自主设计实验与实际应用结合？ 加强与生产企业的联系，了解企业实际需求…… 2017年3月22日星期三

谢谢大家！ 欢迎批评指正！ 感谢第七届全国高校物理实验教学研讨会！ 2017年3月22日星期三