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

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1 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 精品课程教学网站（链接网址： 2017年3月22日星期三

2 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

3 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

4 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

5 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

6 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

7 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

8 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

9 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）

10 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

11 四、加强自主设计实验 2017年3月22日星期三

12 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

13 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

14 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

15 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

16 （1—x）BTO—xCFO系列XRD （1—x）BTO—xCFO系列XRD

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

18 铁电特性 （1—x）BTO—xCFO系列

19 铁磁特性 （1—x）BTO—xCFO系列

20 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
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21 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

22 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

23 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