最近,两位本科生徐琪玮、田文静在Applied Optics(SCI)发表了一篇关于毛细管衍射的论文,这是他们在肖井华老师的指导下完成的一篇教学改革论文。近年来,肖井华教授一直致力于探索课程教学与科学研究的融合,精心挑选一些在日常生活中随处可见、现象看似简单的教学研究内容,指导本科生用科学研究的方法深入研究这些现象,取得了令人瞩目的成果。这种将教学与科研结合起来的教研融合,在课程学习过程中,充分发挥本科生的奇思妙想,并适当地与前沿科学技术相结合,深入探究与课程相关的一些问题,提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。
这些选题有的来自学生自己的日常生活,有的来自大学物理实验的课堂教学,有时学生课堂上的一个错误操作也可能引出一个奇怪的现象,深入研究下也是一个不错的教学研究课题。比如下图就是仇琛和杨天宇(国际学院2009215109班)自己用乒乓球制作了一个发光摆球,用相机拍摄的摆球轨迹。
毛细管衍射现象也已经研究多年,其衍射图样非常复杂的,我们的实验装置和实验照片如下,刚开始接触时无法给出完整的解释。因此,我们简化思路,将毛细管内部用墨水涂黑,简化衍射图样后再分析,得到了很好的理论模型。然后,我们只研究衍射图样的阶跃点,发现可以测量液体的折射率和毛细管的一些参数。最后,我们改进了实验装置,测量了全角度的精细衍射条纹,才完整的研究的毛细管衍射现象,发表了这篇论文。
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虽然我们在本科生探究式科学教学模式的研究与实践方面取得了初步的成效,但教研融合并非易事,还有许多问题亟待解决.如何保障稳定的教师队伍?如何逐步扩大科研训练计划的受益面,直至所有的本科生都能有机会接触科学研究?如何使本科生科研训练获得学校和教育部门的足够重视,搭建更加完善的科研平台等.这些问题都需要我们今后深入的探索,需要教学政策和制度的支持和保障,需要本科生科研训练计划的持续推进.科研与教学的融合,不能只停留在理念上,还需要有更多的实证探索,学术研究和教学的一体化需要有更多的从实际问题入手.
感谢北京邮电大学青年教师创新基金和北京邮电大学大学生创新计划的资助,感谢参与探究式课程学习的本科生:曹寅文、宋慎义、李昂、曾静宜、仇琛、杨天宇、侯志博、游智鸿、胡一川和易正磊等同学,感谢实验中心蒋达娅、王世红、赵晓红、朱洪波、代琼琳、陈建军、尚玉峰和王鑫等老师和技术人员的参与和帮助.
理学院物理实验中心
2015年9月17日
附件
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徐琪玮、田文静(2012214104), Multiple beam interference model for measuring parameters of a capillary, Applied Optics, 2015
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肖井华、杨胡江、李海红,探索课程教学与科学研究的融合_促进教研相长,大学物理,2014
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缪葱葱、罗武、马雅琪(2011211123),A simple method to improve a torsion pendulum for studying chaos, Eur J Phys, 2014
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胡一川、易正磊(2010214103),A simple method to measure the thickness and order number of a wave plate, Eur J Phys, 2013
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胡强(2009214103),Experimental study on synchronization of three coupled mechanical metronomes, Eur J Phys, 2013
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游智鸿(2008214102)、侯志博(07202),Analysis of light scattered by a capillary to measure a liquid’s index of refraction, Am J Phys, 2012
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游智鸿,Characteristics and applications of two-dimensional light scattering by cylindrical tubes based on ray tracing, Applied Optics, 2012
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侯志博,A simple double-source model for interference of capillaries, Eur J Phys, 2012
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李昂(2008214102)、曾静宜,A laboratory experiment on coupled non-identical pendulums, Eur J Phys, 2011
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仇琛、杨天宇(2009215109),A simple method to measure the trajectory of a spherical pendulum, Eur J Phys, 2011
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曹寅文(04203)、宋慎义(05203),运动后人体心肺节律同步关系及信号的耦合方向,物理学报,2010