時間：2022-02-24 18:39:53
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇科學實驗論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
一、“關注實驗工具生成”的實施途徑
“關注實驗工具生成”是在建構主義的教學背景下和新課標的要求下提出的，它強調教師不直接向學生提供實驗工具，而是通過困難情境的創設，激發學生的探究熱情；同時通過困難問題的“拋錨”，引導學生進行發現和探索，學生在實驗工具的“再發明”過程中完成了相關知識和技能的建構（圖1）。
二、“關注實驗工具生成”，改變教師的實驗教學理念
在傳統教學中，科學實驗是科學課程的組成部分，這使得實驗教學始終處于從屬地位，實驗教學得不到有效開展。新課改以來，“以學為中心”的教學理念已經深入人心，但受到知識本位教育主義的影響，“以學為中心”的教學理念并沒有得到有效落實，在實驗教學中尤為突出。很多教師對于實驗教學的目的并不明確，他們認為實驗教學的目的僅僅在于結論的得出，形成了一種以邏輯為起點，以知識技能為本，以教師課堂和教師為中心的錯誤教學觀。這樣的實驗教學觀忽視了“知識與技能”、“過程與方法”、“情感態度與價值觀”三維目標之間的有機融合，忽視了學生探究和思維發展的需求。“關注實驗工具生成”則要求教師在課堂教學中引導學生自主設計、改造實驗工具。它強調的是實驗工具的生成過程，這就需要教師在備課過程中認真研究實驗工具的組成部分，深刻解讀實驗工具各個部件的作用和意義，深入思考實驗工具各個部件生成的先后順序，讓教師真正做到將“問題”作為教學的起點，深入貫徹新課標提倡的“合作、自主、探究”的學習方式，逐漸形成實驗教學不僅僅是讓學生掌握知識，收獲技能，還在于培養學生的創新意識和思維能力，提升學生的科學情感的理念。
三、“關注實驗工具生成”，提升學生的科學素養
1.發展學生創新思維。學生的思維能力包括邏輯思維能力和創新思維能力。據統計顯示，中國現階段大學生創新思維能力遠低于發達國家，并且差距有逐年拉大的趨勢，其癥結在于中國現行階段的教育理念。畸形的教育理念嚴重制約著學生的思維發展平衡，導致高分低能的學生屢見不鮮。隨著新課程改革的推進和深化，實驗教學的地位和重要性也越來越明顯，但如何利用實驗教學培養學生創新思維的問題仍然有待解決。例如，在“體溫計”一節的教學中，教師往往先讓學生比較溫度計和體溫計的不同，在同中求異，找到體溫計的獨特構造，繼而引導學生思考，揭示這些特點所起的作用并學會使用方法。這樣的做法雖然也培養了學生的邏輯思維能力，但這種以實驗結果為起點，運用逆向邏輯能力推斷科學本質的教學模式嚴重違背學生認知發展的規律，更不利于學生創新思維能力的形成。提高每一個學生的科學素養是科學課程的核心理念，而借助科學課程培養一批具有非凡創造力和創新精神的人才也是時展的必然要求。創新精神源于問題和對問題的思考，在教學中不妨讓學生嘗試著將溫度計改良為體溫計，學生發現溫度計測量體溫的不足和缺陷，有針對性地進行思考和改良，建構體溫計。學生在問題和解決問題的過程中形成了用創造性眼光看待世界的思維特點。2.融合科學研究方法。教學實踐告訴我們，科學知識是“顯性”的，可以通過教學目標加以明確，而科學方法是“隱形”的，隱藏在科學知識的背后，在教學中如果沒有科學知識作為有效依托，就會造成科學方法的“游離”，學生僅僅為了方法而學習方法，也就很難完成科學方法的內化和遷移。因此，在實驗教學中必然需要尋找實驗方法的有效載體。實驗工具的制作過程融合了各種科學方法，如液體壓強計中，滲透了兩種科學方法：轉化法和放大法。我們無法直接用儀器測量液體壓強的大小，就將液體壓強的大小轉化成橡皮膜的凹陷程度，即轉化法；橡皮膜的凹陷程度變化程度并不明顯，我們就通過U形玻璃管將現象放大，即放大法。在實際教學中，教師通過引入測量水體壓強困境的情境，充分挖掘學生認知結構中已有的生活經驗，將它們轉化成科學方法，完成實驗工具的構建，從而將“隱形”的實驗方法“顯性”化，實現了科學實驗的有效教學。3.提升學生科學情感。人類對于實際的探索得益于科技的進步和發展。其實，實驗工具并不是一蹴而就的，而是通過多次改良才逐漸成熟，中間可能就會涉及到科學發展史。例如，1665年，英國科學家胡克發明了顯微鏡，在此后的幾百年時間里，很多科學家為顯微鏡發展做出了巨大的貢獻，這才使得顯微鏡的技術得以飛速發展。在實際教學過程中，許多教師直接引入顯微鏡，介紹顯微鏡的結構特點和用途，忽視實驗教學的情感教育功能，導致課堂乏味可陳。如果教師將如何改良顯微鏡作為課堂教學的主線，讓學生在改良胡克的顯微鏡的課堂教學中親歷親為，一方面可以增強學生的自我效能感。另一方面，也將科學發展的過程濃縮到課堂教學中，讓學生懂得科學發展并非一蹴而就，而是一代又一代科學人前赴后繼、努力拼搏的結果。在落實知識性目標的同時，也向學生滲透科學研究需要堅韌不拔的科學品質，引導他們正確看待學習過程中的困難，增強其信心和勇氣。
四、“關注實驗工具生成”教學模式的反思
1.實驗工具的選擇范圍。并不是所有的科學實驗工具都需要通過建構。試管、燒杯、量筒等實驗工具，學生已經掌握其原理和用途，就不必在課堂中進行探究和改進，如果勉強為之，就會造成課堂的沉冗和時間的浪費。因此，建構的對象必須滿足以下兩個條件。（1）實驗工具的生成必須和本節課的實驗教學有關，如電流表和電壓表，僅用于測量數據，就不適宜進行構建。（2）實驗工具的建構必須要在學生能力范圍之內，如顯微鏡兩個鏡頭的成像原理是學生所未知的。盲目重視實驗工具生成，難度太大，反而影響課堂教學效率。2.在實際教學中需要充分發揮教師的主導作用。實驗工具生成難度較大，學生的設計往往會偏離預設的方向，教師在備課時需要充分考慮到各種特性，針對這些現象進行有針對性的引導和評價，但是教師也不能越俎代庖，在設計困難的環節中直接告知方案。這種教學模式對教師提出了很高的要求，屬于課題性研究的范疇，究竟如何發揮教師的主導作用，仍需進一步探討和研究。
作者：占晨達 單位：浙江省衢州市實驗學校新湖校區
(一)明確科學實驗教學的目標
要想改變我國小學科學實驗教學的現狀，首先要改變之前的教育觀念［2］，教育工作者要重視科學實驗教學，同時也要明確教學目標。小學階段是人生中最好奇好動的時期，對于動手的課程小學生會有很大的興趣。教師可以根據這點，合理制定教學方案，引導小學生自主探究科學實驗的原理，使他們在一個輕松愉快的氛圍內學到知識。不過教師還要督促小學生在動手的過程中記得自己的任務，使他們在玩的時候學到知識，這樣也可以更好地調動小學生的學習積極性。
(二)建立健全小學科學實驗教學體系
教師在進行科學實驗教學的時候，要從教學目標出發，對教學內容進行完善，建立健全小學科學實驗教學體系。教師首先要把教學教材中的的各個知識點進行充分的研究，確保在教學工程中不會遺漏知識點。其次，教師要根據每個學生的特點，完善教學內容與方法［3］，使小學生更快的接受與掌握科學實驗。最后，教師要將上述兩點相結合，綜合考慮，逐步完成小學科學實驗的教學目標。另外，教師還要激發小學生的自主探究能力，使他們在課余生活中也積極地尋找問題，發現問題，思考問題，總結經驗與方法，最終使小學科學實驗教學內容滲入到小學生日常生活的方方面面。例如，在對種子的發芽實驗的教學中，根據教學的目標，教師可以采用與學生對話的方式，循循善誘，調動學生的思維，使學生開展積極地討論，充分發揮學生的自主探究能力。通過提出問題、實驗猜測、設計實驗、進行實驗以及驗證推測的途徑，有序的進行小學科學實驗教學的工作，最終很好的落實教學目的。
(三)優化教學方法
教師在進行小學科學實驗教學的時候，要與小學生進行良好的互動，不能只在講臺上講解實驗原理。教學方法對于小學生的學習質量以及小學生的學習積極性有很大的聯系，因此，教師一定要優化教學方法，在制作教學方案之前，一定要充分了解自己學生的喜好，依據學生的喜好合理制定教學方法。在進行教學的過程中，要根據學生對科學實驗的掌握程度，進行不同的指導，以鼓勵學生為主，提高他們對科學實驗的興趣，保證小學生可以配合教師的工作，與此同時，教師還要引導小學生總結實驗結果，鼓勵他們提出問題，培養小學生的發散性思維能力［4］，指導小學生在科學實驗中不要怕失敗，要在失敗中總結經驗，不斷地去改進試驗方法，最終掌握科學實驗的方法。
(四)結語
綜上所述，科學實驗教學是新課改的重要組成部分，教師必須重視科學實驗教學。教師在進行科學教學的時候，要堅持培養小學生的科學素養，提高學生對于科學實驗的興趣，調動學生們的學習積極性，學生在進行科學實驗的時候，教師要在一旁觀看，并及時的做好指導工作，啟發學生的思維方式，引導學生自主學習，促使學生養成良好的科學探究精神，熱愛科學，并投身到科學實驗中去。
作者：栗長友 單位：安圖縣長興中心學校
物理實驗論文標準格式
早檢測論文早檢測論文2013-10-1002：16：13
國家標準的論文格式
1987年，我國出臺了《科學技術報告、學位論文和學術論文的編寫格式》，把論文的編寫格式分為四大部分：即前置部分、主體部分、附錄部分和結尾部分。
前置部分：
封面。封面二（學術論文不需要）；題名頁；序或前言（需要時）；摘要；關鍵詞；目次頁（必要時）；插圖和附表清單（必要時）；符號、標志、縮略語、首字母縮寫、單位、術語、名詞等；注釋表。
主體部分：引言-1
正文-2
2.1
2.2
2.2.1
2.2.2
圖1（或圖2.1）
圖2
表1（或表2.1）
結論
致謝
參考文獻表
附錄部分：（必要時）
附錄A
附錄B
B.1
B.1.1
B.2
圖B1
表B1
結尾部分：（必要時）可供參考的文獻題錄；索引；封三、封底。
畢業論文的通用格式
對于畢業論文的格式，盡管每個學校的要求不同，文理科也有差異，但我們認為畢業論文至少有兩個部分。
前置部分：封面、目錄、寫作提綱、標題、署名、摘要、關鍵詞。
主體部分：緒論
本論
一、
二、
（一）
（二）
1.
2.
(1)
(2)
結論
致謝
注釋（必要時），參考文獻
參考范文：
大學物理實驗信息化教學與物理實驗教學方法的研究
摘要：信息技術將人類從形式化的腦力勞動中解放出來，為培養創新人才提供了任何時代都無可比擬的優越條件，作為教育工作者必須充分利用時代給予我們的優越條件，出色地完成時代賦予我們培養創新人才的歷史使命。圍繞培養學生的實踐能力和創新能力，本文闡述了對以學生為主體、教師為主導的教學方法的研究及應用信息技術建立學生自主學習的網絡環境和豐富的網絡教學資源，營造教學互動的信息化平臺，創造多元化教學模式的研究與教學實踐。
關鍵詞：大學物理實驗；信息化教學；多元化教學模式；教學方法
一、信息化教學在大學物理實驗中的作用和意義
20世紀末以數字化為核心的信息技術的高度發展，預示人類在本世紀又將經歷一次重大變革。如果說19世紀的工業革命使人類從依靠體力的勞動中擺脫出來，那么今天的信息革命將使人類社會從繁雜的形式化腦力勞動中解放出來。大規模的記憶容量，億次計算機的運算速度，互聯網的交互管理能力，各種智能數據庫、CAD等應用軟件的功能，以及它們的準確性都是人腦所不能比擬的。21世紀人類對待這類腦力勞動將如同操縱機器完成體力勞動一樣簡單。也就是說在信息化時代，腦力勞動性質正在發生著深刻的變化。站在這個角度來思考，對未來科技人才的培養應著重探索、創新和開發方面能力的培養。信息時代需要大批有實踐能力、創新能力的優秀人才，同時信息技術將人類從形式化的腦力勞動中解放出來，引發了信息化教育，為培養創新人才提供了任何時代都無可比擬的優越條件，作為教育工作者必須充分利用時代給予我們的優越條件，出色地完成時代賦予我們培養創新人才的歷史使命。
物理實驗是物理學的基礎，大學物理實驗反映了理工科及各個學科科學實驗的共性和普遍性的問題。在培養學生嚴謹的科學思維、創新能力，培養學生理論聯系實際，特別是與科學技術發展相適應的綜合能力，以適應科技發展與社會進步對人才需求方面有著不可替代的作用。
近10多年來，圍繞著培養具有實踐能力、創新思維和創新能力的高素質人才，我校以教育部世界銀行貸款項目、創建國家名牌課程、“985工程”、“211工程”教育部理工科基地建設、國家級精品課程建設、國家級實驗教學示范中心等項目為依托，全面進行了實驗課程體系、教學內容、教學方法、教學模式等方面的改革，在多年的教學實踐中產生了教學理念先進，教學內容豐富，教學條件優良的優秀教學成果。學校實驗教學硬件設備、實驗室條件也發生了大幅度、跨世紀的改觀，由過去的教學弱點轉變為教學改革中的亮點。
當前如何進一步更新教育理念，深入進行教學改革；如何進一步鞏固和用好已取得的成果，是目前我們面臨的又一課題。尤其在實驗教學師資隊伍正在進行新老交替的今天，該課題顯得更加重要。
我們認為實驗教學方法的研究，尤其是如何真正在教學實踐中實現以教師為主導、以學生為主體的教學方法研究是鞏固十多年來的教學改革成果、進一步深入進行教學改革的重要內容和舉措，也是實現教學目標的重要保證。
長期以來，我們的理工科教學，特別是物理實驗教學長期受到教學環境和師資水平的限制，因襲多年的傳統教學模式，客觀上引導學生向形式化、記憶型方式學習，制約了學生的創新能力及科學素質的形成；近幾年來我國面臨高等教育從精英教育到大眾教育的轉變，學校擴大招生和培養學生實踐能力和創新能力的教學目標都需要大量優秀的教育資源。優秀教育資源的缺乏成為嚴重困擾教學質量的難題，成為教學改革發展的瓶頸。針對上述問題，我們在大學物理實驗課程體系、教學內容、教學方法和教學模式等方面進行了改革，并取得了顯著成效。在此基礎上，近幾年來，我們以大學物理實驗國家級精品課程網絡資源建設為平臺，運用信息化教育思想和技術進一步研究以學生為主體、教師為主導的教學方法，改革實驗中的“模仿型”教學，建設豐富的優秀的網絡教學資源，創造培養創新人才的新的教學模式、教學方法、教學環境，在教學實踐中取得了很好的教學效果。
二、以學生為主體、教師為主導的物理實驗教學方法的研究與實踐
1、注重實驗教學過程，激發學生的學習興趣，引導學生在教學過程中積極思考
實驗教學中獲得實驗數據，是實驗課的必然結果，也是在實驗課教學中師生都十分重視的重要環節，相對而言，對實驗教學過程重視不夠。從培養學生的素質和能力的角度來看，實驗的教學過程非常重要。實驗課的教學過程是提高學生知識，能力和素質的過程，也是正確獲得實驗科學數據的重要保證。
實驗教學過程中的第一步，是引導學生讀懂實驗的原理、設計思想、實驗方法及實驗儀器的結構和運行機理等基本知識，只有這樣，他們才能在實驗教學課堂中積極思考，主動投入，發揮他們在實驗教學中的主體作用，這也是實驗課成敗的關鍵。實驗教學與課堂教學的知識密切相關，但是它們之間往往又沒有直接一一對應的關系。在實驗教學中，往往一個實驗要用到幾個學科領域的知識點，并且更加強調實驗的方法和知識的綜合應用，如何引導學生學會綜合應用已學過的知識，并在此基礎上學會新知識、新方法，這是實驗教學中的重要環節，也是物理實驗課教學中的難點。
我們在實驗教學中，以實驗方法為主線，應用精品課程豐富的網絡資源，將學生已學過的知識作為切入點，采用研討的方法引導學生學會讀懂物理實驗的原理，理解物理實驗設計思想、實驗方法，掌握物理實驗的實驗技能，有效地激發了他們的學習熱情，實驗教學實踐中出現了學生主動參與，積極思考，勇于創新的熱烈場面。
2、注重實驗的設計性、研究性、開放性
實驗的設計性、研究性、開放性是實驗的教學方法的重要表現形式，同一個實驗，同樣的教學設備會因為教學方法的不同而產生不同的教學效果。傳統教學模式常常是以教師為主體，學生照葫蘆畫瓢，抑制了學生主動性的發揮，使得本來就有限的教學資源沒有發揮出最好的教學效果。注重實驗的設計性、開放性、研究性是在在教學過程中真正實施以學生為主體、教師為主導的教學方法的具體體現，并能充分用好已有的硬件和軟件教學資源。
開設設計性實驗時，由教師給定的實驗題目、實驗要求及可供學生選擇的實驗條件，由學生自己提出設計思想、擬定實驗方案，選擇測量儀器、確定實驗條件、實驗參數，并基本獨立完成實驗的全過程。
開設研究性實驗時，教師組織若干個基礎物理實驗涉及領域的課題，以科研方式組織教學。學生在通過查閱資料理解相關領域的基本知識、基本方法及其應用的基礎上，在教師指導下確定研究課題或研究內容、設計實驗方案、完成實驗、最后寫出研究性小論文等。研究性實驗可以學生個體或團隊的形式進行。
實驗的開放性，是指實驗的內容、時間和空間對學生開放。上述設計性、研究性實驗內容和題目由學生自命題或部分自命題，由教師審核命題，并指導學生完成實驗。
我校注重實驗的設計性、研究性、開放性。在每一學期物理實驗中都安排有設計性或研究性實驗內容。設計性、研究性、開放性實驗為學生提供了自主、創新學習的平臺。學生在設計性、研究性、開放性實驗中，積極思考，主動學習，找到了自己在實驗教學中應有的主置，并從實驗教學中獲得了成就感、滿足感。設計性、研究性、開放性實驗在啟發學生的創新思維、培養他們的創新能力方面發揮了很好的作用。
三、建設精品課程豐富的網絡資源系統
營造培養學生創新能力的信息化物理實驗教學環境
1、建立精品課程豐富的網絡資源，營造教學互動的信息化平臺
根據教育部有關文件精神，國家級精品課程，應是具有一流教師隊伍、一流教學內容、一流教學方法、一流教材、一流教學管理等特點的示范性課程；應建立一個優質的課程資源體系和網絡共享平臺。
我們認為，國家級精品課程的優質網絡資源體系建設是精品課程建設的重要方面。精品課程的網絡資源系統必須能反映大學物理實驗課程建設的先進理念、課程的體系、內容和教學方法；提煉物理實驗課程的基本知識，基本思想和基本方法；體現先進的科學思想、科學方法和科學成果；提供學生獨立思考、主動學習的平臺和師生交互的平臺。
我校大學物理實驗精品課程網絡資源系統綜合了幾十年來我校物理實驗課程的優秀教學資源；融合了10多年來實驗教學改革的新思想、新成果；反映了與實驗教學相關聯的現代科學技術的新思想、新方法；并不斷提高實驗的開放性、教學的交互性，滿足了各層次學生學習的主動性。
我校大學物理實驗精品課程網絡資源系統按照大學物理實驗課程的新體系提煉了實驗課的教學大綱、實驗的教案、實驗的重點、難點、儀器的原理、結構、運行機理，使用方法和常見故障分析等指導信息；圍繞學生實驗課程的知識點提供了系統的網上講座，以便學生從看起來零散的各個實驗中，系統地領悟實驗的思想、方法、技術和應用；為拓寬學生的知識面，圍繞現代物理技術類實驗和研究型實驗提供了系統的網上現代物理技術講座。目前我校大學物理實驗國家級精品課程網絡資源系統已包括4個學期，224學時，78個實驗的授課教案和100多個實驗的習題；由物理學史，物理實驗方法，不確定度和數據處理方法，力、熱、電、光學量的測量方法與應用，現代物理技術講座等內容組成的28講物理實驗系列講座；力、熱、電、光、近代物理實驗等各類常用儀器的儀器庫，其中包括儀器的實物照片、內部結構、運行機理及使用指導等。為便于學生在教師指導下學習，資源庫系統具有很強的交互功能和擴充功能。任課教師可以根據教學需要，在資源庫系統中動態更新自己的教案，引導學生學會讀懂實驗，指導學生建立實驗教科書與實驗室實物儀器之間的聯系，激發他們的學習熱情，提高他們自主學習的能力。在幾年的教學實踐中產生了良好的教學效果，一批學生的優秀教學實踐論文脫穎而出。目前在我校大學物理實驗精品課程網絡資源系統中精選了40篇學生的代表作。
2、建設基于web的遠程仿真實驗系統，營造多元化教學模式
物理學是以實驗為基礎的學科，物理實驗教學對培養學生創新思維和實踐能力以及對物理理論的理解將起到不可替代的作用。但是，在實際教學中，由于受到時間和空間的限制，在有限的學時內，要學生完全理解實驗原理和儀器的運行機理，滿足學生自己選擇參數設計實驗，或進一步做研究性實驗內容的強烈欲望，有一定困難。學生往往在教師設定好的參數和步驟中完成實驗的內容，這個過程中學生缺乏思考，很多是盲目操作走了過場，這樣實際上把物理實驗教學變成了一種呆板式的模仿型教學。要改變這種狀態，就要發揮信息化教育的優勢與實際實驗的教學模式相結合，創新教學模式來解決。
由我校研制，高等教育出版社1996年出版的《大學物理仿真實驗》就是一個具有代表性的創新媒體，是國際上第一套實驗教學軟件。它利用軟件建模設計虛擬儀器，建立虛擬實驗環境，學生可在這個環境中自行設計實驗方案、擬定實驗參數、操作儀器，模擬真實的實驗過程，深化理解物理知識。《大學物理仿真實驗》可用于學生預習、復習以及自學物理實驗，營造了學生自主學習的環境和與真實實驗相結合的二段式、三段式教學模式，并使實驗教學在空間和時間上得到延伸。在此基礎上，1999年以來建設在校園網上的虛擬實驗遠程教學系統進一步營造了多元化的物理實驗教學環境和學生自主學習的平臺。目前虛擬實驗遠程教學系統已包括力、熱、電、光、近代物理實驗在內的56個大學物理仿真實驗，多年來在開設網上實驗選修課、網上實驗輔導課、強化師生間的交互，激發學生的主動性和學習熱情，提高教學水平等方面發揮了很好的作用。
大學物理仿真實驗軟件是不斷發展的教學媒體，它的動態更新、動態和維護是教學實踐中迫切需要解決的問題。傳統的教學軟件方式是用光盤等硬拷貝模式，常常存在著升級和維護困難等問題。為此，近年來我們研究了基于web的大學物理仿真實驗系統，用戶無須手動安裝仿真實驗軟件程序，只需通過瀏覽器就可實現仿真實驗等各種類型教學軟件的自動下載、更新、運行。基于web的大學物理仿真實驗系統更方便更廣泛地為學生提供了自主學習的平臺、不斷更新的優秀教學資源。同時也為解決由于擴大招生、培養學生創新能力需要增加的教學資源的問題提供了解決的途徑。
3、建立網絡選課系統，教學交互系統，管理系統，實現全方位開放的教學模式
開放性教學模式是滿足學生個性化教學的模式。在開放實驗室，學生可利用實驗室提供的設備，在教師指導下，自己設立實驗題目、設計實驗方案完成實驗，因此它能有效地滿足學生求知、探索和創新的欲望，有效地培養學生的創新思維與創新能力，因此我們非常注重實驗教學的開放模式。
為了對大面積學生實現在時間、空間、內容上的開放教學，我們建立了網絡選課系統、教學交互系統和教學管理系統，并在2個學期內，對2800名學生開設的開放性實驗教學中發揮了很好的作用。
4、建設《大學物理實驗》(第二版)和立體化教材教材是教學的依據，它反映了教學思想、教學目標、教學內容和教學方法。由我校編寫，高等教育出版社于2005年11月至2006年6月陸續出版的面向21世紀教材，《大學物理實驗》(一、二、三、四冊)(第二版)在第一版的基礎上，融進了我校近幾年來在教學、科研中積累的科學思想、科學方法、教學思想和教學成果。在反映我校大學物理實驗教學的新體系、新內容的基礎上，對教材中的大多數實驗增加了設計性內容或研究性內容、研究型課題；并配有基于web的大學物理仿真實驗系統、大學物理實驗資源系統等。應用信息技術建設了體系新穎、內容豐富、適應于各專業、各層次學生多元化教學模式的立體化教材。
四、結束語
20世紀末以來以數字化為核心的信息技術的高度發展，帶動了信息化教育的發展，營造了信息時代培養創新人才的嶄新的教學環境、教學模式，教學方法，在教學中正在發揮著任何時代無與倫比的作用。任重而道遠，如何進一步融合傳統教育與信息化教育，培養出合格的新世紀創新人才是我們必須不斷面對的課題，我們將為此堅持不懈地努力。
[責任編輯：文和平]
作者：霍劍青 王曉蒲
在全球的量子通信競賽中，中國雖然并不是起步最早的，但是在中國科學院院士潘建偉等眾多人的不懈努力下，中國在量子通信領域已經實現“彎道超車”，并成為首個將量子科學實驗衛星送入太空的國家。
早在數年前，星地量子通信的中國夢已引發了世界的關注。
2012年8月9日，國際權威學術期刊《自然》雜志以封面標題形式發表了中國科學技術大學合肥微尺度物質科學國家實驗室潘建偉團隊的研究成果：他們在國際上首次成功實現了百公里量級的自由空間量子隱形傳態和糾纏分發。
這一成果不僅刷新世界紀錄，有望成為遠距離量子通信的“里程碑”，而且為發射全球首顆“量子科學實驗衛星”奠定了技術基礎。該成果入選《自然》雜志公布的“2012年度全球十大新聞亮點”。
同年12月6日，《自然》雜志為該成果專門撰寫了長篇新聞特稿《數據隱形傳輸：量子太空競賽》，詳細報道了這場激烈的量子太空競賽。
建立“量子互聯網”
2009年，潘建偉和他的中國科大物理學家團隊從位于北京北部丘陵的長城附近的實驗點，將激光瞄準了16公里之外的屋頂上的探測器，然后利用激光光子的量子特性將信息“瞬移”過去。
這個距離刷新了當時量子隱形傳態的世界紀錄，他們朝著團隊的終極目標――將光子信息隱形傳送到衛星上――邁進了重要的一步。
如果這一目標實現，將會建立起“量子互聯網”的第一個鏈接，這個網絡將是運用亞原子尺度物理規律創建的一個超級安全的全球通信網絡。這也證實了中國在量子領域的不斷崛起，從十幾年前并不起眼的角色發展為現在的世界勁旅。
2016年，中國領先歐洲和北美，發射了一顆致力于量子科學實驗的衛星。
這為物理學家提供了一個測試量子理論基礎，以及探索如何融合量子理論與廣義相對論（是愛因斯坦關于空間、時間和引力所提出的截然不同的理論）的全新平臺。
這也標志著潘建偉與維也納大學物理學家Anton Zeilinger之間的友誼（雖然存在激烈競爭）達到高峰。
Zeilinger曾是潘建偉的博士生導師；之后的七年，二人在遠距離量子隱形傳態研究的賽跑中棋逢對手；此后他們又建立了合作關系。衛星發射成功之后，兩位物理學家將創建第一個洲際量子加密網絡，通過衛星連接亞洲和歐洲。
“我們有句老話，一日為師終身為父，”潘建偉說，“科研上，Zeilinger和我平等合作，但在情感上，我一直把他當作我尊敬的長輩。”
迅速崛起
2001年，潘建偉建立了中國第一個光量子操縱實驗室；2003年，他提出了量子衛星計劃。那時的他才30歲出頭。2011年，41歲的潘建偉成為當時最年輕的中科院院士。
潘建偉小組的成員陳宇翱說：“他幾乎單槍匹馬地把這個項目推進下去，并使中國在量子領域有了立足之地。”
潘建偉為何有如此動力？這要追溯到上世紀80年代后期他在中國科大的本科讀書經歷。
那時，他第一次接觸到了原子領域一些“奇怪”的概念。微觀客體可以處于多個狀態的迭加態：例如，一個粒子可以同時處在順時針自旋狀態和逆時針自旋狀態，或者可以同時存在于兩個地方。這種多重的個性在數學上用波函數來描述，波函數給出了粒子處于每個狀態的概率。只有在粒子的某一特性被測量時，波函數才會坍塌，相應的粒子才會處于一個確定地點的確定狀態。至關重要的是，即使在原則上都無法預言單次實驗的結果，粒子處于每個狀態的概率僅表現為一個統計分布，并且只有通過多次重復實驗才能得到。
由于量子糾纏的特性，當考慮兩個或更多個粒子時，情況變得更加“古怪”了。多粒子系統可以被制備到某種狀態：即使粒子間距離遙遠，即使粒子的物理性質僅當其被測量時才會存在確定的值，對于每個粒子某個物理性質的測量結果之間總是會存在某種關聯性。
這種怪異性就好比分別位于維也納和北京的兩位物理學家同時擲硬幣，他們會發現每次結果都是正面朝上，或者都是反面朝上。
“我對這些奇怪的量子特性感到著迷。”潘建偉說，“它們幾乎使我無法分心去學習其它東西。”他想驗證這些不可思議的理論，但是在當時的中國，他找不到合適的量子物理實驗室。
20世紀90年代中期，Zeilinger在奧地利因斯布魯克大學建立了自己的量子實驗室，并且需要一名學生來檢驗他的一些實驗猜想。潘建偉認為這是一個理想的選擇。于是，與大多數中國學生的選擇不同，潘建偉來到奧地利師從Zeilinger，與Zeilinger開始了一段決定二人此后二十年間事業上并駕齊驅的關系。
當潘建偉在Zeilinger實驗室施展他的專業才華時，世界各地的物理學家開始慢慢認識到，曾令潘建偉著迷的、深奧難懂的量子特性可以被用來創造比如量子計算機。
由于一個量子比特可以同時存在于0和1的疊加，它可能會建立起更快、更強大、能夠將多個量子比特糾纏起來的量子計算機，并能以驚人的速度并行執行某些運算。
另一個新興的概念是極度安全的量子加密，可應用在比如銀行交易等方面。其中的關鍵是測量一個量子系統會不可避免地破壞這個系統。因此，發報方（通常稱為“Alice”）和信息的接收方（通常稱為“Bob”）兩個人能夠產生并共享一套量子密鑰，其安全性在于來自竊聽者的任何干擾都會留下痕跡。
2001年，潘建偉回到中國的時候，量子技術的潛力已經得到公認，并吸引了中國科學院和中國國家自然科學基金委員會的財政支持。
“幸運的是，2000年中國的經濟開始增長，因此當時立即迎來了從事科研工作的好時機。”潘建偉說。他全身心投入到了夢想中的實驗室的建設當中。與此同時，在奧地利，Zeilinger轉到維也納大學。在那里，因為他的遠見卓識，Zeilinger繼續創造著量子紀錄。他最著名的實驗之一表明，巴基球（含有60個碳原子的富勒烯分子）可以表現出波粒二象性，這是一個奇特的量子效應，很多人曾認為在如此大的分子中不可能存在這種效應。
“每個人都在談論可以用小的雙原子分子來嘗試一下這個實驗。”Zeilinger回憶說，“我說，‘不，伙伴們，不要只是思考前面的一兩步，請思考一下我們如何能實現一個超出所有人想象的大跳躍。’”
這使潘建偉深受教益。世界各地的物理學家們開始構思，如何利用尚未實現的量子計算機來連接未來的量子互聯網。當大多數人仍滿足于在實驗臺上安全地得到量子信息時，潘建偉已經開始思考如何能夠在太空中實現信息的隱形傳送。
紐約IBM的計算機科學家Charles Bennett和他的同事在1993年首次提出“量子隱形傳態”的概念，之所以有此名稱，陳宇翱說：它就像來自于《星際旅行》一樣，它使得關于一個量子客體的全部信息在某個地點被掃描輸入，并在一個新的地點重構出來。這其中的關鍵就是糾纏：因為對處于糾纏態的其中一個粒子的操作會影響到另一個粒子。不管兩個粒子距離多遠，它們可以像一條量子電話線兩端的電話機那樣控，在兩個相距甚遠的地點之間傳送量子信息。
當同時產生的糾纏粒子被發送到電話線連接的兩端時，問題就出現了。傳遞過程中充滿著噪音、散射相互作用和各種形式的其它干擾，任何一種干擾都會破壞隱形傳態所必需的精巧的量子關聯。例如，目前糾纏光子是通過光纖傳輸，但是光纖會吸收光，這使得光子的傳輸距離僅限于幾百公里。標準的放大器起不到作用，因為放大過程會破壞量子信息。陳宇翱說：“要在城域距離之外實現隱形傳態，我們需要衛星的幫助。”
但是當光子通過地球湍流的大氣層一直向上，到達幾百公里的衛星時，糾纏會不會繼續保持？為了回答這個問題，潘建偉的研究團隊于2005年開展了晴空下傳輸距離不斷擴大的地基可行性實驗，探究光子與空氣分子發生碰撞后能否繼續維持糾纏性質。但他們還需要建立一個靶標探測器，這個探測器必須小到能夠裝配到衛星上，并且靈敏度必須足以從背景光中篩選出被傳送的光子，而且還得保證，他們可以將光子束足夠聚焦，讓其能夠打到探測器。
這個工作激起了Zeilinger的競爭意識。“中國人在做了，因此我們想，為什么我們不試試呢？一些友好的競爭總是好的。”
競爭促使光子傳輸距離的世界紀錄不斷被刷新。在接下來的七年中，中國的研究團隊通過在合肥、北京長城以及在青海開展的一系列實驗，將隱形傳態的距離越推越遠，直到它超過97公里。
2012年5月，他們將成果張貼在物理預印本服務器ArXiv上。這讓奧地利團隊十分懊惱，因為他們正在撰寫在加那利群島之間隱形傳態光子的實驗論文。
8天后，他們在ArXiv上貼出了論文，報道他們的隱形傳態取得了143公里的新紀錄。兩篇文章最終先后發表在《自然》雜志上。
“我認為這可以表明一個事實，即每個實驗都有不同以及互補的價值。”維也納大學物理學家、奧地利團隊成員馬曉松說。
在自由空間量子通信領域，中國團隊和奧地利團隊之間不斷競爭，從糾纏光子的分發到量子隱形傳態，創造了一個又一個的里程碑。
兩支團隊都認為，向衛星進行隱形傳態在科學原理上已不存在問題。他們亟需的是一顆衛星來裝載功能齊備的有效載荷設備，開展相關的量子實驗檢驗。Zeilinger的研究組一直在與歐洲空間局（ESA）商討建立量子衛星計劃，但這些努力因拖延而漸漸告吹。
Zeilinger說：“它的運行機制太慢了，以至于沒有做出任何決策。”一方面是歐空局的猶豫，另一方面中國國家航天局緊抓機會，得以擴大領先優勢。在此當中，潘建偉起到了決定性的推進作用。“量子衛星”的發射使得潘建偉在量子空間競賽中處于領先地位，他的研究團隊將著手開展大量的科學實驗。
成功的關鍵
如果沒有通信對象，開發全球首個量子通信網絡就失去了意義。因此，潘建偉邀請他從前的競爭對手加入這個項目。他們的第一個共同目標是在北京和維也納之間生成和共享一個安全的量子密鑰。
“總之，任何一個小組都無法獨立完成向衛星隱形傳態這一極其艱巨的任務。”馬曉松說。盡管政府的主要興趣在于它可以推進技術前沿，但許多物理學家對這個衛星項目如此著迷卻是因為其它原因。“作為一名科學家，驅使我不斷前行的動力在于進一步探尋物理學的基礎。”陳宇翱表示。
迄今為止，量子理論的奇妙之處在實驗室里被不斷重復檢驗，但這些檢驗卻從未在太空尺度中進行過。而且有理論認為，如果量子理論可能會在某處遭遇挑戰，那必然是太空。大尺度是由另一個基本物理理論所掌控：廣義相對論。相對論將時間作為另一種維度與三維空間交織，從而創造一個四維時空結構，包括宇宙。在巨大的物體如太陽周圍，這種可塑結構將發生彎曲，表現為引力，引力將較小質量的物體如行星拉向巨大物體。
目前的挑戰是，量子理論和廣義相對論對時空概念有著完全不同的理解，物理學家們一直致力于將它們融入一個統一的量子引力理論框架。在愛因斯坦的繪景里，即使在無窮小尺度上，時空都是完全光滑的。然而，量子不確定性卻意味著不可能在如此小的距離上測量空間性質。目前尚不清楚是量子理論還是廣義相對論需要進行修正，抑或二者都要進行修正。
而衛星實驗可以幫助測試量子理論的規則在引力牽引不能被忽略的尺度上是否仍然適用。
一個明顯的問題是，量子糾纏是否可以延伸到地球和衛星之間。為了回答這個問題，研究組計劃在衛星上制備一系列糾纏粒子對，將每對中的兩個粒子分別發送到兩個地面站，然后測量兩個粒子的性質以驗證它們是否仍然存在關聯――而且設備運轉良好。
“如果糾纏不再存在，我們就不得不尋找另一種理論來代替量子理論。”研究向衛星進行隱形傳態方案的瑞士日內瓦大學理論物理學家Nicolas Brunner說。
該衛星還可更進一步，檢驗一些候選的量子引力理論對時空結構的預言。比如，所有這些理論都預測，如果科學家能以某種方式在10～35米（即普朗克長度）這一尺度觀測，空間、時間將呈現為顆粒狀。如果事實確實如此，那么光子從衛星沿著這條顆粒感的道路的穿梭將會輕微減速，而且偏振方向將有一個微小、隨機的偏轉――這些效應應該足以被地面站記錄下來。
“衛星將開啟一個真正全新的窗口，通往一個實驗物理學家此前從未涉足過的領域，這非常神奇。”來自意大利羅馬薩皮恩扎大學的物理學家Giovanni Amelino-Camelia說。
關鍵詞:研究生培養;分子生物學;實驗教學
分子生物學是從分子水平上研究生命現象、生命本質、生命活動及其規律的科學,是當前生命科學中發展最快并與其他學科交叉滲透最廣泛的前沿學科之一.進入21世紀,分子生物學的實驗技術與方法已經應用到了生物學各個分支學科的研究中[1].研究生教育是培養具有科學精神和創新能力高層次人才的主要方式,培養碩士研究生創新思維和科學研究能力,將是作為研究生階段的研究工作和將來作為科研人員所必備的素質.近年來,很多高校在研究生的培養上采取了重大舉措,如浙江大學、中國科技大學、西安交通大學、中國農業大學等,實現了研究生的理論教學、實驗教學和學位論文研究三階段的培養模式[2].在加強研究生理論教學和學位論文研究的同時,注重研究生實踐能力的培養,增加了實驗教學環節,實現研究生實踐能力的寬領域培養,再通過學位論文的研究,形成研究生實踐能力的立體全方位培養.作為一個生物學研究生,把本科所學的基礎知識與科學研究的最新進展聯系起來,學好、學通分子生物學是必需的一步.基于此,2012年起我校在生物學科研究生學位課中設置“分子生物學實驗”課,3年來雖然取得了明顯的成效,得到了研究生與指導教師的認可,但在實際運行過程中也發現了一些問題,還需要通過不斷的改革和實踐,使生物學科的研究生更系統、更全面地掌握分子生物學的實驗技術和技能,為后續的研究性實驗工作和今后走上工作崗位提高科研水平打好一個堅實的基礎.
1課程定位及理念
分子生物學在20世紀取得了理論和技術的飛速發展.分子生物學技術越來越廣泛地應用于生命科學的各個研究領域當中.隨著越來越多的理論突破,分子生物學技術也日新月異.在高等院校的生物相關學科的研究生教學中,越來越廣泛地注重分子生物學的教學.分子生物學理論課教學內容多,范圍廣,有一定深度,學生很難透徹理解和掌握,如果不做實驗,只學習理論,往往會事倍功半,理不出頭緒.分子生物學實驗課能給學生親自動手參與實驗全過程的機會,便于學生加深對相關理論的理解[3].研究生來自不同的院校,由于各院校課程設置不同,研究生接受的本科階段的教育差別很大,這種差別在實驗操作能力上體現最為明顯.對于已經進入分子時代的生命科學來說,不熟練分子生物學實驗操作的學生就很難快速適應課題研究的科研工作.在研究生學位課中設置分子生物學實驗課,合理安排實驗課內容,建立常規操作與科研課題相結合的實驗課程體系,是提升研究生實踐能力的重要途徑,同時也能為學生完成碩士學位論文及將來從事科研工作打下良好基礎.內蒙古科技大學生物學碩士研究生學位點于2006年經批準設立,2007年起招收首批碩士研究生,近10年來,已為及全國輸送了一批從事生物學研究與開發的優秀人才.“加強專業技術教學、緊跟學科發展前沿、全面提升研究生培養質量”一直是本學科研究生培養工作的重點和目標.為適應新形勢下高等院校研究生教育與創新型人才培養的目標,對研究生分子生物學教學的改革勢在必行.2012年以來,我們通過在研究生學位課中設置“分子生物學實驗”課,不僅顯著地提高了研究生對分子生物學課程的學習熱情,而且明顯提升了研究生的科研能力.
2課程建設及特色
2．1課程建設的過程與方法
每學年的秋學期初新錄取的研究生入學,根據對新生分子生物學知識背景和實驗動手能力的詳細調研合理安排實驗課內容,建立常規操作與科研課題相結合的實驗課程體系,并根據學科發展不斷更新和完善,力求促進研究生科研工作的順利開展.研究生分子生物學實驗教學的改革分為3個階段進行.
2．1．1準備階段
組織相關人員成立課題小組,對小組人員進行具體分工,以2015年新入學的碩士研究生為研究對象,采用問卷調查方式對他們的分子生物學基礎知識與實驗操作能力進行摸底,撰寫調查報告[4].
2．1．2實施階段
(1)制定教學大綱.根據準備階段的調查結果討論研究生分子生物學實驗課教學大綱,實驗項目實行多層次、模塊化管理,分為基礎性、綜合設計性、創新性3個模塊.基礎性實驗項目以基本的分子生物學操作技術為主,如:質粒DNA的提取、限制性內切酶酶切DNA分子、瓊脂糖凝膠電泳分離DN段、大腸桿菌感受態細胞的制備、重組DNA分子的構建與轉化等、PCR擴增目的基因等.對沒有任何分子生物學常規操作基礎的研究生要逐個開出;對本科階段已經接觸并熟悉這些基礎性實驗的研究生可直接開出綜合設計性實驗,如:多種方法獲得目的基因、動植物中某關鍵基因的克隆、重組質粒的構建等.創新性實驗項目全部由本學科教師承擔的科研課題轉化而來,研究生可根據自己的研究方向與興趣愛好選擇項目完成,包括植物細胞中MYB類轉錄因子的篩選、與人類遺傳病相關的核苷酸重復序列的克隆等.
(2)學生選課.將全部實驗教學內容及具體開出安排提前公布,學生根據實際情況與自己的研究方向進行實驗內容的選擇,這一環節須由指導教師協助完成.選課結束后根據每個項目的選課情況準備實驗,包括學生分組、準備實驗材料、儀器設備、耗材試劑和實驗講義與實驗報告冊分發等.
(3)預實驗.指導教師根據學生分組情況,每組安排組長一名,副組長一名,在實驗開出前協助指導教師完成預實驗.
(4)實驗課開出.按計劃認真組織研究生開出實驗.實驗操作階段,要求學生熟練掌握實驗操作流程,嚴格按規范進行操作.同時指導教師要充分調動學生的學習積極性和主動性,增強學生獨立完成實驗的能力和實際動手能力,使學生能夠盡可能主動地、獨立地完成實驗的整個過程,為以后獨立從事科研設計和科學實驗打下良好的基礎.
(5)課程考核.實驗課結束后進行成績考核,綜合學生的預習報告、實驗操作、實驗結果與實驗報告撰寫情況給出實驗課成績.
(6)編寫研究生實驗教材.基于教學實踐的積累,編寫研究生實驗教材“研究生現代分子生物學實驗”,重點面向研究生的實驗教學,將分子生物學基本實驗技術和近年來發展起來的新技術、新方法有機融合.
2．1．3總結階段
跟蹤調查,了解研究生在分子生物學實驗課結束進入課題研究后的情況,掌握他們在分子操作各個環節上的操作熟練程度,對取得的研究資料做全面的整理分析.在學科內部推出“研究生分子生物學實驗”示范課,并完成相應的資料庫與光盤制作,并進一步在全校范圍內推廣.同時課程改革小組的成員要不斷討論項目實施過程中存在的問題,并及時與兄弟院校溝通學習,提出切實可行的辦法[5].
2．2指導教師隊伍建設
自2012年生物學科碩士研究生開設分子生物學實驗課以來,該課程的教學任務一直由我校外聘的留美分子生物學專家王建英教授負責,另配2名講師作為助手.經過3年來的教學實踐體會,加上學生與研究生導師的意見反饋,我們發現這種單一的指導教師模式是需要改進的,需要建設一支由長期工作在科研、教學一線教師組成的研究生實驗課教學團隊.教學任務分配上,根據團隊內每位教師主要從事的科研領域和專業特長,分配相應的實驗教學內容,每個項目安排2名指導教師,他們不僅熟悉所指導實驗的技術要點,及時解決實驗過程中出現的各種問題,還能將本領域相關的科研前沿、熱點問題介紹給學生,以開闊學生視野,使每次實驗均能獲得預期結果.同時,指導教師在教學實踐過程中也不斷發現和審視自己,包括對自身專業知識的把握與實驗技能熟練程度的反思,這樣也能促使他們緊密跟蹤學科發展前沿不斷提高[6].本課程經各方面協調討論,現已逐漸組建了一支人員穩定、業務基礎全面、具有團結協作精神的教學團隊.其中教授3人、副教授2人、講師2人.其中大多數教師承擔國家自然科學基金、內蒙古自然科學基金、內蒙古高校基金等科研項目,在努力完成這些科研任務的同時,有意識地將許多科研工作中的思路和先進的技術轉化到研究生分子生物學實驗的教學實踐中.實驗課教學團隊的建設極大地提高了研究生實驗教學質量,并申請得到了我校研究生教學改革項目建設立項資助.
2．3實驗課成績考核與結果評價
經過教學團隊的調研討論,針對分子生物學實驗考核形式的問題,提出實驗課評價體系多層次評價的管理制度,包含預習報告、平時考勤、實驗操作、實驗結果與實驗報告撰寫情況5個部分,分別所占比例為1∶2∶4∶1∶2;針對設計性與創新性實驗,要加上實驗方案制定與實驗論文撰寫環節.針對研究生各實驗組人數較少、時間較靈活、學生專業多樣化等特點,在考核中更加注重實驗的具體操作過程.在課程開課初要將考核方案告知學生,讓他們明確各環節的評分標準,在實際考核過程中如實記錄作為評價依據.實驗課結束后,通過“問卷調查與后期跟蹤相結合”的模式及時對教學效果進行評價[7].通過發放問卷調查表的方式綜合調查研究生對本門實驗課的內容設置、教學方法及授課教師的教學效果等信息的評價.另外,在實驗課結束一個學期后,我們對研究生指導教師進行問卷調查,對上一年度的實驗教學效果進行了后期跟蹤評價,對研究生進入到各自實驗室工作后的科研思維、實驗設計、操作能力等進行調研,綜合評價實驗教學效果[8].
3結語
分子生物學實驗技術是生物學各分支學科科學研究必備的手段,在研究生入學后進入課題研究之前開設“分子生物學實驗”課,熟練掌握基本的分子生物學操作技術,這是生物學研究生快速進入科研課題與順利完成碩士學業的基本保證[9].研究生經過基本實驗技能培訓、全面綜合實驗及自主設計實驗的鍛煉及創新實驗平臺的全方位提升,科研能力得到大幅度提高.學生普遍反映研究生分子生物學實驗為他們順利進行課題研究、完成學位論文和未來的科研工作奠定了良好基礎,一部分學生在碩士期間就發表了高水平的SCI論文.為生物學研究生開設分子生物學綜合實驗,在內蒙區內外兄弟院校進行此類設置的尚不多見,需要我們更加努力創立并逐步完善研究生實驗教學平臺,全面提升我校碩士研究生培養水平[10G12],及時將教師的科研成果提煉引入實驗教學,提高指導教師的教學能力,使實驗內容不斷更新,為研究生進行課題研究及畢業以后從事相關的科研工作打下堅實的基礎.
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信息傳播技術的快速發展及廣泛應用帶來了網絡化、數字化、全球化的信息環境，新的媒體形式、媒介終端及信息傳播平臺被民眾普遍接受并使用。隨著新媒體時代的到來，傳統的醫學學術期刊應緊跟時展的需求，其中選題策劃與組稿作為期刊出版工作的基礎和重點，應充分利用新媒體提供的技術與平臺，突破傳統出版思維的禁錮，探索更科學合理的工作方法。
一、選題策劃與組稿的內涵
選題策劃是出版編輯過程的最初階段，是編輯人員根據一定方針和主客觀條件，開發出版資源、挖掘和設計選題的創造性活動；組稿是根據選題發現、選擇、組織作者完成作品創作的活動[1]。在出版過程中，選題策劃與組稿是不可或缺且不能分割的兩個工作環節，出版物質量的提高取決于選題的優化，而優化的前提是做好選題策劃工作。對于醫學學術期刊而言，要創精品必須有高質量的論文作支撐，而高質量的稿件又依賴編輯人員深入調研、主動策劃好的選題并積極組織優質稿源來實現。總的來說，選題組稿有利于彰顯醫學學術期刊價值和提高學術影響力，有利于發揮編輯的主體意識，實現學術期刊的導向作用，也有利于密切讀者-編者-作者關系，實現刊物的可持續發展[2]。
二、新媒體時代給醫學期刊選題策劃與組稿帶來的挑戰與機遇
新媒體是相對舊媒體而言的，是一個相對且寬泛的概念，當前主要是指以數字技術為基礎，以電腦、電視、手機或其他終端為載體，以互聯網為傳播平臺，打破個人傳播與大眾傳播界限的互動性極強的新型媒介。2015年，中國政府工作報告首次提出了“互聯網+”計劃，而在“互聯網+出版”時代，新媒體與傳統媒體勢必加速融合的步伐，給傳統期刊出版帶來挑戰和機遇。醫學期刊的主要職能是刊登醫藥衛生領域的前沿科研成果，為醫學科學的發展提供傳播媒介，策劃應根據臨床需要、學科特色、學術發展動態、讀者對象等進行，選題要切入醫學學科發展中的熱點、難點及焦點問題，有針對性、前瞻性、科學性地進行選題[3]。而新媒體環境為醫學期刊編輯人員提供了海量的信息選擇、便捷的獲取渠道、強大的信息檢索功能和智能專業化的編校網絡管理系統，也搭建了即時傳播、互動性強、人人參與的傳播與社交平臺，給醫學期刊出版的選題策劃與組稿工作帶來了極大便利，并可有效延展策劃選題的深度及寬度，提高效率。但目前，大多數醫學期刊的編輯出版工作仍固守傳統模式，機構體制僵化，人員結構不合理，編輯人員的信息素養相對薄弱，加之有限的辦刊經費也限制了新媒體技術、平臺的引進和人才培養，因此，醫學期刊在新媒體時代受益新技術的同時也面臨著巨大挑戰[4]。
三、新媒體時代醫學期刊選題策劃與組稿方式的轉變
傳統醫學期刊如何主動積極地面對新媒體的沖擊，轉換工作思路和方法是作為醫學期刊編輯需要思考的問題，而選題策劃與組稿工作方式的轉變應擺在重中之重的位置。1.充分利用辦刊資源，揚長避短內容仍然是期刊最核心的競爭力，傳統醫學期刊長期積累的專業資源、科學價值以及學術影響力對于“短平快”的新媒體而言是不可比擬的優勢。筆者所在的雜志由當地醫學高等院校主辦，憑借主辦單位的學科優勢及強大的專家學者資源，編委會集中了優秀的當地中醫藥、民族醫藥等各學科帶頭人，另外也不乏全國名老中醫、廣西名老中醫等知名專家，編委會在醫學期刊的學術導向中起著重要作用，編輯主動與主編、學科帶頭人等專家接觸討論，發掘醫學科學的研究熱點選題，可以有效落實組稿任務。譬如唐農教授為“廣西名中醫”等，是中醫扶陽學派直接傳人，在中醫內科疑難雜癥診治方面頗有造詣，通過編輯的主動約稿，唐農教授多年來多次為刊物撰寫文章[5]，單篇文章的最高下載量為407，最高引用34次，從而擴大了期刊影響力。雜志還依托編委會的學科優勢及期刊地域優勢，開辟《手法醫學》《民族醫藥》等特色專欄，及時組織優質稿源，提高了期刊的知名度。另外，醫學高等院校本身就是醫學科學發展的前沿陣地，經常舉辦學術活動，醫學期刊編輯通過舉辦或參加各種學術會議、學習班能結識國內知名學者，擴寬眼界，給選題策劃和組稿提供了便利；此外參會的很多青年醫生骨干和教師，又或者是研究生，他們是醫學臨床和科研的中堅、后備力量，思想活躍易于接受新事物，也是期刊潛在的作者群體，而且這種面對面的交流能縮短人與人心靈的距離，帶給人親切感，是網絡社交平臺所不能達到的。在組稿過程中，筆者所在編輯部仍要求臨床研究論文及科學實驗論文的作者開具單位蓋公章的介紹信，如為基金項目資助論文還需提供課題合同證明，以保證稿源所涉及數據資料的真實性和可靠性。以上策劃組稿方式成效穩定，在筆者所在編輯部一直沿用，只是在以前組稿過程中文章以紙質稿件為媒介則應郵寄，既費時不利于縮短出版周期，且不環保，目前已很少使用。2.加強期刊內部建設，提高編輯素質新媒體向傳統媒體發出的挑戰不僅僅是工作模式上的，更是傳統觀念和管理體制方面的。不少期刊的管理者受限于年齡和知識結構，對新媒體從觀念到技術、模式和平臺都存在不可逾越的隔膜，要突破這種束縛就需要更新辦刊觀念、加大資金投入、選拔合適的人才［6］，還要為編輯人員創造更為寬松的工作環境，這又是一個期刊內部建設的系統工程。相對傳統期刊而言，新媒體時代對醫學期刊編輯的綜合素質也提出了更高的要求，既要懂得出版專業知識，又要精通醫學理論，還要熟悉新媒體技術，具有熟練的信息收集與綜合分析利用的能力，這樣的復合型醫學編輯人才是新媒體時代的急切需求，這就要求現有的醫學期刊編輯從業人員不斷完善自身知識結構，主動學習新知識和新媒體技術的運用，培養新媒體思維和創新意識，提高信息整合能力和人際交往能力。筆者所在編輯部中有5名專職編輯人員，專業學科結構均衡，所屬學科為中醫學、中藥學、中西醫結合臨床學和公共醫學等，覆蓋了刊物的選題范圍，但尚無出版或傳媒專業的編輯人員，編輯部在將來招聘人員時應對其知識結構有所要求，而在提高現有編輯綜合素質尤其是新媒體環境下選題策劃和組稿能力方面，編輯部作了積極的舉措，如要求編輯嚴格按照《出版專業技術人員繼續教育暫行規定》接受繼續教育，且主要選擇培訓內容與當今新媒體要求相契合的課程；外聘相關專家對編輯人員進行相關的計算機信息檢索、網絡信息檢索技能的培訓，編輯也可主動利用一切可能的學習機會，積極聽取關于信息專業的各種新技術、新進展、新動態報告和專題講座，擴寬了學科視野。通過理論學習以及編輯工作實踐，編輯人員的整體素質尤其是媒介素養不斷提高。3.轉變觀念，促進刊媒融合，選題策劃與組稿方式靈活化隨著新媒體環境下信息的傳播與獲取速度加快，讀者對信息量的需求越來越大，而更方便、快捷且圖文并茂的新媒體傳播方式更具市場競爭力。所以，傳統醫學期刊應該轉變觀念，加快傳統業務的轉型步伐，將傳統媒體與新媒體的發展有機融合并形成良好的互動關系。有學者認為，現代編輯要樹立大出版或全媒體出版思路，從“一種內容，多種載體，復合出版”的角度進行策劃與開發[7]。目前筆者所在編輯部注重互聯網思維，在新媒體環境下賦予出版選題策劃和組稿工作更多的靈活性，積極嘗試運用新媒體技術：（1）編輯人員充分利用互聯網資源，通過數據庫文獻檢索和互聯網（如丁香園網站、杏林醫學網等醫學網站）獲取有關醫學各學科學術發展動態、研究熱點、學術新觀點、重大衛生公共事件等，為選題策劃及組稿提供更客觀、準確的數據支持，也大大提高了工作效率，縮短了組稿周期；（2）建設醫學期刊獨立網站，由專人管理并定期更新，作為期刊宣傳和編讀互動的平臺，對部分論文實現開放存取，通過網站，讀者能了解期刊基本情況及動態，作者可以了解期刊的策劃選題及公開征稿信息，并通過網上投稿系統進行投稿，此部分稿源主要為自由來稿；（3）引入獨立的采編系統，使編輯、出版流程數字化，也對編委會專家、作者信息數據進行了數字化管理，為根據學科或者受眾進行的策劃選題和組稿工作提供了各類統計數據及便利，提高了策劃組稿效率；（4）組建醫學期刊群，加入各大數據庫如中國知網、萬方數據庫、維普等期刊數據庫等，實現了期刊的數字化出版，并根據組稿情況盡早進行單篇或整本期刊的優先出版，以縮短出版周期并吸引更多稿源；（5）積極運用QQ、微信、郵件等社交網絡平臺與作者、讀者進行稿件修改、信息交流等互動，定期向作者、讀者推送各期重點文章及信息，向審稿專家推送刊物取得的進展等，以此擴大了期刊影響力，得到了受眾的好評。
綜上所述，醫學期刊編輯在新媒體環境下的選題策劃與組稿工作中應充分利用辦刊資源，揚長避短，借助新媒體技術、平臺及模式的優勢，轉變工作思維，注重工作方式靈活化，促進刊媒融合發展，提高醫學期刊的影響力和生命力。
關鍵詞：高中； 化學； 實驗教學
1 引言
化學作為自然科學的一部分，伴隨時代已發展成為一門關系社會前進、國計民生，并與科學技術密切相關的科學。美國化學家布里斯羅（Breslow R）概括稱“化學是一門中心的，實際的和創造性的科學”[1]。
滿足國家發展對人才的需求，進入新世紀，我國啟動了基礎教育新一輪的課程改革。順應改革趨勢，2001年下半年起，高中化學課程標準研制工作啟動。2002年初，按高中課程改革的新思路對《全日制普通高中化學教學大綱（試驗修訂版）》進行再修訂，修訂后的《全日制普通高中化學教學大綱》在突出科學探究、聯系社會生活實際和增強學生社會責任感等方面有所加強，著重了學生的實驗活動。2003年4月《普通高中化學課程標準（實驗）》出版，與以往高中化學教學大綱相比，化學課程標準在課程思想、課程目標、內容體系、學習方式、教學建議、評價建議、教材編寫和課程資源開發等方面均有質的飛躍，在課程研究方法上也有新的突破。化學實驗是化學科學的基礎，更是高中化學教學的基礎。化學實驗對于提高化學教學質量，全面落實培養科學素養的目標，具有其它教學內容和形式所不能替代的作用。本文對化學實驗及實驗教學探究進行闡述。
2 高中化學實驗教學
教師將化學實驗置于一定的化學教學背景下，為實現一定的化學教學目的，而開展的一系列教學活動，稱之為“化學實驗教學”。化學實驗教學是化學教學的重要組成部分。
2.1化學實驗對于化學教學的基礎性
化學是一門以實驗為基礎的學科。化學實驗是人們探索和驗證化學規律的手段，是學生學習化學的重要方法，是學生進行科學探究的重要途徑，是培養學生創新精神和實踐能力的重要過程。而且，實驗還是化學教學的基礎，它以豐富的內涵在化學教學中發揮著獨特的功能和作用，正確認識化學實驗的多種作用，對于深化化學實驗教學理論，培養學生科學的實驗素養，全面提高化學教學質量，具有重要的理論和實踐意義[2]。
2.1.1 化學實驗的認識論功能
一、化學實驗是提出化學教學認識問題的重要途徑之一；
二、化學實驗能為學生認識化學科學知識提供化學實驗事實；
三、化學實驗能為學生檢驗化學理論、驗證化學假說提供化學實驗事實。
2.1.2 化學實驗的方法論功能
實驗不僅是一種實踐活動，從教學認識角度來看，它還是一種重要的感性認識方法，具有方法論功能。實驗方法論是科學方法論的重要組成部分，在化學實驗教學中有著十分重要的作用，它是落實科學素養的“過程與方法”目標的重要手段[3]。通過化學實驗可以使學生經歷科學實驗的一般過程，學習實驗方法。
2.1.3 化學實驗的教學論功能
一、化學實驗能夠激發學生的化學學習興趣 學習興趣是學習動機中最現實最活躍的成分。按照水平高低，可將化學學習興趣分成“感知興趣”、“操作興趣”、“探究興趣”、“創造興趣”四種水平[4]。
感知興趣 感知興趣是指學生通過感知教師演示實驗的現象和對觀察各種裝置、儀器而產生的一種興趣。這種興趣對于初學化學者有積極的作用。
操作興趣 操作興趣是指學生通過自己動手操作來獲得化學實驗現象興趣。
探究興趣 探究興趣是指學生通過探究物質及其變化產生的原因和規律而產生的一種興趣。探究興趣對學生形成和發展科學探究能力有重要影響。
創造興趣 創造興趣是指學生利用所掌握的的信息、技能和方法進行一些新事物的嘗試活動所形成的一種興趣。這種興趣是學習興趣的最高水平，是推動學生形成較高科學素養的最強勁動力。
二、化學實驗能夠創設生動活潑的化學教學情景
首次在“情景認知和學習文化”中被提出的情景認知的觀點認為：知識是具有情景性的，知識在情景中通過活動與合作而產生；當學習發生在有意義的情景中才是有效的；只有在情景中呈現的知識，才能激發學習者的認知需要，從而產生學習動機和學習興趣[5]。 所以，情景創設是化學教學設計的重要要素。
三、實驗探究是轉變學生學習方式和發展科學探究能力的重要途徑
化學教學中的科學探究主要有實驗探究、調查探究和理論探究三種形式，其中實驗探究是最重要的一種形式。實驗探究是指在實驗中進行的一種探究活動。
四、化學實驗是落實“情感態度與價值觀”目標的重要手段
落實化學課程中觀念、情感、態度與價值觀等體驗性目標，要運用“體驗”的方法。體驗作為一種方法，要通過具體的活動來承載，而化學實驗活動，尤其是實驗探究活動，則是學生獲得各種體驗的最基本、最重要的載體。學生通過親身經歷實驗探究過程，可以自我體會、自我感悟。
2.2 新課程標準下的化學實驗
2003年國家教育部推出了《普通高中化學課程標準（實驗）》，在新課標中明確指出：高中化學課程在九年義務教育的基礎上，以進一步提高學生的科學素養為宗旨，激發學生學習化學的興趣，尊重和促進學生的個性發展；幫助學生獲得未來發展所必需的化學知識、技能和方法，提高學生的科學探究能力；在實踐中增強學生的社會責任感，培養學生熱愛祖國、熱愛生活、熱愛集體的情操；引導學生認識化學對促進社會進步和提高人類生活質量方面的重要影響；理解科學、技術與社會的相互作用，形成科學的價值觀和實事求是的科學態度；培養學生的合作精神，激發學生的創新潛能，提高學生的實踐能力[6]。
2.2.1 新課程下化學實驗的功能
化學實驗教學是一種將形象思維和抽象思維相結合的有效的教學形式，是學生獲取知識和培養能力的重要途徑。高中化學課程的改革突出了對化學實驗的重視，實驗教學以其課堂教學沒有的特殊效果，在提高教學效益方面占據絕對優勢。面對新課程理念下教師施教模式和學生學習方式的巨大轉變，重新認識和挖掘實驗教學的功能顯得尤為重要。
一、創設教育情境，引發積極思考。化學實驗是化學教學中固有的教學情境，可以積極有效地激發學生學習化學的熱情。學生在化學實驗提供的實驗情境中，可采用獨立探究或分組合作等形式，通過對實驗過程和實驗現象的觀察分析，直接歸納結論，獲得知識。化學實驗具有較強的直觀性和具體性，是學生求得知識的有效途徑。化學實驗能夠模擬關于化學問題的“案發現場”，學生在情境中學習，能夠更加主動的思考。
二、引導科學探究、自主獲取知識。探究性學習是新課程所倡導的一種學習方式，運用探究性學習方法能讓學生從探究中主動獲取知識，應用知識。化學科學探究實驗是探究性學習的具體體現。教材中的實驗都是比較經典傳統的，一般是標準的答案，學生在學習這些實驗時，易產生固定的思維模式，以靠近或達到標準答案為目標，這明顯無益于學生獨立思考能力的培養。
2.2.2 新課程下化學實驗的特點
培養學生的學習興趣，是新課程改革中重要的目標之一。對于高中生來說，正處于人生重要的學習階段，根據他們生理心理的發展狀況，應充分契合他們的求知欲，掌握其好奇心理展開教學，從而使課堂實踐教學的改革更好的推進。對于教師需要配合學生的特點，使學生能夠主動進入實踐活動的教學中。新教材中的實驗，讓學生學會探究，使每位學生都成為學習的主體，積極參與實踐。
2.2.3 化學實驗是高中化學新課程的重要組成部分
高中化學課程改革后，采用模塊組織課程內容，分必修和選修兩部分。在高中化學課程標準中，化學實驗的內容也分為兩部分，但不是以選修和必修為標準，而是以其組織方式進行劃分。以分散的方式，即將實驗內容穿插在“化學 l”、“化學 2”、“化學與生活”、“化學反應原理”、“化學與技術”、“有機化學基礎”、“物質結構與性質”模塊的“內容標準”和“活動與探究建議”中，實驗內容主要以觀察與思考、活動與探究兩類欄目體現。以集中的方式，即專題形式展開的“實驗化學”模塊，該模塊體現了對化學學科特征的強化。
2.3 對實驗教學現狀的調查分析
我國在加強實驗教學方面做了大量工作，也取得了一定進展，但從充分發揮并落實化學實驗和實驗教學的各種功能、體現化學實驗的重要性來說，仍然處于相當薄弱的地位。在開展實驗教學上存在著諸多的問題。教師作為教學活動的組織者和實施者，對教學效果起關鍵作用。從教師開展教學方面出發，主要存在的如下問題。
一、價值取向：以試為主，以分為標 化學實驗教學的價值取向，主要是指教師對化學實驗教學的認知與理解，實施化學實驗教學的目標與意義所在的認識，即對化學實驗教學行為起導向性的認知。教師們基本能夠對新課程價值標準的取向有正確的判斷。
二、設計目標：單維從者多，三維者少 新課程強調實驗教學要以“三維”目標為引導，教師在規劃施教內容時，也應依據此目標。
三、實驗模式：繼承傳統，創新不夠 新教材中提供了很多實驗資料和完整的實驗設計，必修1、必修2兩本教材中設計的實驗，大多數是有代表性的實驗，有俗成的模式。這就要求教師在這些實驗的基礎上進行創新教學，即可開展豐富的、有深度的實驗設計。
2.4 對化學實驗教學的優化
高中化學課程的深入改革，明確指出了化學實驗教學對化學教學的重要性。
結合新課程標準，分析當前高中化學實驗教學的現狀，有必要對其優化。
2.4.1 對化學實驗教學創新的思考
創新有兩種：一種是科學發現與技術發明，這是一種徹底的革新的創造；另一種是對已有科學發現的補充與技術發明的改進，這是精益求精的再創造。對教師來說，教育或教學需要不斷追求完善。高中傳統化學實驗偏重于結論的驗證，傾向于動手能力及技能的的訓練，過于看中實驗結果的的認知，輕視學生對過程的切身感受，學生缺乏自主思考的機會，丟掉了其方法論和教學論的主要作用，不利于全面提升學生科學素養[7]。
2.4.2 對“育人”和“育己”的思考
教師有“育人”的職責，而“育人”必須先“育己”。教導學生富有創新精神和實踐能力，教師本身必須先具備創新的實踐基礎。事實上，對于每個學生或老師，都有創新的潛能。
2.4.3 化學實驗教學的優化策略
一、做好演示實驗，鼓勵學生主動參與實驗操作，培養其對實驗的興趣。教師的身教對教學很重要，在做演示實驗時，教師操作越熟練，學生越有信心，無形中消除了實驗的緊張氣氛；另外實驗的成功率越高學生越有助于培養學生科學的態度。
二、組織好學生實驗，培養學生的實踐能力。要提高教學的有效性，教師應重視創設與教學情境相似的實驗情境，促進知識和技能的正遷移，培養學生的實踐能力。“少說話多做事”，提供充裕的實驗時間。引導學生不要受限于書本實驗的條框。分工分組精細化，一人一組或多人一組，培養獨立實驗的能力。
三、組織好課外實驗活動，開辟實踐活動的場所。教學心理學家皮亞杰的認知建構理論認為，“知識是個體與環境交互作用的過程中逐漸建構的結果”，“個體的智慧和認識是通過與環境相互作用而得到生長和發展的”。由此學生實踐能力的習得和提高，同樣依賴于學生主動參與學習和研究的過程。摒棄傳統“重結果輕過程”的課堂教學弊端，鼓勵學生自主探究，體現化學教學重在做的教學特點。
四、開放實驗室，充分培養某些學生的創新能力。俗話說“上有政策，下有對策”，課程的改革就要求有相對應的教學方式，對此可以考慮增強實驗室的利用度。在美國，除了正常的上課時間，其他的時問，化學實驗室都是向學生正常開放的，這樣，學生就可以按照自己的興趣和想法設計出各種各樣新穎的實驗，然后在實驗室中進行操作，這種開放的實驗體制能夠提高學生實驗能力。
2.5 化學實驗教學的健康發展
高中實驗教學健康發展之路，從教師、學校、教育行政部門和高考命題方四個方面分析[8]。
一、教師是實驗教學的實踐者與領航者
教師要轉變教學中重“實驗結果”輕“實驗過程”的教育觀念。化學實驗功能的不僅體現在于獲得“正確”的實驗結果，更重要的是學生在實施實驗的時候能感受探索所帶來的樂趣，通過這種切身的經歷，更能深刻的理解科學實驗的內涵，建立科學的態度、情感和價值觀。
二、學校要做實驗教學健康開展的管理者與組織者
學校以促進素質教育為辦學理念，拋除不適應現行教學的應試教育觀念，將升學率僅看作為教學目標的輔助參考因素。
三、教育行政部門要做實驗教學健康開展的指導者與監管者
教育行政部門被分配了引導、監督學校教育教學肩負的任務。學校辦學是否合法規范，是否進行素質教育等情況，都屬于加大實驗教學的內容，教育行政部門應給予及時全面的檢查與督促，將實驗教學列為學校評價的內容，強力規范學校實驗教學。
四、高考命題機構要做實驗教學健康開展的引導者
目前高考的試題內容依然是高中化學教學的指揮棒，在高考制度近時段內不可能有沒有大變化的情況下，命題方向完全可以引導實驗試題的考查側重點，側重考查學生的實驗操作能力，加大對操作細節的考查，使試題有利于動手實驗能力強的學生，當然從長遠來說應該改革高考制度，更加注重考查學生的實驗能力。
3 總結
本文的主體分為四個部分對高中化學實驗教學進行了闡述。首先闡述化學實驗的基本功能，明確化學實驗對化學學習的重要性；其次分析新課程標準，對高中化學實驗進行新定位，進一步明確現階段化學實驗的新功能及重要地位；接著分析化學實驗教學開展中存在的問題；然后結合新課程標準，提出有利于當前實驗教學的具體策略；最后對高中化學實驗教學健康發展的展望。
參考文獻：
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