大学物理实验存在到底有什么意义？
直到今天做完【2171巨磁阻效应】之前，我对这门课，都抱有浓浓的敌意。 我来为基物实验洗地，尽管我对它爱不起来。但这并不妨碍我们仔细考量下，“为何开课”和“人人讨厌”的矛盾。这是很有趣的问题。点进来了，希望你耐心看完，会对你有启发，我保证。 目录 一、 仅仅一百年前，《物理学年鉴》（Annalen der Physik）的主持者们，以及当时发论文的大师们，普朗克、赫兹、波恩、爱因斯坦、J·J汤姆森、卢瑟福、洛伦兹，在原子论等领域互相借鉴、互相启发，推动了继力学、电磁学之后的第三次物理爆发。 而在当今，随着科技研究的推进，当代的学科领域划分越来越细，科学家群星已铺成银河，然而却更为细碎而黯淡，连一个星系（领域）里的星星（研究者）之间似乎都难以交流。 在这种情况下，大学生们谁也不知道、自己将来会走到哪一个星系，但99%的人却十分肯定——我以后肯定不会去研究“钢丝的弹性模量”“冰的溶解热”“惠斯通电桥”“三棱镜与分光仪”“迈克尔逊干涉”“微波和布拉格衍射”“全息照相”……因而，这些完全都是在浪费时间。 "这课蠢得一B。毫无意义！"室友如此道。 然而，99%的人的这份肯定——以后肯定不会去研究“微波和布拉格衍射”“全息照相”……并不能得出浪费时间的结论。 如前述，当代前沿理论的发展，一定不是这些实验，而是用更精密昂贵的专用仪器、一个甚至多个科研团队、大量的资金投入，才有可能获得一定的突破。然而，这些物理学史上，最经典、激动人心的实验，却包含了物理学百年来一脉相承的东西—— 严谨的态度、科学的思想方法、分析能力、创造力；具体到操作层面，则是一般测量、数据获得、处理、误差分析等能力。 往小了说，这些经典总得有人铭记、传承。往大了说，经典实验潜移默化了这些物理学中一脉相承的精华。有些人得到了，有些人则在不屑与应付中消磨了。 二、 初衷是好的。想必我们都承认。那抱怨何来？是课程定下后，规则设置、考核方式、运行状态…等操作层面的执行，出了问题。 北航的基物实验，上学期36分，下学期28分。每个实验3~9分，很多在4~6分，包含报告+数据处理的报告分、数据分、操作分。后两者在实验室完成。 积弊一目了然，简直是整个学界的缩影—— 由于实验之间相互独立，每个实验课时短。课时短而分数低，是浮躁的根源。浮躁，是一切敷衍的源头。敷衍到何种地步？ 实验室里，助教略过物理历史背景（从哪来）、问题分析（有何用）等一切能略过的东西，节省时间嘛，focus on哪几个实验、要检查什么数据、如何操作、注意事项。 学生记忆步骤，按规程做一遍，不容易获得的数据，就抄前辈的“优秀报告”，签字检查者睁闭一眼，选择不为难——废话，为难你干嘛，你又不是我学生。 功利至此，原因何在？前述，课时短，实验多，任务重，分数少；再追溯原因的原因，认识不足、形式主义，再加上决策者和监督者都懒省事——虽然有更好的方法存在（后述），但太麻烦，不用，就这样一刀切，大家都相安无事多好，我实验课给你开，东西给你用。你学不到东西，说明你不用心。呵，是，我不用心。 这种形式主义的背景，加上抄实验报告时的那种、讨厌自己的恶心感，无怪学长会有这样的想法 三、 实验本身又意义，却学不到东西，还恶心不止。那究竟要不要开这个课？怎么改进这个制度的弊端？今天，我在巨磁阻实验中，可能隐隐约约得到了答案。 因为个人对“忆阻器(memristor)”这个“第六元件”十分感兴趣，而这牵扯到自旋电子、GMR等方面，因而在此次实验之前，尽管知道实验课的德性，我还是对它稍有期待。 这个老师的讲解惊到我了。类似不紧不慢的揭示，把一个21世纪的新成果（研究者获得2007诺贝尔奖）的前世今生讲了一遍。呵斥一个学生不等他讲完就擅自接电源实验。真是一个保守刻板的老教师。实验内容反而就说了一下注意事项，就让我们开始做了。 检查时，这老头子给每个人的数据上圈圈让一会儿再给他演示下圈住的小实验，确保你是做的。吓得我赶紧认真把实验做了得到数据。 我可以说我收获颇丰。 我不去评价那时一直在玩手机的人，我只是觉得可惜，这样的老师，你能碰到几次？他讲的流畅而清晰，甚至鼓励人教人做出诺奖的成果hhh，而过后人反过来抱怨什么也学不来？ 提炼一下，就是学生兴趣 + 老师的启发性教学 + 严谨的评价过程 - 形式主义 = 一次成功的实验。环环相扣，一个少不得。 因而我的建议是，加强实验室宣传，开放选课权，讲课加入启发性，严控评价体系。 1、加强实验室宣传。 沙航的实验室，客观来讲，虽有一些瑕疵——经年的器具有的坏了，但还是相对规范和完整的。那些仪器也确实配备的不错。其中有些实验，扣着当代的前沿领域，颇有一些启发性。因而，如果能加强宣传，让学生自主选择喜欢的实验来做，变为买方市场，倒逼卖方提高素质，不失为一个思路。 2、开放选课权。与上同理。这里重点说，希望不要规定哪些系的学生必须做，而应当是以学生兴趣为主，当然弊端是学生会找简单容易的实验。这时，减少实验数目（36分需要在一学期做8个左右的实验，我的天，不应付怎么行？），提高实验质量，相应提高单个实验的分数，适当提高难度，往深处化，增加单个实验的学时，真的能优化到极高的水平，做一天也未尝不可。 3、停止助教上课的做法。助教是学生，能力和水平普遍比专业老师低一个层次。指望他们提高实验课质量吗？还是给高年级学生减负吧。谁的担子谁挑起来。 4、严控评价体系。如果想把实验课变成有意义的课，那么一定要严，而不是打着创新的旗号，弄什么“创新报告”作为这门课学期大作业。严到何种地步？至少保证抄的数据过不了关。相对的，在实验课上，老师你主动下来走一走，帮帮我们学生们吧拜托，您往那一座喝茶，我们在底下干什么您知道？ 综上，北航的实验课，开这门课绝对应该，不好好上这门课，很失败！当然除弊谋新，是要付出代价的，所谓改革的深水区。呵，我该不该有所指望呢？