时间:2022-07-26 21:20:41
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇物理实验报告,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
关键词:热敏电阻、非平衡直流电桥、电阻温度特性
1、引言
热敏电阻是根据半导体材料的电导率与温度有很强的依赖关系而制成的一种器件,其电阻温度系数一般为(-0.003~+0.6)℃-1。因此,热敏电阻一般可以分为:
Ⅰ、负电阻温度系数(简称NTC)的热敏电阻元件
常由一些过渡金属氧化物(主要用铜、镍、钴、镉等氧化物)在一定的烧结条件下形成的半导体金属氧化物作为基本材料制成的,近年还有单晶半导体等材料制成。国产的主要是指MF91~MF96型半导体热敏电阻。由于组成这类热敏电阻的上述过渡金属氧化物在室温范围内基本已全部电离,即载流子浓度基本上与温度无关,因此这类热敏电阻的电阻率随温度变化主要考虑迁移率与温度的关系,随着温度的升高,迁移率增加,电阻率下降。大多应用于测温控温技术,还可以制成流量计、功率计等。
Ⅱ、正电阻温度系数(简称PTC)的热敏电阻元件
常用钛酸钡材料添加微量的钛、钡等或稀土元素采用陶瓷工艺,高温烧制而成。这类热敏电阻的电阻率随温度变化主要依赖于载流子浓度,而迁移率随温度的变化相对可以忽略。载流子数目随温度的升高呈指数增加,载流子数目越多,电阻率越小。应用广泛,除测温、控温,在电子线路中作温度补偿外,还制成各类加热器,如电吹风等。
2、实验装置及原理
【实验装置】
FQJ—Ⅱ型教学用非平衡直流电桥,FQJ非平衡电桥加热实验装置(加热炉内置MF51型半导体热敏电阻(2.7kΩ)以及控温用的温度传感器),连接线若干。
【实验原理】
根据半导体理论,一般半导体材料的电阻率 和绝对温度 之间的关系为
(1—1)
式中a与b对于同一种半导体材料为常量,其数值与材料的物理性质有关。因而热敏电阻的电阻值 可以根据电阻定律写为
(1—2)
式中 为两电极间距离, 为热敏电阻的横截面, 。
对某一特定电阻而言, 与b均为常数,用实验方法可以测定。为了便于数据处理,将上式两边取对数,则有
(1—3)
上式表明 与 呈线性关系,在实验中只要测得各个温度 以及对应的电阻 的值,
以 为横坐标, 为纵坐标作图,则得到的图线应为直线,可用图解法、计算法或最小二乘法求出参数 a、b的值。
热敏电阻的电阻温度系数 下式给出
(1—4)
从上述方法求得的b值和室温代入式(1—4),就可以算出室温时的电阻温度系数。
热敏电阻 在不同温度时的电阻值,可由非平衡直流电桥测得。非平衡直流电桥原理图如右图所示,B、D之间为一负载电阻 ,只要测出 ,就可以得到 值。
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当负载电阻 ,即电桥输出处于开
路状态时, =0,仅有电压输出,用 表示,当 时,电桥输出 =0,即电桥处于平衡状态。为了测量的准确性,在测量之前,电桥必须预调平衡,这样可使输出电压只与某一臂的电阻变化有关。
若R1、R2、R3固定,R4为待测电阻,R4 = RX,则当R4R4+R时,因电桥不平衡而产生的电压输出为:
(1—5)
在测量MF51型热敏电阻时,非平衡直流电桥所采用的是立式电桥 , ,且 ,则
(1—6)
式中R和 均为预调平衡后的电阻值,测得电压输出后,通过式(1—6)运算可得R,从而求的 =R4+R。
3、热敏电阻的电阻温度特性研究
根据表一中MF51型半导体热敏电阻(2.7kΩ)之电阻~温度特性研究桥式电路,并设计各臂电阻R和 的值,以确保电压输出不会溢出(本实验 =1000.0Ω, =4323.0Ω)。
根据桥式,预调平衡,将“功能转换”开关旋至“电压“位置,按下G、B开关,打开实验加热装置升温,每隔2℃测1个值,并将测量数据列表(表二)。
表一 MF51型半导体热敏电阻(2.7kΩ)之电阻~温度特性
温度℃ 25 30 35 40 45 50 55 60 65
电阻Ω 2700 2225 1870 1573 1341 1160 1000 868 748
表二 非平衡电桥电压输出形式(立式)测量MF51型热敏电阻的数据
i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
温度t℃ 10.4 12.4 14.4 16.4 18.4 20.4 22.4 24.4 26.4 28.4
热力学T K 283.4 285.4 287.4 289.4 291.4 293.4 295.4 297.4 299.4 301.4
0.0 -12.5 -27.0 -42.5 -58.4 -74.8 -91.6 -107.8 -126.4 -144.4
0.0 -259.2 -529.9 -789 -1027.2 -124.8 -1451.9 -1630.1 -1815.4 -1977.9
4323.0 4063.8 3793.1 3534.0 3295.8 3074.9 2871.1 2692.9 2507.6 2345.1
根据表二所得的数据作出 ~ 图,如右图所示。运用最小二乘法计算所得的线性方程为 ,即MF51型半导体热敏电阻(2.7kΩ)的电阻~温度特性的数学表达式为 。
4、实验结果误差
通过实验所得的MF51型半导体热敏电阻的电阻—温度特性的数学表达式为 。根据所得表达式计算出热敏电阻的电阻~温度特性的测量值,与表一所给出的参考值有较好的一致性,如下表所示:
表三 实验结果比较
温度℃ 25 30 35 40 45 50 55 60 65
参考值RT Ω 2700 2225 1870 1573 1341 1160 1000 868 748
测量值RT Ω 2720 2238 1900 1587 1408 1232 1074 939 823
相对误差 % 0.74 0.58 1.60 0.89 4.99 6.20 7.40 8.18 10.00
从上述结果来看,基本在实验误差范围之内。但我们可以清楚的发现,随着温度的升高,电阻值变小,但是相对误差却在变大,这主要是由内热效应而引起的。
5、内热效应的影响
在实验过程中,由于利用非平衡电桥测量热敏电阻时总有一定的工作电流通过,热敏电阻的电阻值大,体积小,热容量小,因此焦耳热将迅速使热敏电阻产生稳定的高于外界温度的附加内热温升,这就是所谓的内热效应。在准确测量热敏电阻的温度特性时,必须考虑内热效应的影响。本实验不作进一步的研究和探讨。
6、实验小结
通过实验,我们很明显的可以发现热敏电阻的阻值对温度的变化是非常敏感的,而且随着温度上升,其电阻值呈指数关系下降。因而可以利用电阻—温度特性制成各类传感器,可使微小的温度变化转变为电阻的变化形成大的信号输出,特别适于高精度测量。又由于元件的体积小,形状和封装材料选择性广,特别适于高温、高湿、振动及热冲击等环境下作温湿度传感器,可应用与各种生产作业,开发潜力非常大。
参考文献:
[1] 竺江峰,芦立娟,鲁晓东。 大学物理实验[M]
[2] 杨述武,杨介信,陈国英。普通物理实验(二、电磁学部分)[M] 北京:高等教育出版社
实验报告
班级: 实验人: 试验时间: 审核:
实验名称:用刻度尺测量长度
实验目的:
实验器材:
实验设计:
1、测量前“三观”:
一观:二观:三观:
2、测量时
一放、刻度尺要与被测对象;刻度线紧贴被测物;零刻线与被测对象一端对齐二读、视线要 刻度尺刻线,不要斜视;读数时要估读到 三记、记录数据由数字和组成。 进行试验:
测作业本和物理课本的长、宽
评估交流: 为使测量更精确,应选用分度值 的刻度尺(填“大”“小”)
如何正确使用刻度尺?
(1) 使用刻度尺前要注意观察它的量程、分度值和零刻度线是否磨损。
(2) 用刻度尺测量时,尺要沿着被测长度,不利用磨损的刻度,读数时视线要与尺面垂直;在精确测量时,要估读到分度值的下一位。 (3) 测量结果由数值和单位组成。
二、用停表测量时间
实验报告
班级: 实验人: 试验时间: 审核:
实验名称:用停表测量时间
实验目的:
实验器材:
实验设计:
1、观察停表
停表有 个表盘,大表盘数字代表 ,小表盘数字代表 ; 有根指针,长指针是 ,短指针是 。 停表秒针走一圈是 分钟。
2、停表时间等于分针指示能准确读数部分加上秒针指示读数部分。
进行试验:
用停表测出你脉搏跳动10次所用时间s,1min内你的脉搏跳动了 次。
评估交流: 大家的测量结果是否相同。
三、测量同学们跑步的平均速度
实验报告
班级: 实验人: 试验时间: 审核:
实验名称:测量同学们跑步的平均速度
实验目的:
实验器材:
设计并进行试验:
1、在操场上用 测出奔跑的路程s1=20米,s2=30米。
2、用 测出自己跑20米所用的时间t1,跑30 米所用的时间t2。s
3、根据公式v求出两次
热敏电阻是阻值对温度变化非常敏感的一种半导体电阻,具有许多独特的优点和用途,在自动控制、无线电子技术、遥控技术及测温技术等方面有着广泛的应用。本实验通过用电桥法来研究热敏电阻的电阻温度特性,加深对热敏电阻的电阻温度特性的了解。
关键词:热敏电阻、非平衡直流电桥、电阻温度特性
1、引言
热敏电阻是根据半导体材料的电导率与温度有很强的依赖关系而制成的一种器件,其电阻温度系数一般为(-0.003~+0.6)℃-1。因此,热敏电阻一般可以分为:
Ⅰ、负电阻温度系数(简称NTC)的热敏电阻元件
常由一些过渡金属氧化物(主要用铜、镍、钴、镉等氧化物)在一定的烧结条件下形成的半导体金属氧化物作为基本材料制成的,近年还有单晶半导体等材料制成。国产的主要是指MF91~MF96型半导体热敏电阻。由于组成这类热敏电阻的上述过渡金属氧化物在室温范围内基本已全部电离,即载流子浓度基本上与温度无关,因此这类热敏电阻的电阻率随温度变化主要考虑迁移率与温度的关系,随着温度的升高,迁移率增加,电阻率下降。大多应用于测温控温技术,还可以制成流量计、功率计等。
Ⅱ、正电阻温度系数(简称PTC)的热敏电阻元件
常用钛酸钡材料添加微量的钛、钡等或稀土元素采用陶瓷工艺,高温烧制而成。这类热敏电阻的电阻率随温度变化主要依赖于载流子浓度,而迁移率随温度的变化相对可以忽略。载流子数目随温度的升高呈指数增加,载流子数目越多,电阻率越小。应用广泛,除测温、控温,在电子线路中作温度补偿外,还制成各类加热器,如电吹风等。
2、实验装置及原理
【实验装置】
FQJ—Ⅱ型教学用非平衡直流电桥,FQJ非平衡电桥加热实验装置(加热炉内置MF51型半导体热敏电阻(2.7kΩ)以及控温用的温度传感器),连接线若干。
【实验原理】
根据半导体理论,一般半导体材料的电阻率 和绝对温度 之间的关系为式中a与b对于同一种半导体材料为常量,其数值与材料的物理性质有关。因而热敏电阻的电阻值 可以根据电阻定律写为式中 为两电极间距离, 为热敏电阻的横截面。
对某一特定电阻而言, 与b均为常数,用实验方法可以测定。为了便于数据处理,将上式两边取对数,则有上式表明 与 呈线,在实验中只要测得各个温度 以及对应的电阻 的值,以 为横坐标, 为纵坐标作图,则得到的图线应为直线,可用图解法、计算法或最小二乘法求出参数 a、b的值。热敏电阻的电阻温度系数 下式给出。
从上述方法求得的b值和室温代入式(1—4),就可以算出室温时的电阻温度系数。
热敏电阻 在不同温度时的电阻值,可由非平衡直流电桥测得。非平衡直流电桥原理图如右图所示,B、D之间为一负载电阻 ,只要测出 ,就可以得到 值。
当负载电阻 ,即电桥输出处于开路状态时, =0,仅有电压输出,用 表示,当 时,电桥输出 =0,即电桥处于平衡状态。为了测量的准确性,在测量之前,电桥必须预调平衡,这样可使输出电压只与某一臂的电阻变化有关。
若R1、R2、R3固定,R4为待测电阻,R4 = RX,则当R4R4+R时,因电桥不平衡而产生的电压输出为:(1—5)
在测量MF51型热敏电阻时,非平衡直流电桥所采用的是立式电桥 , 且 ,则(1—6)
式中R和 均为预调平衡后的电阻值,测得电压输出后,通过式(1—6)运算可得R,从而求的 =R4+R。
3、热敏电阻的电阻温度特性研究
根据表一中MF51型半导体热敏电阻(2.7kΩ)之电阻~温度特性研究桥式电路,并设计各臂电阻R和 的值,以确保电压输出不会溢出(本实验 =1000.0Ω, =4323.0Ω)。
根据桥式,预调平衡,将“功能转换”开关旋至“电压“位置,按下G、B开关,打开实验加热装置升温,每隔2℃测1个值,并将测量数据列表(表二)。
MF51型半导体热敏电阻(2.7kΩ)之电阻~温度特性
温度℃ 25 30 35 40 45 50 55 60 65
电阻Ω 2700 2225 1870 1573 1341 1160 1000 868 748
非平衡电桥电压输出形式(立式)测量MF51型热敏电阻的数据
i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
温度t℃ 10.4 12.4 14.4 16.4 18.4 20.4 22.4 24.4 26.4 28.4
热力学T K 283.4 285.4 287.4 289.4 291.4 293.4 295.4 297.4 299.4 301.4
0.0 -12.5 -27.0 -42.5 -58.4 -74.8 -91.6 -107.8 -126.4 -144.4
0.0 -259.2 -529.9 -789 -1027.2 -124.8 -1451.9 -1630.1 -1815.4 -1977.9
4323.0 4063.8 3793.1 3534.0 3295.8 3074.9 2871.1 2692.9 2507.6 2345.1
根据表二所得的数据作出 ~ 图,如右图所示。运用最小二乘法计算所得的线性方程为 ,即MF51型半导体热敏电阻(2.7kΩ)的电阻~温度特性的数学表达式为 。
4、实验结果误差
通过实验所得的MF51型半导体热敏电阻的电阻—温度特性的数学表达式为 。根据所得表达式计算出热敏电阻的电阻~温度特性的测量值,与表一所给出的参考值有较好的一致性,如下表所示:
表三 实验结果比较
温度℃ 25 30 35 40 45 50 55 60 65
参考值RT Ω 2700 2225 1870 1573 1341 1160 1000 868 748
测量值RT Ω 2720 2238 1900 1587 1408 1232 1074 939 823
相对误差 % 0.74 0.58 1.60 0.89 4.99 6.20 7.40 8.18 10.00
从上述结果来看,基本在实验误差范围之内。但我们可以清楚的发现,随着温度的升高,电阻值变小,但是相对误差却在变大,这主要是由内热效应而引起的。
5、内热效应的影响
在实验过程中,由于利用非平衡电桥测量热敏电阻时总有一定的工作电流通过,热敏电阻的电阻值大,体积小,热容量小,因此焦耳热将迅速使热敏电阻产生稳定的高于外界温度的附加内热温升,这就是所谓的内热效应。在准确测量热敏电阻的温度特性时,必须考虑内热效应的影响。本实验不作进一步的研究和探讨。
利用分光计测定玻璃三棱镜的折射率;
【实验仪器】
分光计,玻璃三棱镜,钠光灯。
【实验原理】
最小偏向角法是测定三棱镜折射率的基本方法之一,如图10所示,三角形ABC表示玻璃三棱镜的横截面,AB和 AC是透光的光学表面,又称折射面,其夹角a称为三棱镜的顶角;BC为毛玻璃面,称为三棱镜的底面。假设某一波长的光线LD入射到棱镜的AB面上,经过两次折射后沿ER方向射出,则入射线LD与出射线ER的夹角 称为偏向角。
【实验内容与步骤】
1.调节分光计
按实验24一1中的要求与步骤调整好分光计。
2.调整平行光管
(1)去掉双面反射镜,打开钠光灯光源。
(2)打开狭缝,松开狭缝锁紧螺丝3。从望远镜中观察,同时前后移动狭缝装置2,直至狭缝成像清晰为止。然后调整狭缝宽度为1毫米左右(用狭缝宽度调节手轮1调节)。
(3)调节平行光管的倾斜度。将狭缝转至水平,调节平行光管光轴仰角调节螺丝29,使狭缝像与望远镜分划板的中心横线重合。然后将狭缝转至竖直方向,使之与分划板十字刻度线的竖线重合,并无视差。最后锁紧狭缝装置锁紧螺丝3。此时平行光管出射平行光,并且平行光管光轴与望远镜光轴重合。至此分光计调整完毕。
3.测三棱镜的折射率
(1)将三棱镜置于载物台上,并使玻璃三棱镜折射面的法线与平行光管轴线夹角约为60度。
(2)观察偏向角的变化。用光源照亮狭缝,根据折射定律判断折射光的出射方向。先用眼睛(不在望远镜内)在此方向观察,可看到几条平行的彩色谱线,然后慢慢转动载物台,同时注意谱线的移动情况,观察偏向角的变化。顺着偏向角减小的方向,缓慢转动载物台,使偏向角继续减小,直至看到谱线移至某一位置后将反向移动。这说明偏向角存在一个最小值(逆转点)。谱线移动方向发生逆转时的偏向角就是最小偏向角。
1 用望远镜观察谱线。在细心转动载物台时,使望远镜一直跟踪谱线,并注意观察某一波长谱线的移动情况(各波长谱线的逆转点不同)。在该谱线逆转移动时,拧紧游标盘制动螺丝27,调节游标盘微调螺丝26,准确找到最小偏向角的位置。
2 测量最小偏向角位置。转动望远镜支架15,使谱线位于分划板的中央,旋紧望远镜支架制动螺丝21,调节望远镜微调螺丝18,使望远镜内的分划板十字刻度线的中央竖线对准该谱线中央,从游标1和游标2读出该谱线折射光线的角度 和 。
3 测定入射光方向。移去三棱镜,松开望远镜制动螺丝21,移动望远镜支架15,将望远镜对准平行光管,微调望远镜,将狭缝像准确地位于分划板的中央竖直刻度线上,从两游标分别读出入射光线的角度 和 。
4 按 计算最小偏向角 (取绝对值)。
时间:年月日
探究预备:
1. 不一样, 质量大的水时间长
2. 不相同, 物质种类不同
探究目的:探究不同物质吸热能力的不同. 培养实验能力.
提出问题:质量相同的不同物质升高相同温度吸收的热量相同吗
猜想与假设:不同
探究方案与实验设计:
1. 相同质量的水和食用油, 使它们升高相同的温度, 比较它们吸收热量的多少.
2. 设计表格, 多次实验, 记录数据.
3. 整理器材, 进行数据分析.
实验器材:相同规格的电加热器、烧杯、温度计、水、食用油
资料或数据的收集
分析和论证:质量相同的不同物质, 升高相同的温度, 吸收的热量不同. 评估与交流:
1. 水的比热容较大, 降低相同的温度, 放出较多的热量, 白天把水放出去, 土地吸收相同热量, 比热容小升高温度较快.
2. 新疆地区沙石比较多, 比热容小, 吸收(放出)相同热量, 升高(降低)的温度较多, 温差比较大.
二、 连接串联电路和并联电路
时间:年月日
探究预备:
1. 串联:用电器顺次连接在电路中的电路
并联:用电器并列连接在电路中的电路
2. 串联:用电器顺次连接
并联:用电器并列连接
探究目的:学生正确连接串、并联电路, 明确开关作用.
提出问题:在串、并联电路中, 开关的作用相同吗
猜想与假设:开关的作用不同
探究方案与实验设计:
1. 设计串、并联电路图, 按照电路图连接实物图
2. 观察开关控制两灯泡亮暗程度
3. 改变开关位置, 观察控制情况.
实验器材:小灯泡、电源、开关、导线
资料或数据收集:
1. 串联电路中, 开关无论放在哪一个位置, 都能控制小灯泡
2. 并联电路中, 干路开关控制整个电路, 支路开关只能控制所在支路的灯泡.
分析和论证:串联电路开关控制整个电路. 并联电路干路开关控制整个电路,支路开关控制所在支路.
评估与交流:
1. 拆除法:观察用电器是否相互影响;判断电流路径
2.图1:串联 图2:并联
四、练习使用电流表
时间:年月日
探究预备:
1. 测量流过用电器的电流大小, 符号:
2. 不允许把电流表直接接在电源两端, 电流表串联在电路中, 电流从正接线柱流入、负接线柱流出.
探究目的:会正确使用电流表,会使用电流表测量电流
提出问题:使用电流表应注意哪些问题
猜想与假设: 不允许把电流表直接接在电源两端, 电流表串联在电路中, 电流从正接线柱流入、负接线柱流出.
探究方案与实验设计:
1. 画出电路图, 标出电流表正、负接线柱
2. 按图连接实物
3. 更换不同规格小灯泡多次测量
4. 整理器材.
实验器材:电源、开关、小灯泡、电流表、导线
资料或数据的收集:
分析和论证:
1. 连接方法:①串联在电路中②电流从正接线柱流入负接线柱流出
2. 电流表读数:认清量程、分度值.
评估与交流
:
1. 明确量程,分度值
2. 测量通过L2的电流
3. 选择0-3A量程, 读数为1.6A
五、探究串联电路中各处电流的关系
时间:年月日
探究预备:
1. 用电流表测量
2. 分别把电流表串联在电路中
探究目的:探究串联电路中各处电流的关系
提出问题:串联电路中各处电流有什么关系呢
猜想与假设:处处相等
探究方案与实验设计:
1. 设计电路图, 连接实物
2. 设计表格, 记录数据
3. 换用不同规格小灯泡,重复以上操作
实验器材:电源、小灯泡、开关、导线
资料或数据的收集
分析和论证:在串联电路中电流处处相等
评估与交流:
1. 处处相等
2. 注意电流表量程选择, 正确连接, 多次实验, 得到普遍规律.
六、探究并联电路中干路电流与各支路电流的关系 时间:年月日
探究预备:
1. 用电流表测量
2. 电流表分别串联在干路、支路上
探究目的:探究并联电路中干路电流与各支路电流的关系
提出问题:并联电路中干路电流与各支路电流有何关系
猜想与假设:干路电流等于各支路电流之和
探究方案与实验设计
1. 设计实验电路图, 连接实物
2. 闭合开关, 进行测量
3. 设计表格, 记录数据
4. 换用不同规格小灯泡,多次实验
5. 整理器材, 分析数据
实验器材:电源、小灯泡、导线、开关、电流表
资料或数据的收集:
分析和论证:在并联电路中干路电流等于各支路电流之和
1.教学分类和层次目标
大学物理实验目前按教学类型分有公共必修实验,仿真实验,开放实验,远程网络实验等。公共必修的实验按教学内容分针对不同类别也有所不同。一般像我校类的综合性大学,专业较多,学生来自全国各地,物理基础不太相同,各专业对物理的要求也不一样。普遍实行物理实验开课分类进行。各专业针对不同的需求选择不同类别。我校的物理实验课共两个类别,分别称为A,B类。A类48学时,B类30学时。B类相应对物理要求较低的专业,比如农业养殖类一般选择B类,其他理工科类选择A类。A类B类教学分层次也不同,A类分为三个教学改革视域下大学物理实验管理现状初探张鑫,李金玉(浙江海洋学院,浙江舟山316000)层次:基础、提高、设计。B类分为两个层次:基础、提高。这样的分类既避免了一刀切的问题,也符合了学生课业的需求。A,B类基础层实验相同以达到基本实验能力的锻炼,提高层,设计层实验要求逐步提高,B类涉及的实验相应减少和没有。对于每个层次我们也有明确的要求和目标。基础层要求规范实验操作、撰写合格实验报告、定性分析实验误差,提交合格实验报告。提高层目标设定为培养独立实验操作能力,能简单分析和处理实验中出现的问题,并能完整地定性和定量的分析实验误差,撰写合格实验报告。设计层要求自主选做,在自己查资料基础上以论文形式提交科学报告或者实物和专利。教学分类和各层次目标明确,既有利于学生的能力的培养和积极性又有利于实验的考核。避免了以往统一标准不重视学生创新性培养的状况。
2.实验预习内容和方式
每位同学进入实验室前,必须做好实验内容的预习,这一点毋庸质疑。有别于其他学科带上书本就可以去学习的模式,实验课是不同的。预习作为实验前的准备是对实验的必要的了解。只有做好预习才能保证实验的顺利进行。我们学校实验前要对预习检查,预习内容必须写在实验报告册上。预习不要求重复累赘的抄写书本上的内容,重点解决3个问题:做什么;根据什么去做;怎么做。基本内容包括:目的、原理、步骤、表格设计。也就是简要的反映实验前的准备。我校的预习报告可以参考书本和挂在网上的预习提纲。目前国内有些学校提出无纸化实验,比如浙江师范大学和浙江大学,学生直接登陆到网络服务器下载相关的实验预习即可。预习形式虽然不同但实践结果表明做好预习才能确保实验的效果。相比于传统的显得过于呆板预习方式,通过网络下载预习结合了现代计算机和网络技术,是不是确实更加有效率,值得我们探讨。
3.实验过程程序和要求
进行实验是大学实验课的中心环节。实验操作规范、独立完成是我们的目标也是实验的考核指标。经过一系列的变革我校实验室以逐渐更新了实验项目及提高了实验条件以适应社会的需要和利于的人才培养。目前我校大学物理实验室能保证每位学生单独操作一台仪器并对要求学生实验按如下程序进行:一是进入实验室后按编组找到对应的实验仪器。二是实验预习报告放在实验桌上,待老师抽查并认真熟悉、检查测量仪器、装置是否完好,记下主要测量仪器的型号和主要参数包括测量范围和精度,填写实验仪器使用登记本。三是根据仪器使用说明,正确安装和调试仪器,按实验步骤进行实验,记录数据,如有疑问可以及时向教师提出。四是实验完毕后要及时整理数据,如有问题,应该重测和补测。原始数据必须记录到实验报告上,老师签字后方可离开实验室。教师在原始数据上签字和以上其他程序要求一方面确保了学生抄袭篡改实验数据另一方面创造了良好的实验氛围。因为通过这样的方式进行实验可以让学生明白要获得合理的数据必须通过自己正确的操作才有的。目前有许多高校采取网上报告的形式,他们的实验数据由系统集中采集。这个方式可以通过系统自动处理并显示结果。实验操作还是由学生独立完成,仍然强调的是学生的动手创新能力和科学实验素养的培养。电脑化只是便于教师批阅实验报告,提高了批阅的效率和准确度推进了实验教学的信息化管理。基于层次不同老师的教学也是不同的,对于基础层老师要进行讲解和做简单的演示;而提高层的同学们有了一定的实验基础,教师作出简要的说明后重在学生自己实验。设计层只需要实验教师给出几个可选择的实验而没有具体资料,学生自行选择实验内容,实验时间也不作严格规定,可以在两周的时间完成实验室工作。实验重在培养学生的科学实验能力,强调提高学生的自主能动性及利于学生的创新能力发展。
4.实验报告的撰写和形式
这是对实验全过程的总结和深入理解的一个环节,应独立完成,严禁抄袭实验报告及修改原始数据。我校要求实验结束后一周必须上交详细的实验报告。一般实验报告采用统一册子,报告包括要点有六项:实验数据记录;合理的表格设计;实验数据填写完整;有完整的实验数据计算过程,有单位(包括作图等);实验结果科学、正确的表达;有实验结果的讨论与误差分析,提高层要有定量的误差分析。其中实验结果讨论与误差分析要求结合观察到的现象进行结果分析,分析尽可能具体,定量或半定量,切忌空谈。内容可包括影响误差因素讨论,系统误差修正,结果的可靠性讨论和同公认值比较分析等等。我国各大高校的大学物理实验报告应时代的要求经过多方面的探索,不再是单一标准单一的形式,而是呈现多元化的特点。针对不同对象和阶段,报告形式和内容有所不同。比如我校基础层和提高层报告要求基本相识以报告形式提交,只是提高层要求做定量误差分析。设计层实验要求学生以科技小论文的形式报告实验结果,也可以以PPT形式展示成果。这种多元报告形式也与目前我国许多高校一致,具体的要求可能有所差异但在报告方面的改革趋势一致。
5.考核方式和标准
实验考核如其他课程一样,通过才可以获得学分。怎么考核才能激发学生的积极性?随着改革的进行,报告的形式的改变以及学生实验素养的重视,考核方式也有了变化。由终期考核比重最大到注重平时考核的变化。比如我校实验成绩评定由平时的每份报告分数和操作评分决定。每份基础层、提高层的实验报告评分为:报告70%,操作规范、课堂纪律等30%。设计层评分为:科技小论文、报告100%。B类总成绩评定:5个基础占40%,4个提高占60%,A类总成绩评定:5个基础占20%,8个提高占40%,1个设计占40%。并且我们规定基础层次不合格者,经本人提出书面申请方可进入提高层次跟读,但提高层次每个实验报告成绩必须在3分(成绩评分为5分制)以上,否则不合格,不能进入设计性实验层学习。总成绩不合格者只能重修,没有补考。为了鼓励学生的自学性、研究性、创新性,学生在本年度内发表跟大学物理实验相关的在学校认可的二级杂志及以上、获得校级课题及以上或获得专利证书,均可评定为大学物理实验成绩优秀。这样的考核方式以平时成绩为主为学生创造了良好的学习氛围,调动了学生的积极性。设计层实验的评分和比例显示了大学物理实验综合实验能力和科研能力还没有独立行动的能力,因此自治与共治社区治理体制的成熟也是一个循序渐进的过程。
作者:张鑫 李金玉 单位:浙江海洋学院
关键词:霍尔效应 磁场 教学方案 综合能力
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1672-1578(2015)10-0028-01
大学物理实验是理工科学生进入大学后所开设的一门重要的基础性实验课程,其目的是使学生养成一个好的实验习惯和严谨求实的科学态度,培养学生的实验观察能力,实验操作能力,发现问题、分析问题、解决问题的能力,总结、归纳和撰写实验报告的能力,团结协作精神和创新意识等。
1 实验中学生存在的主要问题[1]
大多数学生对实验目的不明确,实验原理不清楚,实验内容和步骤不熟悉,在没有老师的指导下基本上不能独立完成实验。另外,在实验中不能用所学的物理理论知识去分析观察到的实验现象和判断所测实验数据的正误,团结协作精神和动手、动脑的能力较差。撰写实验报告不规范,大部分学生的实验报告抄书,缺乏归纳、总结能力和对实验数据的处理能力等。
2 实验教学方案的设计
为了解决和克服以上存在的问题,提高实验教学的效果,设计合适的实验教学方案是非常重要的。
2.1课外引导学生预习实验
借助网络把要完成该实验必须掌握的几个关键问题上传到网络学堂。(1)霍尔效应法测螺线管磁场的原理是什么?(2)测量磁感应强度要测的关键物理量是什么?(3)采用什么方法测霍尔电压?让学生针对性的预习实验,老师在网上答疑,提高实验预习的效果。
借助网络把实验仪器的操作使用上传到网络学堂。拍摄教师介绍使用实验仪器螺线管磁场实验仪和螺线管磁场测试仪测量霍尔电压的视频并上传到网络学堂,让学生身临其境,这比起只看实验教材中的图片和文字介绍更容易让学生掌握实验仪器的使用。
借助网络把预习实验报告的样本上传到网络学堂。学生进入大学后第一次写实验预习报告,不知道怎么写。把预习实验报告的样本上传到网络学堂以供学生参考,让学生能比较规范的写出预习实验报告。
2.2考查学生预习实验的效果
在上课前首先检查学生是否按要求完成了预习报告,然后随机抽查每个小组成员对实验预习中提出的几个问题,由每小组学生共同回答,并作为预习实验成绩。这样有利于促使学生认真预习实验,提高预习实验的效果。再者,老师可根据学生回答问题的情况、针对性地对实验进行现场讲解和指导,提高实验教学效率。
2.3提高学生的学习兴趣
兴趣是最好的老师。通过介绍霍尔效应及其应用来提高学生对该实验的兴趣。
2.3.1霍尔效应及其发展
霍尔效应[2]是载流试样在与之垂直的磁场中由于载流子受洛仑兹力作用发生偏转而在垂直于试样和磁场方向的试样两个端面上产生电势差的现象。霍尔效应在不断的发展和应用,
冯・克利青在极强磁场和极低温度下发现了量子霍尔效应,它的应用大大提高了测量有关基本常数的准确性。科学家们在2010年的研究中发现了无需外磁场的量子霍尔效应(量子化反常霍尔效应),这一发现为低能量耗散的新型电子器件设计指出了一个新的发展方向。
2.3.2霍尔效应的应用[3]
利用霍尔效应原理制成的霍尔元件是一种磁电转换元件,又称霍尔传感器。霍尔传感器被用在日常生活所用的电器如洗衣机、录像机、电饭煲、电冰箱等中。同时它在工程技术和科学技术中也有着广泛的应用,如确定半导体的类型、确定载流子的浓度、测量磁场强度、测量电流强度、测量微小位移、压力传感器、车用传感器、电磁无损探伤、磁流体发电等。霍尔传感器在飞机、军舰、航天器、新军事装备及通讯中应用也相当广泛。
2.4重点讲授,指导学生做实验
用霍尔效应法测螺线管磁场是采用的间接测量法。教师重点讲授是怎样得出用霍尔效应法测螺线管磁场的原理式B=■ [4]?为什么要采用电流和磁场换向的对称测量法来测量霍尔电压[5]?教师边讲边演示电流和磁场换向的对称测量法测量霍尔电压的方法[6]。然后教师对学生进行个别指导和答疑,并对学生所测的原始数据进行检查签字。
2.5指导学生撰写规范的实验报告
实验报告是在预习报告的基础上进行补充、修改和完善。它包括实验名称、实验目的、实验原理、实验器材、实验内容和步骤、实验数据记录、实验数据的处理、实验误差讨论。把往届学生写得较好的实验报告上传到网络学堂上让学生作为参考。教师着重讲解实验数据的分析和处理,培养学生处理和分析实验数据的能力。
3 结语
总之,要提高大学物理实验教学效果,在大学物理实验教学中要采用多种教学方法和教学手段,充分发挥学生的学习主动性,培养学生的实验综合素质和能力。
参考文献:
[1]王本菊.理工科学生学学物理实验的现状及其对策[J].四川师范大学学报(自然科学版),2013第36卷.
关键词:信息技术 大学物理 实验 技术应用
中图分类号:TP399 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2013)11-0209-01
1 信息技术在大学物理实验的优势和必要性
(1)突破时空的限制。我们知道,在传统的大学物理实验中,会受到很多的条件限制,实验室的选择,实验器材质量不达标等等都会影响到实验的进行。而基于互联网发展的远程物理实验则突破了很多的限制。互联网资源的发展,让很多人的物理学习可以实现终身化,这是对传统实验学习的一个突破。
(2)实验形式更加人性化。在传统的大学物理实验中,往往都是学生群体和老师一起实验。而远程物理实验中,做实验的学生都是以个体为存在形式进行对待的,也更能体现尊重学生个性的特点。
同时,学生在选择做实验的时间也有更多的自由性,很多在职深造人员,可以选择在自己的工作之余进行实验课的学习。从这个意义上来说,远程物理实验更加的人性化。
(3) 高校物理教育改革的需要。如果利用互联网的远程高校物理实验在突破传统物理实验和更加人性化两点上,是它的优势的话。那么,高校物理实验改革的需要就是这项技术发展的必要性了。现在全球有四分之一的高校有自己的远程教育系统,如果我国高校物理实验还停留在传统的模式上,就会远远落后与其他国家。《大学物理实验》把课前预习、课堂实验和课后写实验报告这三个环节设定为大学物理实验学习的基本环节。但是在传统的物理实验教学中,这三个环节很容易造成脱离。因为学生在预习的时候,通常是在进实验室之前,此时对实验器材没有初步的认识,这种预习的效果不理想。通过远程实验,学生可以先在互联网把课前预习、课堂实验和课后写实验报告这三个环节做到统一。所以,不管是当时我国传统物理教学改革的需要,还是和国际先进物理实验教学接轨的需要,把互联网技术引用大学物理实验,成为一种趋势。
2 信息技术在大学物理实验的应用
2.1 系统的功能和结构介绍
(1)在功能方面。信息技术在大学物理的应用主要功能是把课前预习、课堂实验和课后写实验报告这三个环节更好的衔接起来。学生可以通过系统的测试来检测自己预习的效果,如果预习效果不理想,可以针对不理想的知识点再预习。如果预习的效果理想,则可以进入正式的实验。同时,信息技术在大学物理实验的应用上,还有更多人性化的功能。这套系统可以安排实验,管理实验、仪器、试题库及答疑知识库等功能。总之,它的核心功能还是把课前预习、课堂实验和课后写实验报告这三个环节更好的统一。
其次,在远程物理实验系统的结构方面。系统的结构可以分为三个主体部分:学生、教师和管理员。
学生是进行远程物理实验学习的主体。学生在这套系统中,可以针对目标实验进行预习,在预习中,学生可以利用这套系统中的多媒体库。然后可以通过测试来检验自己的预习效果,根据测试结果来决定是继续预习还是进入正式实验。在实验结束后,学生在网上提交个人的实验报告。学生在后期可以通过登录个人账户来查询自己的成绩,如果有问题可以在线的请教老师。
教师在远程物理实验学习中,扮演着一个指导者和辅助者的角色。教师批改学生的实验报告单,给每个学生打出客观的分数。同时,针对他们在实验中存在的问题,进行在线的指导。
管理员也是保证远程物理实验顺利完成的重要一环。管理员的作用主要是对整个系统的管理,也就是对其他两个主体即教师和学生及系统的管理。管理员对仪器的管理添加、修改,对题库的的添加、修改及对实验成绩进行录入和统计。
(2)浏览器/服务器(B/S)与客户机/服务器(C/S)模式相结合的体系结构。互联网技术一般有Client/Server模式和Browser/Server模式,前者是提供服务方,我们简称为B/S模式。后者是被服务的客户端,我们简称为C/S模式。在应用于高校物理实验时,我们出于安全性和高效性的两种考虑,选择了B/S模式和C/S模式相结合的模式。C/S模式主要是应用于预习阶段,在这个阶段,学生可以访问互联网网,利用浏览器广泛的参阅资料,在这个阶段开放浏览器模式也是为了让学生在预习时有更多的信息量。但是在进入正式实验和提交实验报告后,我们采用的是B/S模式。在这个阶段采用B/S模式更多的是出于安全性的考虑。也就是说,学生在实验中和提高实验报告的阶段,进入的实际上是局域网,他们能利用的资源只限于这套系统所提供的。这样做一方面可以防止我们的远程实验系统中毒,另一方面也体现了实验成绩的公平、公正。
双模式混合使用,一方面可以提高实验预习的效率,有更多的资料帮助学生进行实验学习的预习;另一方面提高系统运行的安全性。
(3)基于ASP与ADO技术访问SQLS erver数据库的系统。ASP全名为Active Server Pages,它是为了配合浏览器更加高效的展开而提供的设定脚本。通过ASP和ADO结合访问Web数据库的技术,系统可以建立提供数据库信息的Web页内容,而且有着很多优势。ASP技术在应用于高校物理远程实验时,可以更加有效的保护学生的个人账号和个人信息。而且它可以直接编译,学生不需要更多的程度就可以进入到物理实验过程。它的编辑格式是纯文体的,学生用Windows自带的Word和记事本就能直接编辑与设计自己数据。
2.2 预约和问答系统。
首先谈预约系统。在传统的实验模式中,常常有实验人数多,实验室有限的情况,就算课表安排的合理,不让做实验的学生发生时间上的冲突,实验的次数也变得很有限。在我们设计的远程物理实验中,学生可以自动预约进行物理实验。比如系统安排的是50人可以进行实验,学生可以先查询是否有可用的实验位置,如果有实验的可能,就可以马上登录自己的账号进行预约。如果没有实验的机会,可以预约到最快的时间进入我们的高校物理实验系统。
其次是问答系统。我们设定的实验问答系统主要是针对学生和教师之间的交流。学生所提出的问题和教师的解答都可以在系统中保留记录,如果学生一时不能理解,还可以参看记录反复的揣摩老师的解答。在这种即时性的问题中,为了防止可能会错过回答和得到解答的机会,程序中采用了SQL的直接表锁定机制。可以针对学生的问题和老师的回答进行直接的锁定,和其他程序的运行不发生冲突。
3 结语
任何程序的设定都只是为了更好的为人服务,在互联网技术上,提高我们大学物理实验教学的效率是一个不断探索的领域,程序的设定也是为了强化高校物理实习效果。随着计算机技术和信息技术地发展,网络化、智能化、多媒体化的远程教学将成为未来教育的主要手段,值得我们教育者继续探索。
参考文献
[1]谢建光.IP组播在远程教学上的设计与实现[硕士学位论文].武汉.武汉理工大学信息工程学院.2001.
大学物理实验是面向高等院校理工科专业学生开设的一门必修课程,也是对学生进行科学实验基本训练的一门基础课,旨在使学生获得基本的实验知识、方法和技能方面的训练,激发学生学习物理的兴趣,提高学生分析问题和解决问题的能力,培养学生积极探索、团结合作的精神[1].随着多媒体技术和互联网技术的发展和普及,传统的教学方式已不再适应时代要求.教育部印发《教育信息化“十三五”规划》,明确提出“以教育信息化引领教育现代化”的要求,各高等院校正在加快教育信息化基础设施和数字教育资源建设,提高教师信息化应用水平,促进信息技术与教育教学深度融合,不断提高大学物理实验教育教学质量[2].笔者根据学校提供的moodle网络教学平台,设计了符合大学物理实验教学特点的网络课程,并应用于日常教学和管理中,起到较好的教学效果.
2大学物理实验教学存在的问题
大学物理实验的教学对象是大学一、二年级的学生,是物理专业学生进入大学后的第一门实验课程,所以学好大学物理实验对后续其它实验课程的学习至关重要.在多年的传统教学模式下,大学物理实验的教学现状存在以下几方面的问题.(1)教学计划学时数少.受新教学计划和新教学大纲的影响,大学物理实验的学时数减少,实验理论课堂讲授的时间更少,教师与学生的互动很难进行,启发性和探究性教学难以实施[3].(2)学生物理实验基础水平参差不齐.来自城市优质学校的学生动手能力较强,基本上都能够在规定的时间内完成实验.而来自边远农村地区或城市部分面上中学的学生动手能力相对较差,由于这些学校的实验设备不足,学校无法开展物理实验基本技能的训练,所以这些学生很难在规定的时间内完成实验,有些同学连最基本的测量仪表如电压表、电流表都没见过.(3)实验教学效果差,学生做完实验就忘记.由于受实验时间的限制,教师一般采用传统的教学模式,即先集中简要介绍实验原理、实验步骤、仪器操作规程、原始数据记录及数据处理与分析,再让学生独立完成实验操作和实验记录.教师讲授完这些教学内容后,留给学生独立完成实验的时间少,学生怕无法按时完成,产生紧张情绪,对老师的启发性提问不屑一顾,对一些实验现象缺乏思考.虽然按要求完成了实验数据的记录,也只是对老师的实验演示的重现,对实验理解不透彻,做完实验就把操作忘记.等到期末操作考试时,面对曾经做过的实验束手无策.(4)学生实验报告书写潦草,不规范,提交不及时.近年来,随着高校扩招,学生数多,教师队伍建设跟不上,教师的教学工作量大,实验报告无法及时批改,堆积如山.(5)考核制度落后,有待改革.目前的考核方式是根据不同专业采用纸质笔试或操作考试.有了网络课程的试题库后,就可以采用网上抽题网上笔试和网上抽题现场操作考试相结合的方式.
3基于Moodle网络教学平台的优势
Moodle(ModularObject-OrientedDevelopmentLearningEnvironment)是一套公开源代码的网络课程管理系统,Moodle翻译成中文就是“面向对象的模块化开发动态学习环境”.Moodle是以建构主义为教学依据,采用与我国新课程类似的模块教学,它的基本模块有:站点管理模块、用户管理模块、课程管理模块、作业模块、论坛模块、资源模块、测试模块等.Moodle作为网络教学平台具有以下几点优势[4-5]:(1)界面设计简单、高效、安全,绝大部分教学内容、资源等可即时添加、即时显现.(2)支持多种课程形式和灵活多样的学习活动,例如Booking、ForumNG、Journal、Technical、wiki、协作程序教学等.教师能够随时选择合适的标准进行教学评价,并根据学生的学习情况调整生成新的课程目标.(3)教师可以查看成员日志,统计每个学生的活动细节如最后访问时间、阅读次数,汇编每个学生的详细报告.一般访问次数多的学生,学习比较认真,学习成绩也比较好.(4)教师可以布置作业,平台可以自动记录学生上传作业的时间,教师可以随时查看学生的作业,并在平台上进行评定,了解教学效果.平台即时把评判结果反馈给学生,使学生能及时修改并再次提交.(5)支持教师的混合式教学和学生的个性化学习,帮助教师与学生在协助的在线环境中交流.有多种类型的论坛如聊天室、课程新闻讨论区、教学讨论区等供选择,促进了教师与学员、学员与学员、学员与课程之间的交互.(6)支持多种格式文件资源的上传,如Word、Powerpoint、Flash、视频和声音等电子文档.
4《大学物理实验》网络课程的设计
基于大学物理实验的教学特点和Moodle网络教学平台的优势,设计的大学物理实验网络教学课程,可以弥补传统大学物理实验教学中存在的不足.该网络课程的总体设计如图1所示,网络课程主界面截图如图2所示,各主要功能模块介绍如下:(1)用户管理.用户成员包括管理员、课程创建者、教师、无编辑权教师、学生、访客等.教师可以手动添加学生名单,也可以设置“选课密码”让学生自己选课成为该课程学员.(2)课程设置.教师可以对课程名称、课程简介、课程开始时间和结束时间、课程格式、外观、命名角色进行设置.(3)实验教学资源.包括课程基本信息、实验项目、实验讲义下载、实验教学视频、虚拟仿真实••105验、基于Excel的数据处理系统、实验仪器介绍、优秀学生实验报告展示等.课程基本信息:包括课程介绍、实验教学大纲、实验考试大纲、教师队伍介绍、互联网上的其它教学资源链接.实验项目:根据学校开展的实验项目力热、电磁、光学等实验,分别进行独一介绍,介绍内容包括实验目的、实验原理、实验内容、实验步骤、数据记录及处理.实验讲义下载:教师每学期都会对教学内容做适当的修改,提供最新电子版的实验讲义和其它网络上的优秀教材供学生参考.实验教学视频:将教师的课堂教学视频、实验操作视频等通过采集录制、剪辑、字幕后期处理,或针对具体某一实验操作流程、实验现象的观察等制作成微视频、微课上传到该模块,供学生课前预习,课后复习.支持多种视频格式如MP4、FLV等,但为了保证视频能兼容各类终端(如PC、安卓、苹果)系统的各种浏览器,实现视频的在线播放,教师在上传视频之前,应先将视频转换成MP4格式(采用AVC720p或者AVC480p),视频上传后将视频文件名称改为英文名称.虚拟仿真实验:该模块添加了由中国科学技术大学基础物理中心研发的霍尔效应、双臂电桥测电阻、热敏电阻温度特性等部分物理仿真实验和由学校师生自行开发的基于LabVIEW的虚拟示波器、虚拟信号发生器等虚拟仪器.利用虚拟实验或仿真实验辅助实验教学,可以打破传统实验教学的束缚,有利于学生能动性的发挥,让学生有更多的时间讨论和解释实验结果、反思实验过程,同时也能促进同学之间的合作与互动,减少实验设备与空间,节约资金,改善实验条件[6].实验数据处理系统:利用Excel、Origin等软件制作实验数据处理模板,输入原始数据后,便能直接计算出实验结果.该功能应用于实验室,提供给学生检查实验数据是否正确,能减少实验数据处理的时间.实验仪器介绍:该部分包含实验仪器图片和仪器使用说明及注意事项.让学生在做实验之前,先了解和熟悉实验仪器的使用方法,减少实验时间,提高实验质量.优秀学生实验报告展示:教师可以挑选一些优秀的学生实验报告进行展示、表扬,起到示范作用.一些典型错误的学生实验报告,也可以经教师批改指正后展示,防止学生重复错误.教学课件下载:提供教师的课件及教学资料,方便学生自学.基础较差的学生能重新学习掌握基本知识,而优等生则能发现更深层次的问题[7].(4)实验室开放预约:该功能有利于开放实验室的科学管理和方便想补做实验或提高实验的同学预约实验时间.(5)网上考试系统:教师可以对每个实验项目直接添加小测验,也可以利用MQE试题编辑软件制作试题库后,再添加到该模块中.小测验用于课程的正式考试、每一实验项目的测验、使用以往旧题目做练习性测验、提供学生表现立即反馈、让学生自我评价.学生期末考试方式,采用网上随机抽题,网上笔试和实验室现场操作考试,省去了人工纸质抽题的麻烦.(6)实验教学活动.该模块包括实验报告提交、教学讨论区和教学信息.实验报告提交模块:对于部分实验项目,鼓励学生利用计算机软件进行数据处理,并完成一份完整的实验报告,通过作业提交功能提交,教师可以随时随地利用移动终端网络设备进行批改和评价.教学讨论区模块:该讨论区的类型有博客形式的标准讨论区、单个简单话题、单个人发表一个话题、问题及解答讨论区和一般问题的标准讨论区.教师提出一些实验中出现的问题,供学生进行讨论、探究.随着学生应用手机微信的普及,教师可以利用微信的群聊功能,在微信中建立群聊,将“群二维码名片”到网络课程中,学生通过微信“扫一扫”就能加入群聊,进而开展基于微信的教学互动.教学信息模块:利用新闻讨论区普通新闻与通告,把学生实验安排表、实验分组情况表,考勤统计表、成绩统计表等到网络课程上,方便学生及时掌握课程教学信息.还可以本学科学术讲座、学术交流活动、学科最新研究动态、物理实验设计大赛和学生获奖新闻等信息.(7)实验教学评价.评价的类型有反馈、互动评价和投票.反馈可建立自定义的问卷调查;互动评价允许收集、查看以及评价学生的工作;在投票模块中,教师提出一个问题,并给出多个应答选项,由学生在线投票.
5结束语
利用基于Moodle网络教学平台进行物理实验教学,能够有效弥补传统实验教学之不足,能够充分运用以教师为主导和学生为主体的教学活动,有利于加强教师与学生之间的交流和互动,也有利于加快推进学校教育信息化管理和提高实验室信息化管理水平.
作者:黄贤群 石燕飞 刘秋武 单位:韩山师范学院
参考文献:
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关键词:大学物理实验;教材;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)33-0208-02
物理学科作为自然科学的基础与人类的生产、生活有着密切关系。大学物理实验是物理学科的实践部分,其对于培养学生的科学素养、思维方式、动手能力及创新意识均有重要作用。通过科学、系统的实验方法和实验技能的训练培养出具备科技素质、创新能力的应用型人才是现今高校教学改革所要达到的目标。与教育目标相悖的是现今教学过程中存在的各种问题。[2]首先,目前物理实验的教材较为陈旧,几年甚至十几年未有更新,无法达到通过最新的科学成果激发学生创新意识的目的;其次,教学方法呆板、教学模式单一。我校的物理实验教学的一般流程是教师按照教程安排实验内容,提前准备好所需实验仪器,实验前进行实验原理的阐述并制定好实验步骤,学生照着现成的操作指南进行实验,最后记录数据、完成实验报告。整个实验课中,学生只需要机械的重复实验步骤,不用自己思考,更无需说创新了;此外,学校对物理实验教学的经费也严重不足,一些设备老化,损坏严重,无法及时更新和维修。一些实验仪器也完全落伍了,无法与最新的实验方式相结合,导致学生学习兴趣不浓,认为学习的内容已经落伍没有必要学了。最后,在很多高校,物理实验课只是考察课,教师教学不重视,学生学习不认真。这种教学模式不利于激发教师的教学热情,更不利于学生积极、主动的学习。近年来,随着国家对创新能力的重视,作为与创新意识培养息息相关的物理实验教学改革也日益聚焦着人们的目光。如何利用现有的基础设施及实验设备充分发挥学生的实验积极性,达到发现问题、解决问题的目的;如何进行物理实验教学改革;如何培养国家所需要的创新人才,是值得人们深思的问题。
关于物理实验教学改革笔者通过本文的论述提出了以下五个建议:
一、自编教材、精炼实验内容
在许多高校,大学物理实验已经成为理科大学生的一门必修课,在实现高校对培养适应社会需要的人才目标中发挥着重要的作用。随着科技发展的日新月异,物理实验作为培养学生创新意识的重要手段更应与时俱进。然而在当前的实验教学过程中还存在着许多问题,例如在高校教学过程中,几年甚至十几年不更新实验教学内容依然是常见的现象。教学重点一直停留在经典的基础实验及验证实验,而这些实验多数已存在几十年并且无任何改进。教师照本宣科,一味地使用传统的教育教学方法对基础知识进行讲述,学生难以产生兴趣。改变这种现状的关键在于精炼陈旧的基础性、验证性实验,开发新实验。自编教材的编写过程中要以学生为主体,根据学生的接受能力对教材进行编写,而且要重视对实验内容的选择。
(一)自编有针对性的实验教材
实验操作是大学物理教学过程中必不可少的一部分,通过实验可以提高学生的动手能力。但是由于各高校的实际情况各有不同,在选取教材时可根据本学校的资金状况和教学目标,以及学生接受能力等等组织教师自编教材。自编教材有利于充分利用已有的实验器材,并且使教学内容更加符合学生专业需求;可以保留经典实验项目,锻炼学生基本操作技能;删除重复、冗余的陈旧实验内容,对教材进行整合、重组。这样既增加了学生的学习兴趣,又大大提高了教学质量和课堂效率。
(二)新增实验内容
教师需要掌握所在领域的最新科学研究进展,将一些前沿的科研成果转化成可供学生实际操作的实验内容。教学内容要经常更新,使最新研究成果能反映在学生实验中。通过新增的综合性、前沿的具有设计性的实验内容,新旧搭配,使得我们的实验课既能培养学生的基本操作技能,又能培养其独立思考问题、分析解决问题的能力。
二、改革教学方法、培养学生动手能力
很多教师的教学方法往往是先进行理论讲解,然后示范实验操作,最后学生根据理论方法及教材上详尽的步骤重复实验。这种教学方法的缺点在于学生不需要思考每一个实验步骤的意义,为什么要照此顺序进行实验以及为何在该步骤采取此种处理方法而不是另一种方法,学生在实验课上所做的仅仅是机械重复,独立思考能力及创新意识无法得到锻炼和培养。改变这种弊端的一种可行性方法是教师改变教学侧重点。在理论课上,教师着重讲解实验原理及设计思路,而实验内容和步骤则鼓励学生通过实验讲义自行主动学习,摒弃一令一动的教学方式,使学生对教师不那么依赖。实验环节要严格要求,做到课前预习,发现问题、提出问题;实验中要认真大胆操作,如实记录实验现象;课后认真思考、分析实验现象和实验数据。
三、增加研究性实验,培养创新能力
在我校,大学物理实验多以经典的验证性实验为主,此类实验有助于培养学生的基本实验技能,培养严谨的处理、分析实验数据,评价实验结果的素质。但是物理实验的另外一个重要作用是激发学生的创造性。因此,通过开设一些研究性课题可以培养学生独立观察、探索、研究新科研项目的能力。院系可以提供可供选择的自选题目,学生根据兴趣爱好选择课题,由实验室提供实验材料,由学生提出实验假设,拟定实验方案,预测结果,制定方法步骤,发现物理现象。通过具有探索性、开放性的实验能够激发学生的创造性。此外,实验内容可以从最新研究成果中发现,由学生通过阅读文献资料设计研究性实验,自己选题完成实验报告,教师负责指导实验思路及提供场所和器材。这类实验将实验和学科的发展建设结合起来,在培养学生科研能力和创新精神的同时探索未知世界、发现物理现象。
四、正确评价实验结果,完善实验考核机制
在原来的实验中,考核方式主要以操作情况、数据处理、实验结果为主,学生为了得到学分可能采取造假等不道德方式达到目的,非常不利于学生养成严谨、正确的科学态度。因此,对于物理实验结果要客观对待,无疑结果的准确性是很重要的,但更重要的是要让学生实事求是,从源头上避免学术不端行为。实验过程中严格按照操作标准进行,实验现象的描述要做到专业、准确。即使实验失败也要认真寻找原因,从实验报告中寻找实验过程中可能出现的失误,及时和指导老师交流,讨论失误或误差的产生原因。如条件允许,对误差较大的实验要重做。此外,实验课的考核方式不应拘泥于形式,更应注重过程中能力的培养,考查学生的实验设计思路,发现问题、解决问题能力。考核内容可以采取开放式,不鼓励通过死记硬背应付,而是通过学生独立思考以及平日的知识积累完成。日常的实验课用来提高学生创新能力、操作能力,而考试则强化知识点,使考试和教学形成良性反馈。此外,在考查理论知识时可采用传统的笔试,而实验部分则可以通过论文、报告等方式结合实际操作进行。最终,考核需考查学生的预习情况、实验操作、实验报告完成情况、创新能力等方面,涵盖对学生独立发现问题、解决问题、数据处理能力、实验报告撰写水平等多方面的综合评价。在学期末,不同实验类型采取有差异化的考核。基础性实验采取笔试加操作并结合平时成绩及实验报告;设计性实验则要求学生在特定的实验仪器和实验目的下能够合理设计实验,通过正确的实验操作得到结果,撰写出实验报告。指导老师通过答辩的方式考查学生对实验的掌握情况确定最终分数。
五、探索开放实验室
可以通过增加面向全校范围的物理实验选修课来给学生提供更多的实践机会。给不同学科的学生提供体验科学研究探索过程,最大限度地提高实验仪器的有效使用率。在实验室空间、数量有限的情况下,可以分时间段开放实验室,将可供选择的实验项目、实验仪器挂到网上选课系统中,学生根据自己的时间及兴趣爱好安排实验内容。同时安排指导老师对学生进行引导和帮助以便充分发挥实验课效果。为了激发学生的科研兴趣和创新意识,可以开展创新性实验评比,通过竞赛方式为学生提供展示自己创意和能力的平台,让他们尽早熟悉探索性实验的方式方法,为以后在科研领域进一步深造打下基础。开放实验室的教学模式有利于学生独立思考、大胆创新、勇于探索,为构建物理实验教学新体系和平台提供可行性途径。
六、结束语
综上所述,想要改进传统教学内容与体系的不足,就要多管齐下,培养学生动手能力、创新意识,使教学内容与时俱进,为学生提供优质的、个性化的实验氛围。通过以上五个方面的改革,使得教学人员的授课能力、学生的操作能力和分析解决问题能力有所提高。在完成教学任务的前提下,培养高校整体的创新意识,为国家储备科研人才,实现物理实验教学在国家教育体系中无可取代的重要功能。
参考文献:
[1]刘文利,刘东红,李蕾.大学物理实验教学改革探索[J].当代教育科学,2014,(19).
[2]孟庆刚,李滨,王h萌,白继元,修可白.大学物理实验教学模式的研究与探讨[J].科技展望,2014,(15).
[3]陈爱辉.《大学物理实验》教学的思考[J].科技资讯,2011,(21).
[4]石明吉,张定群.大学物理实验教学中存在的问题及应对策略[J].南阳师范学院学报,2011,(9).
大学物理实验是本科生必修的公共基础课,旨在培养学生的创新意识和创新能力。为调动学生实验能动性,物理实验在教学环节上设置了“六性”、“四结合”和“点评”的评价措施,以此来评价学生实验环节;实验期末考试方式以仿真实验上机考试,实现了实验课程考试无纸化。这种评价和考试结合的实践真实地反映了师生在实验上投入的精力,实验教学效果显著。
关键词:
物理实验教学;教学环节;评价措施;无纸化考试
大学物理实验是学生进入大学阶段的一门必修公共基础课,主要目的是培养学生的创新意识和创新能力。在农业院校本科生培养计划中这门课大部分安排在大一年级第二学期,是本科生培养计划的重要一环[1]。夯实公共基础课,能为专业基础课和专业课培养目标顺利执行奠定坚实的基础,也是培养学生良好学习习惯的开端[1-2]。同时实验课也是老师展示人格魅力的场所,是老师和学生交流的重要纽带。实验教学互动性强,能激发学生对老师和该门课程的认同感,有着理论课无法替代的作用。
1物理实验成绩考评存在的问题
学生课堂实验时间相对充裕,实验仪器台套数充足,有1/2以上的物理实验项目做到1台套/人,有力地保障了实验教学顺利实施。但随着各学校实施学生对教师评教机制,许多老师出于自己评教分数受影响的顾虑,对学生考评过松,学生实验成绩出现虚高现象;随着学校教师科研压力增大,教师指导学生实验投入的精力不足,对学生考评的一些环节存在缺失现象;实验过程具有复杂性,教师不可能完全监管到位,学生之间实验数据作弊现象也时有发生;实验成绩部分当堂考评,教师碍于学生情面,对学生实验成绩评定也会出现虚高现象;为了激发学生的创新思维,也不能管得太死,必要时用高分调动学生创作和实验的激情。出于各种因素影响,学生成绩考评处理不当,很难客观真实地反映学生的实验能力和老师的教学效果[3-4]。因此,学生成绩考评和教学效果的有机结合,一直是教育工作者关注的主题,笔者通过多年的大学物理实验教学实践,设置了学生成绩评考结合机制。
2评考机制设置出发点
学生成绩评定中奖励大于惩罚,鼓励多于斥责,激发创新思维的火花多于填鸭式灌输,增强学生对老师和该门课程的认同感;实验成绩评价采用灵活多变的评分机制,实验成绩来源渠道多样化,给老师更大自由度;考教分离,减少实验成绩判定误差;评考结合机制能真实地反映师生在实验上精力的投入和实验课程开出的效果。
3评考机制的评价措施
3.1适度的成绩比例分配
改进原有的考评模式[5],平时成绩侧重于“评”,期末成绩侧重于“考”,评考结合,以“评”为主,以“考”为辅。实验总成绩中平时成绩占60%,期末考试成绩占40%。实验平时成绩为每一个实验项目评分的算术平均值。一个实验项目的评分来自实验项目的“三个环节”:课前预习、课堂操作和课后报告的完善,分别对应的权重为20%、50%和30%。
3.2实验平时成绩“三个环节”的评价措施
3.2.1课前预习要求及评价标准
课前预习,要求书写规范的预习报告。实验预习是实验的重要环节,实验绪论课时老师以预习报告书写案例,讲解实验预习报告书写规范,要求实验“功夫下在课堂外”。我校实验中心已有的实验资源有实体和虚拟资源两部分[1,5],学生课前可以通过教材、网络课程和虚拟仿真实验等资源,进行多方位预习;也可用校园网数据库系统,检索实验项目,了解实验研究动态。预习效果以规范的预习报告呈现出来。规范的预习报告,并不是简单地照抄实验教材,而是包括实验名称、目的、仪器,简要的原理、内容及步骤,数据记录和处理的表格、思考题和实验拓展。书写简要的原理,是对实验原理的简要概括,一定要用自己的话归纳概括,图文并茂形象直观地写出实验原理[6];简要的内容及步骤,写出实验的主要内容和主要步骤。照抄的弊端是抄得累,抄完不知所云;用简要的文字归纳概括,学生必须将该段文字通读几遍,知道哪些是关键性的文字,哪些是辅阅读的文字,找出最重要的文字来摘抄。节省学生抄写的时间,压缩学生不动脑筋的空间。确立评价指标,评价指标是引导学生规范预习的指挥棒。学生进入课堂实验之前,要求老师检查预习报告,并给予相应的评价。实验预习报告以“六性”为标准来评价:实验报告的完整性,实验原理的概括性,图文并茂的直观性,内容及步骤的概括性,数据表格设计的科学性,以及思维拓展的前瞻性,各项占分比例约为15%,约为实验成绩中的3~4分。能在实验拓展中写出该实验研究动态,给出高分,培养学生的自信心与自豪感。对老师要求,能快速评分,评分时间10s/学生,老师检查和评阅学生预习报告,并通过预习报告及时判断学生预习质量,及时评价学生预习报告的优劣,引导学生后续实验预习。
3.2.2课堂实验要求及评价措施
课堂实验,规范学生的实验操作行为、评价学生读取与处理实验数据的准确性和规范性。让老师有足够的空间点拔物理前沿和实验项目研究动态,阐释实验项目设计的思想,阐述实验原理,规范实验仪器的操作,剖析经典的实验案例[6]。要求做到“四结合”,即讲解和问答相结合,突袭式考核和平时实验考核相结合,实验报告当堂批改和课后批改相结合,协作实验与独立实验相结合。教师讲解实验课程,讲解过程中不断设问,检查学生在预习过程中对实验的掌握情况,实施奖惩措施,激励学生在预习过程中投入精力。条分缕析地讲解,引导师生互动,掌握实验的规范性操作,培养学生准确操作与快速读取数据能力。引入突袭式考试,如电学实验中快速准确地连接线路,讲解完实验后,快速布置实验评价指标,练习学生快速准确的接线能力,要求老师能20~30s内敲定一组同学实验线路连接的准确性,10~15min内考核完毕。课堂学生实验时,要求指导老师不断地走动,及时发现学生实验中出现的问题,及时给予学生解答、排除故障和及时指导,要求老师练就“火眼金睛”,并现场抽检学生实验数据,快速评分。预防学生实验数据作弊和造假,不断察看学生记录实验数据的规范性和准确性,及时指导学生科学合理地处理实验数据。学生实验报告批改实行实验室当堂批改、课后批改和下一次课批改相结合。当堂批改评分的弊端,就是老师顾及学生情面,该扣的分数没有扣到位,分值虚高,导致最后总体平时实验分数偏高,并且占用指导学生实验的时间;课后批改弊端就是学生毫不知情,不知自己错在哪,该怎么更正,后续实验中怎么避免类似的错误,甚至认为评分结束,意味着该次实验终止,导致后续实验过程中依然会重复犯类似的错误。为弥补该方法弊端,发下实验报告本时,再次在课堂上集体订正,并做出明确的评分说明。两人一组的实验项目旨在培养学生协调配合能力,一人一组的实验项目旨在培养学生独立思考和动手能力,因此,采用两者结合的方式培养学生的协调配合能力、独立思考和动手能力。
3.2.3课后实验报告评价措施
课后完善实验报告,用物理实验研究升华学生的创新思维,“以评促考”,巩固实验教学成果。“学而不思则罔”,学生可通过网络课程和虚拟仿真实验学习,数据库查找文献,分析总结实验现象出现规律性,完成实验的思考题和拓展题,拓宽学生的创新思维。教师对实验思索和研究有多深刻,指导学生实验就能走得有多远。教师不可局限于教材,需要不断补充自己的专业知识,不能照本宣读,要有足够的知识储备和创新能力,高屋建瓴地点评学生的实验拓展部分,激发学生的创新意识和创新“动能”。用科研的标准要求学生的物理实验,搜索文献,了解实验项目的研究动态,对实验进行拓展,每一个物理实验项目在CNKI数据库中都有相关文献,物理专业人员几乎对实验的各方面都提出过问题,解决过问题,他们的研究成果可以启迪学生的思维,“没有做不到,就怕想不到”,相信学生的创造能力,同时也考验老师的科研水平,达到教学科研“并行不悖,教学相长”目的。
3.3期末无纸化上机考试
客观公正的无纸化考试,让学生成绩回归合理区间。一门课程的有效实施离不开最终考试,如何让学生的成绩客观地反映学生的实验素质和教学效果,减少人为评价对学生成绩的影响。我们采用了无纸化的虚拟实验考试系统,由实验中心统一命题,从仿真实验中随机抽取实验项目,采用人机交互的答题模式,让学生在统一的时间和统一的机房中,上机操作,然后由电脑统一评分。做到物理实验考试真正意义上的“考教分离”。
4评考结合的实验教学效果
大学物理实验评考机制设置后,学生认识到实验预习的重要性。经过多年实践,实验报告书写规范,实验数据记录的规范准确,实验数据处理错误率明显降低,思考题答题正确率显著提高,应用拓展题回答方式灵活多样。锻炼了学生严谨的实验思维、实验时足够的耐心和定力,学生自主学习和协作能力及独立操作能力明显提高。学生在实验课程进行中找到了创新和创意基金指导的老师,培养了学生的创新能力和创新意识。
作者:钱良存 泉 洪炜宁 刘家菊 黎珉 单位:安徽农业大学
参考文献
[1]洪炜宁,钱良存,刘家菊,等.大学物理实验开放课程的构建与实践[J].赤峰学院学报(自然科学版),2013,29(6):190-192.
[2]於黄忠,刘雪梅.加强物理实验管理提高实验教学效果[J].实验室研究与探索,2013,32(10):135-138.
[3]刘文利,刘东红,李蕾.大学物理实验教学改革探索[J].当代教育科学,2014,19:51-53.
[4]陈志强.大学物理实验课程改革中学生综合实验素质的培养[J].求知导刊,2016,3:121-122.
1改革现行教学模式的必要性
(1)现行教学模式中存在的问题。目前,“中学物理实验教学法”课,都习惯于循环式分组实验的教学模式,实验内容大部分为中学物理课堂教学中的实验或实验组合。这样的教学方式存在下列一些问题:首先,学生实验时主观能动性发挥不够,主要原因在于两方面,一是实验的研究性较弱,仅停留在能做好实验的层次上,二是实验量小,难度不大;其次,与中学物理教材的结合不够,许多学生实验前不知道该实验在中学物理教材中的位置和实验安排的意图;第三,实验内容的范围较窄,仅以物理实验为主,第二课堂、实验室管理等内容很少。
(2)师专学生的特点。师专的生源绝大部分来自农村中学,由于实验教学条件较差,因此来到师专的学生不可能深刻认识到物理教学必须以实验为基矗而且从师范专科学校的学制看,一般仅二至三年,能用于本课程的教学时间有限,要使师专学生的物理实验教学能力显著提高,无疑具有一定的难度。为此,改变高师学生对实验教学的传统认识是完全必要的。
(3)重新认识课程的教学目标。长期以来,本课程的教学目标不够明确:五十年代的大纲中称为“中学物理实验及实验技术”,主要任务似乎是练技术,与中学物理课堂教学联系不密切;八十年代改为“中学物理实验研究”,突出了“研究”,但是研究什么?研究方法如何?大纲中一直不够明确;八十年代末,又改为“中学物理实验研究及实验技术”,要求两者协调发展,但有效指导仍显得不足。
我们认为,实验研究有两个方面,一方面是研究实验操作问题,另一方面是研究实验教学问题。进行物理实验技能训练包括:实验操作技能、数据处理和完成实验报告的技能、改进实验方法和自制教具与学具的技能。而实验教学方面的素质包括:能根据教学要求,确定实验目的,选择合适的实验内容和实验教学形式;在演示实验中能配合课堂讲授,引导学生观察思考;能在学生分组实验的预习、实验、完成实验报告三个环节上,进行恰当的组织引导工作,善于对学生进实验技能训练;能组织好边教边实验的教学活动;能组织引导学生开展生动多样的课外实验活动;为提高教学质量,能设计、改进某些演示实验或学生实验。显然,要全面实现本课程的教学目标,必须打破从普通物理实验沿袭过来的实验模式。
2新型教学模式的构建
鉴于以上分析,我们将本课程的教学分成五个阶段:物理实验教学理论、基本仪器的使用、基础实验的讲解与操作、难点实验的教学与研究、教学实验的改进与自制教具。
(1)物理实验教学理论。可采用讲授与演示相结合的教学方法,教学内容为:物理实验教学的指导思想、中学生物理实验能力的初步规范、中学物理实验教学的主要方法、误差理论在中学物理实验教学中的应用、中学物理实验教学研究。通过演示和讲授,转变学生轻视实验教学的思想,初步理解中学物理实验方法和实验教学研究方法,同时通过“多看一点”、“多听一点”,激发学生对本学科的兴趣。
(2)基本仪器的使用。实验室可展出三种类型的仪器:一是中学物理课堂演示实验、分组实验、课外实验中的通用仪器,如各种电源、变阻器、电表和基本物理量的测量仪器等;二是物理实验室常用的仪器,如万用表、测电笔、气压计、湿度计等;三是常用的检修仪器,如示波器、信号发生器等。可采用开放实验室的方法,让学生在一周内通过观察、操作、简单使用实验仪器完成表格式实验报告,掌握各种仪器的使用、调节要领,使之在后续实验和今后教学岗位上能拿来就用。
(3)基础实验的讲解与操作。实验室展出初中物理中的基本实验,如气、液、固体惯性的演示,滚动与滑动摩擦的比较等,要求学生在规定时间内完成全部展出实验的操作,对实验报告的要求可依据实验内容而确定重点,如有的实验要求认清教学内容的作用,有的实验要求回答实验技能训练的作用,有的实验要求设计演示与讲解相结合的教学程序;并用抽签的方式,抽取一部分实验,进行教案的编写讲练。学生通过这一轮实验,基本上已把初中物理教材浏览一遍,并对部分实验进行教学设计,这对提高实验教学能力很有帮助。
(4)难点实验的教学与研究。这部分教学内容可采用分组教学方式,精选初中物理中的几个难点实验,如静电系列实验、萘的熔解实验、光学组合实验等,引导学生进行实验操作和研究,写成小论文式的实验报告。对实验报告的要求是:着重研究实验操作中的难点和关键,保证课堂演示的成功;探讨实验过程中成功的经验和失败的教训;提出改进实验的建议及减小误差的方法,上述要求可根据实验内容侧重研讨一两个方面。
(5)教学实验的改进及自制教具。要求学生预先提出初步方案,经教师认可后,在规定的时间内完成。教学过程中,首先要求熟悉几项实验技术,如典型材料的加工技术、基本物理量的传感技术和放大技术、部分材料的胶接技术等;其次要学会搜集资料,制定实验方案;第三,要求掌握改进实验和制作教具的技术,最后在一定的范围内进行交流。
3新型教学模式的特点
(1)学生的思想观点得到了转变。通过课堂讲解和演示,使学生充分认识到实验教学的重要性;使用了开放实验室的方法,实验报告的要求又密切联系了中学物理教材,因而吸引了学生的课后投入;通过实验研究、实验改进以及教具制作,激发了学生进行实验教学研究的兴趣。
(2)形成了能力培养体系。新教学模式中的几个阶段对学生进行了能力培养,如第二阶段侧重于观察能力的培养,第三阶段侧重于实验操作能力的培养,第四阶段侧重于实验教学能力的培养,第五阶段则进行实验研究能力的培养。可以看出,新教学模式对学生的能力培养形成了梯级,随着教学过程的深入,学生的实验教学能力由低起点到高要求,层层深化,学生通过“多听一点、多看一点、多练一点、多创造一点”的活动,实验教学能力得到了不断提高。当然,能力的形成和发展应具有连续性,各教学阶段间也就必然有相互包容,如第二阶段对仪器的调整与使用也就是操作能力训练的一部分。