时间:2022-04-28 06:20:58
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篇大学物理实验报告,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。
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。
关键词:大学物理实验 教学改革 建议
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2013)04(b)-0150-02
大学物理实验是高校理工科各专业开设的一门基础实验课程,它不仅可以加深学生对物理理论的理解,更重要的是可使学生获得基本的物理实验知识,在实验方法和实验技能诸多方面得到较为系统、严格的训练,是学生进行自主学习、创新训练及科学研究的第一步。同时,在培养科学工作者的良好素质及科学世界观方面,大学物理实验课程也起着潜移默化的作用[1]。目前,我国民办高校均把培养目标定位于以社会发展所急需的应用型人才为主。鉴于民办高校各专业学生普遍存在着物理基础知识薄弱的现状,大学物理实验教学将不能再按照普通高校的常规方法来进行,必须在物理实验教材的编写、教学内容、实验题目的设计、教学方法等方面进行大胆的改革,最大限度地消除大学物理实验教学层次不清、重点不突出和基本训练不足的问题,以期获得较好的课堂教学效果。
1 民办高校大学物理实验教学的现状及存在问题
1.1 教材内容老旧
目前,民办高校各专业学生所使用的大学物理实验教材普遍存在着实验内容老旧、简单的验证性项目过多、能锻炼学生自主思维能力的综合性实验和设计性实验项目过少的缺点。这样就造成学生对所学的知识不能很好地融会贯通,无法灵活地应用知识、突破创新,容易让学生觉得大学物理实验只是验证大学物理理论课的一些简单结论而已,从而阻碍学生的自主创新能力,影响学生综合素质的培养和提高。
1.2 师生对大学物理实验课的认识不足
大学物理是一门以物理实验为基础的学科;在日常教学过程中,师生之间普遍存在“重理论,轻实验”的错误看法。教师只重视大学物理理论知识的传授、缺乏对学生动手能力的培养;学生对待大学物理实验的态度不端正,课前不预习、课堂上不认真操作、课后对实验报告的数据分析与处理存在造假和抄袭的现象。
1.3 教学方法和手段落后
目前,在每次大学物理实验课上,民办高校的大多数物理教师都把实验原理、仪器使用、注意事项、实验内容和数据处理等全部详细介绍给学生,并进行完整的实验操作示范;然后由学生按照老师的讲解及操作演示进行实验操作和实验数据的记录,最后完成实验报告。很显然,这种教学方法只注重物理实验过程,忽视了物理实验方法训练;教师唯恐学生不会,几乎把物理实验过程中涉及到的一切都详细介绍给学生,而没有给学生留下任何自由思考的空间。学生只是一味地模仿、努力重现老师的操作过程,不假思索地去完成物理实验;这种教学方法起不到培养学生观察问题、分析问题和解决问题的能力,违背了教学过程由浅入深、循序渐进的规律,其后果是学生只能机械地进行操作、记录和处理数据、撰写实验报告,对学生的学习积极性、主动性、创新性是一种扼杀,达不到开设这门课的真正目的。
2 大学物理实验教学改革的几点建议
鉴于以上大学物理实验教学现状及存在问题的分析,为提高民办高校大学物理实验课程的教学质量,现提出大学物理实验教学改革的几点建议。
2.1 以综合能力培养为目标,深化大学物理实验课程体系与教学内容的改革
教学过程按多层次、动态式、综合化组织实验教学,加速高等教育从知识传授向综合能力培养的转化。要紧紧把握目前大学物理实验教学的建设与发展规律,坚持“工学并举”,以工为主、多学科协调发展的办学理念和特色,教学与科研并重,理论与实践相结合;坚持“创新发展”的改革思路,鼓励物理实验教师大胆进行教学改革与创新;树立“以学生为本,知识传授、能力培养、素质提高协调发展”的教学理念,以自主学习、综合实践、研究和创新能力培养为核心的物理实验教学新观念,强化自主学习实践、注重创新能力训练,构建科学的物理实验教学内容新体系。
2.2 以学生发展为根本,构建多元化开放式大学物理实验教学管理模式
实行全方位、多层次的开放式物理实验教学模式是物理实验教学改革的必然趋势和发展方向,是对传统物理实验教学的一种挑战;它涉及到整个大学物理实验教学体系,是对教学方式、教学内容和教学条件的重新优化整合,是大学物理实验教学培养学生综合能力的重大改革举措和条件保证[2]。
2.3 突破传统课堂组织形式,在综合提高与设计性物理实验及研究创新物理实验教学中建立以研究能力培养为主线的研究型大学物理实验教学模式
研究型大学物理实验教学模式应注意给学生营造宽松、主动和谐、探索性的学习环境,要改变学生按图索骥,完成任务了事的被动学习意境,通过系统而有计划的物理实验教学,由知识到技能,再由技能到综合能力,不断地由量变到质变的转化;研究型大学物理实验教学模式注重选题与信息获取、课题研究式教学内容、研讨探究性教学方法、开放参与式实验过程、答辩式结果评价、论文式实验报告;形成教学、科研有机融合、多学科相互渗透、促进学生去领悟、掌握和应用关于方法的知识,潜移默化地去提高素质。
2.4 教学方法的改革
在大学物理实验课程体系上采取多模式教学方式,即统一组织模式、开放模式、导师模式。在具体实验当中采用“启发式”和“诱导式”等符合认识规律的教学方法。
(1)统一组织模式:对学生的基本操作技能进行系统的训练,由浅入深,由简单到综合。使学生在物理实验预习和准备、实验操作、仪器设备的使用、实验方法和路线的设计、数据的采集和记录、数据处理、实验现象和结果的分析与讨论等方面得到全面训练。
(2)开放模式:开放模式适用于提高性物理实验。开放模式即定期开放或学生预约开放实验室,由学生自选感兴趣的物理实验项目,自主进行实验,提交实验结果和实验报告。注重启发和讨论,鼓励和引导学生提出新思想和对新方案进行尝试。
(3)导师模式:导师模式适用于研究创新性物理实验。即由有研究课题的教师提供已研究成功或在研课题的部分研究内容,或学生自带课题,在教师指导下以课外科技活动的方式在全天开放的创新实验室完成。
2.5 利用现代教育技术开设“大学物理实验远程教学”
通过引入国外知名高校开设的远程网上物理实验教学,引导学生利用校园网或Internet网对大学物理实验教学内容进行课前预习和课后复习,使教学内容在时间和空间上得到延伸,学生能够充分的学习和掌握物理实验教学内容。开设网上模拟物理实验,学生可以根据自己的时间,在任何地点自主的进行学习,开拓学生的眼界,满足不同层次学生的学习需求和给学生提供了自学物理实验的环境,培养学生对实验的自学能力。实验室应提供计算机和物理实验教学软件,根据大学物理实验的特点和复杂性,与实际实验相配合,进行多种方式的教学组合,完成各种物理实验。
2.6 考核方法的改革
以平时实验成绩为主,结合期末多元化的考核标准及方法。基础性物理实验和部分提高性物理实验项目考评办法为综合考核,即预习、操作、实验报告三部分综合评分。严把“预习、操作、实验报告”三关,关关有措施(“两签名”,一评分,一存档)。实验预习评分根据预习报告质量及对实验内容熟悉程度综合评定。操作分评定主要根据实验完成速度、数据获取的正确性来综合评定。预习报告须经教师签名认可,并规定学生没有预习报告不能进入实验室。实验操作当堂评分,实验原始数据一式两份,其中一份交老师留存,可以有效地杜绝个别学生抄数据、抄报告的现象。对实验报告的批改统一要求,统一制定科学的评分标准,主要考虑数据处理正确性、图形绘制、思考题回答正确性。研究创新性物理实验项目和部分提高性物理实验项目要求学生将实验报告用论文形式表现,其成绩评定一般根据实验准备(资料查找、方法选定、方案设计、设备选择)、实验过程和结果处理综合评定,特别注重其新颖设计思想和创新方法的体现。
3 结语
物理实验在物理学的发展过程中起着重要的和直接的作用,它可以发现新事实,物理实验结果可以为物理规律的建立提供依据。我们需要在教材的建设、课程体系与教学内容、教学方法、课堂组织形式、考核的方式等方面进行改革;立足于民办高校的办学特色,本着“以学生为本”的思想,多元化、多角度地改进大学物理实验的教学模式,充分调动学生学学物理实验的兴趣,从而进一步提高民办高校大学物理实验课程的教学质量。
参考文献
关键词:大学物理;实验教学;自主创新
【中国分类法】:G633.7
0引言
1995年全国科技大会上,同志指出:“创新是一个民族进步的灵魂,是国家兴旺发达的不竭动力。如果自主创新能力上不去,一味靠技术引进就永远难以摆脱技术落后的局面。”可见,科技创新对于国家的发展举足轻重。对于在实验中发展起来的物理学,毋庸置疑,物理实验为探索宇宙的新规律起到了关键性作用。从提出猜想,作出假设,再到实验验证,建立理论模型,科学研究在物理实验中得到了很好的诠释。作为理论与实践相结合的纽带,大学物理实验担负着培养学生科学素养(科学思维、科学态度、科学方法)、创新能力和实践能力的重大使命。
1大学物理实验教学发展现状
上世纪80年代以来,为突出创新能力培养,世界各国一直致力于于实验教学的探索和改革,逐渐形成了较为完备、先进的特色物理实验教学。国外的教学改革比较成熟,特色鲜明。教学主体开放性大,包括文科生和本地中学生等,最大化实验室利用率,真正实现服务社会的目的。教学途径灵活多样化,出现了“回家实验”等新的教学手段。自编教材以贴近生活的题材,有意留给学生更多的思考题。考核多样性,口试或操作考试取代了传统的笔试。注重设计性、研究性和操作性,学生自主选择实验并进行探究,不具体规定实验的时间和结果。无疑,国外大学物理多元化的实验教学才是真正意义上的开放式教学。
回顾我国近几十年的教育体制改革,既有成功的推进,也不乏无疾而终的尝试。高校已将大学物理实验教学的改革提上日程,投入了大量的资金和人力物力,有效了改善了实验条件。与此同时,面对日新月异的科技提出了的挑战,我国的大学物理实验教学改革存在一些问题。实验内容一成不变,以经典实验为主的。大部分都是简单的验证性实验,设计性实验微乎其微,不利于学生的形成探索精神。对大学物理的重视不够,为压缩课时,有些院校吧大学物理实验纳入选修行列。学生主体性意识不强,实验区域程序化,教学方法陈旧。考核方式采取笔试或实验报告综合评定,没有摆脱应试教育的禁锢。
2大学物理实验教学培养自主创新的深化
通过与国外大学物理实验教学的对比,我国高校对学生自主创新能力的培养缺失还很欠缺。自古以来,中华民族就是一个勇于奋进的民族,高校教育的改革也并非纸上谈兵,要落到实处。本着理论联系实际、实事求是的原则,制定切实可行的大学物理实验教学培养学生自主创新的方案,并贯彻落实到各个实验教学的环节。初期严格训练学生的动手能力,初步形成严谨的科学思维。中期重在实验设计,培养学生数据处理力能、辩证分析问题的能力以及自主创新。后期引导学生进行科研活动,激发学生的创造力。
第一,根据科学前沿,动态调整试验内容和教学目标。通过系统有计划地学习,把握科学动态。在审视现有实验条件的基础上,结合本校专业的特色,高校实验教学团队拟制定出实验教学内容。保留经典的基础实验,摒弃陈旧落后的实验,增加与现代科技发展吻合的近代物理实验。列出拟开展的实验,并简介各个实验的重要性。通过选修的形式,把选择权交到学生手中,充分调动学生的兴趣和积极性。其中,经典实验为必修,综合学生的选择情况,制定最后的教学计划。
第二,加大重视程度。高校和政府应该加大对于实验仪器的投入,积极引进高级技术人才,建立专业的课改团队。对于新鲜事物,学生都保持着一种好奇心。在这种好奇心的驱动下,学生会主动去研究仪器的使用。充足的实验仪器能够让每个学生都有动手能力,切身体验科学研究的过程。对于仪器,高技术人才不仅能够快速熟悉其使用,也能更好的指导学生的实验操作。其次,他们的科研水平普遍较高,对于科学前沿的把握也较为准确。因此,可以为实验内容的动态调整提出指导性的建议,也更能吸引校外研究机构,促进高校与校外的合作。借此机会,学生能够更好的把握现代社会的需求。
第三,优化实验室资源。对于废弃的实验仪器,学校可以组织学生进行再创造。例如,举行实验仪器改良的竞赛,丰富学生的科技课外活动,学生的自主创新能力得以实践。高校实验室可对外进行开放,满足校外各阶层的需求。现在,研究性学习已经成为国外各大高中的主流。对于高中生,科研不再是海市蜃楼。通过联系高校,高中生能够更好地将自己的构思付诸于实践,探索设计方案的可行性。另外,实验室应该加大开放力度。为了锻炼自己的实践能力和社会适应能力,许多大学生都做了各种各样的兼职,工作和学习便成了难以化解的矛盾。无疑,开放型的实验室就能有效地缓解这一矛盾。根据自己的实际情况,合理安排时间,兼顾学习和社会实践。社会经验有了,专业知识也具备了,不久的将来,这类大学生会最有竞争力,受用人单位的青睐。
第四,科学的考核体系是检验教学成果的最终环节。作为教学的主体,学生能力的提高才是王道。实验成绩的考核不只是从前的平时成绩和实验报告,加入学生对实验结果汇报的新内容。通过书写预习实验报告,了解基本实验操作。预习实验报告只需书写主要操作步骤和思考题解析,加入学生自主学习中发现的问题。与此同时,教师应提前批改学生的预习实验报告,并解答学生的问题,为后期实验的有效进行提供保障。实验验收阶段,以科技论文的形式规范学生的结果汇报。在教学课时内,每个实验有一个小组作口头报告。这种教学方式无处不体现科研的特色,不仅有利于学生学术写作,也增加了学生的口头表达能力。
3结束语
培养自主创新能力有利于提高学生的社会竞争力,也积极响应了深入贯彻科学发展观、实现科技强国战略的政策。学生要把创新意识融入自己思想,高校要不断更新自主创新教学的模式,政府给予大力扶持,共同实现中华民族的伟大复兴的宏伟蓝图。冰冻三尺非一日之寒,大学物理实验教学自主创新的深化长期又艰巨。因此,在今后的实践中,我国仍需要与时俱进的探索。
参考文献
[1] 刘鹏.大学物理实验研究综述[J].赤峰学院学报(自然科学版),2012,28(11): 19-21.
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.
1重视学生在教学中的地位,发挥学生的主观能动性
1.1每学期末要求学生提交实验总结报告在大学物理实验绪论课上,我们要求学生在学期末对本学期自己所做的实验进行总结,写出总结报告。报告内容包括自己做实验的感受,对实验课的建议,可否对实验方法和实验仪器进行改进等。促进学生对实验进行思考,这种方式取得了一定的效果。例如,学生各自在做自组惠斯登电桥测电阻实验时,发现检流计灵敏度产生的误差远大于精密电阻箱的误差,因此改善检流计灵敏度可以大大提高实验的测量精度。通过大量调研,他提出了两种方式改善测量精度,一是改善检流计灵敏度,二是完善测量方法。最后利用完善测量方法,达到了改善自组惠斯登电桥测量精度已在《大学物理实验》上发表〔2〕。又例如,在做刚体转动惯量测量实验时,由于该实验内容较多,在3个课时内很少有学生能完成实验。学生在期末总结报告中提出,独立设计接口,实现转动惯量仪与计算机的数据传递,然后编制程序,实现数据的实时处理,大大节省了实验时间。可以看出,期末总结报告方法不仅极大调动学生的积极性,发挥学生在教学中的主导地位,而且为培养学生以后进行科学实验奠定良好的基础。
1.2采用互动授课方式在课堂上,我们改变老师授课为主的方式,采用互动授课方式。实验原理和注意事项由学生讲述,其他同学补充,最后老师总结,老师不进行实验演示。我们将实验中难懂和难理解的部分做成PPT,要求学生课前自学PPT。例如示波器实验,学生普遍反映,看完书后对自己做实验也没有什么帮助。这个问题在于学生对示波器的面板功能键不熟悉上。为此,我们编写了一张PPT,把示波器功能键做较详细说明(见图1)。学生很快就能理解并能独立完成实验。类似的其它实验还有很多,比如分光计实验等。
2注重学生的创新意识的培养
2.1激发学生对物理实验的兴趣每学期组织学生参观高能物理研究所、科技馆等。另外我校是北京市科普基地,有诸多演示实验。学生也可以利用科普基地平台设计实验仪器和装置进行实验,如学生研究制作的“电动激光李萨如图形演示仪和伯努利综合演示仪”等。极大激发了学生创新欲望。
2.2增加选作实验,扩展实验内容针对动手能力强的学生,紧扣实验内容,相应增加选做实验。例如在示波器选做实验中,我们增加了关于“拍”的选做实验,让学生自己利用示波器产生拍信号,并研究拍信号的特征。增加学生对“拍”的理解。又例如,刚体转动惯量实验,我们增加了选做实验内容,让同学自己研究转动惯量仪的误差来源,并对误差进行定性分析。还例如,自组惠斯登电桥测电阻实验,让学生分析电桥比例臂偏离1:1对实验结果的影响等等。尽管有些选做实验课堂完成不了,但很多学生对这些选做实验的积极性很高,主动要求课余时间进实验室继续研究。
3物理实验与专业相结合
我校是石油特色鲜明的工科综合性大学。学校的地质工程、石油工程等在全国属于前列,而创新班的学生也主要来自这些专业。物理实验与专业结合也会提高学生对物理实验的兴趣。为此,我们建立了创新实验室,现在创新实验室主要有光学仪器和超声仪器等。创新实验室主要为创新班学生提供研究性实验。学生3人一组,根据实验仪器及自己所学专业经过调研,提交研究性实验报告,教师审核后,学生独立完成实验。目前学生完成的研究性实验有:超声油管探伤,超声测液面高度,超声测量油水饱和度,全息光弹观测透明材料的应力分布,偏振光观察矿石等。通过实验使学生了解到物理实验对专业的作用。
4改革考核方式
物理实验成绩的考核是物理实验教学的关键环节之一,考核的目的在于全面考核与评定学生的综合实验能力。对创新班的大学物理实验的考核主要包括以下几个方面:
4.1实验操作包括实验操作熟练度、解决问题能力和数据记录规范性。占期末总成绩20%;
4.2预习报告和实验报告成绩预习报告主要是学生对预习问题的回答好坏。实验报告主要包括实验原理的概述、实验数据的处理、分析(包括误差)、实验结果的讨论以及课后习题。该项占期末总成绩20%;
4.3期末闭卷笔试主要考学生对实验数据的分析,包括数据处理方法、误差分析、作图等。该项占期末总成绩25%;
4.4期末操作考试选择与学期的实验内容相关的内容让学生操作,教师根据学生的实验操作、数据记录和数据分析情况打分。该项占期末总成绩25%;
4.5期末总结报告报告内容包括自己做实验的感受,对实验课的建议,可否对实验方法和实验仪器进行改进等。该项占期末总成绩10%。
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:物理实验;参与性学习;独立学院
近年来,随着各行各业对创新型应用型人才的需求,本科教学的模式也该随之变革。多年来中国的教育使得大多数学生养成被动的学习方式,重理论、轻实践,不愿花费时间去找办法解决实际问题。而参与性教学是解决这一现状的比较好的方式。大学物理实验课程是学生进入大学遇到的第一门实践性课程。开展好这一门课对学生的意义重大。除了学习操作仪器处理数据等一些必需的技能外,还必须让学生明白在实践中发现问题进而解决是十分重要的。目前,物理实验参与性学习甚至研究性学习在一些大学中已开展得比较系统,如东南大学、复旦大学皆有自己的一套物理实验研究性教学模式。对于这些学校,一方面,教学和科研实验室条件好;另一方面,学生基础好,对学习有兴趣并更具钻研精神,参与性教学比较容易开展。而对于独立学院,相对来说实验室条件有局限性,教师的主要任务是搞好教学,大部分学生也是以拿到学分为目标而完成课程。但是,笔者认为独立学院的学生也是需要进行参与性学习培养的。本文结合笔者的教学经验讨论在现有条件下如何在独立学院的物理实验课程中开展参与性学习。
一、独立学院物理实验教学现状
以中国传媒大学南广学院为例,该学院对广播电视工程、通信、电信专业的学生开展了大学物理实验课程的教学。实验教学内容包括力学、光学、电磁学这几部分,基本符合对工科电类本科生的培养要求。学院针对自己所具备的实验仪器已经编写出配套的实验教材,并在10年来的教学中积累了丰富的教学经验,但仍然存在一些问题需要重视和解决。
1.实验教学模式化。实验课的流程是教师讲解实验原理,介绍实验仪器,安排实验内容,学生按部就班测量数据,撰写实验报告。在这种模式下,学生往往在原理还比较模糊的情况下就机械性地测量数据,最后虽然完成了实验,但很多学生并没有去思考实验设计、仪器搭配等基本问题,应具备的科学和工程素养得不到提高。
2.实验报告形式死板。实验报告使用的是统一的实验报告册。上面分为实验目的、实验仪器、实验原理、实验步骤、数据处理与分析这几块。除了最后一块,大多数学生只是不加思考去抄实验教材。一则浪费时间,二则没有琢磨和真正理解实验原理和实验中的一些实际问题。
3.实验考核形式单一。目前,实验成绩由两部分构成,出勤和操作占50%,实验报告占50%。一方面,学生是按教师的讲解按部就班操作的,很难提高学生操作技能和解决问题的能力;另一方面,由于实验报告形式死板,实验报告成绩相差也不大,不能反映学生对实验的真实掌握情况,也不能通过实验成绩对学生实现成绩上的区分和应有的激励作用。
二、物理实验参与型学习方案探讨
目前,国内独立性学院正处于发展初期,学校往往由于办学条件和生源层次的限制,无法在实验科研条件和学生课外科研项目上有太多的投入。在长期的教学实践中,笔者总结出以下几种参与性学习方案,并取得了较好的效果。
1.改进实验报告形式。实验报告采取一份报告对应一个实验的形式。报告上印制好做该实验前需要作答的问题,用来检查学生的预习情况。接着是数据表格的填写、误差分析、作图等。最后是实验完成后需要作答的一些问题。该方法既能大大节约学生书写实验报告的时间,又能使他们更加认真地进行预习,通过问题不知不觉地对实验原理和实验方法进行掌握。
2.与学生一起解决实验中遇到的问题。当学生在做实验时,总会碰到一些意想不到的问题。教师可以抓住这些机会,在排除实验仪器故障或错误实验方法时,让学生参与其中观察,思考甚至动手来一起讨论解决这些问题,这样能够使得学生深刻地了解仪器的构造,并提高其发现解决问题的能力。
3.拓展实验小课题。在常规实验内容的基础上,教师还可以建议学生利用现有仪器去探究其他的物理现象和规律,自己完成感兴趣的实验小课题。比如分光计实验的常规内容是对三棱镜的顶角和汞光灯绿色谱线折射率的测量,在此基础上,教师可以启发学生测量汞灯的光谱和色散曲线。再比如,霍尔效应实验中除了常规的测量线圈轴线上的磁场外,还可以将测量扩展到整个空间的磁场分布。这种扩展可以有很多,它既不需要购买新仪器,又可以锻炼他们科学研究的能力。本文通过分析独立性学院物理实验课程的现状,探讨设计了具有较强可行性的参与性实验教学方案。希望通过开展上述参与性学习方案,利用现有的实验室教学条件在规定的必修课时内,促使独立学院工科学生掌握实验研究的方法和手段,培养应有的科学研究和工程技术素养。
参考文献:
[1]陈乾,戴玉蓉,钱锋.课内外相结合引导低年级学生自主研学[J].实验室研究与探索,2011,30(10).
论文关键词:物理实验教学,“轻度”,网络应用
一、引言
注重学生实践能力和创新能力的培养,目前已经成为教育工作者的普遍共识[1]。对于实验教学方式的改革,已经有很多人做出了探索性的尝试。比较多的是采用多媒体课件[2]、建设网络开放实验室[3,4]等“重度”依赖软件或网络的方法,优点是形象生动、时间灵活等等,不过缺点也是显而易见的,无论多媒体课件还是网络实验室,都需要大量人力物力的投入。这一点对于很多的改革尝试无疑是最大的障碍,尤其是作为基础的大学物理实验教育。而大学普通物理实验课是大学生接受系统科学实验方法和实验技能训练的开端[5],也是学生日后进行综合性和设计性实验的基础[6]。
针对这种情况,本文提出了“轻度”结合网络应用,改进大学物理实验教学的方法。
二、传统的实验教学
传统的大学物理实验教学方式通常由下面的几个步骤组成[7]:
1、教师布置准备实验;
2、学生在课前根据教材完成实验的预习部分;
3、上课时教师先把实验原理步骤等细讲一遍;
4、学生根据指定的实验方案按部就班地进行;
5、学生在课后完成实验报告并提交;
6、教师根据实验操作及实验报告给出实验成绩。
上述传统的实验教学方式弊端是,在很大程度上拘束了学生的思维空间,而且使得本来可以做得非常有趣的实验变得枯燥无味,不能达到培养能力,锻炼思维和增强创新意识的要求。而且教师与学生的互动限制于课堂上较短的时间内和书面的实验报告有限的空间里教育教学论文,师生之间往往不能进行较有深度的交流,以至学生对掌握的实践技巧理解不深,不能很好的融会贯通,往往是这个仪器的操作会了,下次碰到类似的仪器还要重新学。
三、改进的教学方式
1、网络资源基础
目前,高校校园的网络普及率是非常高的,新生代的学生对于网络已经像对自己的手掌般熟悉,而互联网络上的资源无疑是极其丰富的。大学物理实验的大多数实验项目在经过过去许多年的改进之后,已经完全成熟,尽管使用的实验仪器有所差异,不过本质上都是相同的。而且很多的高等院校都将一些实验讲义甚至是多媒体课件放在网上[8]。所有这些,都为学生的学习提供了十分丰富的网络资源基础。
2、师生互动方式
网络互动方式主要有IM(Instant Messaging:即时通信)、BBS(论坛)、Email(电子邮件)等方式。通过下表比较这几种互动方式的优缺点。
互动方式
优点
缺点
IM(即时通信)
速度快,即时响应
内容形式比较单一
BBS(论坛)
互动性强
技术门槛较高
维护需要较多的人力
Email(电子邮件)
内容形式丰富
【关键词】 互联网+ 大学 物理实验 课程建设
在大学物理实验课程中进行物理实验,可以帮助学生更好地理解物理知识的概念,还可以锻炼学生的动手能力和动脑能力。可是当今的大学主要是为了培养专业技术人才,所以对于部分基础课程进行了压缩,导致物理实验课程也遭到了压缩,这对于培养学生的科学文化知识没有一点益处。因而,随着“互联网+”的到来,我国信息科学技术被运用于课程建设当中,比如:微课、慕课、精品资源课程。这样就解决了大学物理实验课程压缩问题,有效提升学生的物理专业知识和技能。
一、在大学物理实验课程中运用精品资源共享课程
这种共享课程是把大学生与教师当成主体来服务的。依据教育部指定的精品资源共享课程指定的目标以及任务,就是构建大学物理实验精品资源共享课程。这需要具备较为先进的教学理念、科学的教学方式、可行性的数字化教学平台。按照这个要求,可以构建大学物理网络教育与大学物理课程,通过混合式学习的概念,拓宽其内涵,从中分析大学物理实验课程不同的教学资源混合运用问题,在大学物理实验课程使用混合式教学模式。在进行实际课堂的时候,不单单要启发和引导学生学习物理,也需要关注到丰富的教学资源,进而增加课堂活力。
二、在大学物理实验课程中运用“慕课”教学模式
2.1大学物理实验课程设计阶段
首先,关于授课部分。在进行慕课以前,应当把需要传授的物理知识结构进行整理和归纳,精心设计出具备独特个性的教学知识,教师可以根据物理实验或者章节来设计,当然也可通过物理知识结构来设计。假如为了要学习某一个物理知识点,可进行前几个知识点的跳跃,不需要一页页学习,且也可把某一个物理知识点进行整理和归纳。
举个例子:当某一个物理实验设施在此刻的实验里面存在,可是在别的试验当中也能使用功能,则可以通过此实验设施为信息重点进行发散讲解,而设计的教学方案可以划分为几个片段。按照学生的学习习惯,每一个教学片段视频播放时间不可以高于8分钟,但讲解完一个教学视频以后,就可以提出两三道物理练习题,这时可以检验到学生的学习成果,还能让学生积极学习。其次,对于习题部分,教师进行准备的时候可以按照这样几个类型来设计:让学生先在上课以前进行思考;接着在上课的时候让学生进行练习;然后让学生进行虚拟实验设施操作练习。最后,教师需要在物理实验课结束以后,让学生做作业。接着,对于考核部分,需要教师设置试卷库,考核学生的虚拟实验操作正确与否,进行绩点运算。最后教师通过对学生所得到的绩点分数效果进行评估,给予达到规定分数的学生课程结业。
2.2大学物理实验课程制作阶段
首先是网站设计,当前的网络课程体系最大的缺陷在于性能单一,多数课程建设不太容易实现。所以,进行物理实验课程制作阶段的时候,应当借助已有的MOOC平台性能进行拓展和补充。当前的MOOC平台主要支持作业的提交、学生的相互评价、学习数据的监控分析、问卷调查等等性能。网站设计应当从学习者的角度进行设计,确保结构清晰、搜索方便、操作简洁,学习者可以获取较好的学习体验。其次是视频的录制,固有的视频录制,因为教师收第一次参与网络视频课程的录制,因而其多数使用的方式是采用录屏软件录制讲解的声音以及匹配的PPT,采用录像机录制实验操作,进而经过软件把资料进行剪辑。这种方式操作起来比较方便且容易,可是视频较为单一,毫无变化,对学生而言没有较大的吸引力,所以视频录制可依据固有的录制经验,应用多种视频拍摄方法和编辑软件。这时的课堂视频呈现就是多样化的。最后进行习题设计,目前的网络课程网测形式少,且MOOC平台中经常使用的习题形式时多选、单选、判断题,当学生提交以后,通过系统进行判卷,显示学生的成绩,且标明问题解答出错的地方。
2.3大学物理实验课程运营阶段
大学物理实验课程的运行阶段是非常精彩的一个阶段,也是把线下教学过程放在网络上的教学阶段,在此阶段中需要仿照平时教学时设置问题探讨和师生问答,不但可以让学生进行互帮互助,还可以让教师组织学生回答学习中出现的问题。还有就是可以在线上开展课后作业以及实验报告的恢复和批改、收发,教师可以对学生上交作业的时间进行有效地设置,这样就避免了一些学生提交作业的时候出现拖沓的情况,以此来提升效率。并且,教师可以让学生在空间内放置自己的课后作业,让学生积极参与,进而对作业进行相互评价,也可设置知识点VIKI,让学生充分发挥学习的主动性。进而丰富自身的知识,掌握知识,提升学生的学习成绩以及学习能力。
三、在大学物理实验课程中运用“微课”教学模式
3.1教师应当丰富内容,让学生主动预习
第一,教师应当丰富课堂知识预习资料,把已有的看教材方法转化成三位一体的立体式预习方式。在大学物理实验预习的网页当中将这三个层面预习模式加进去:首先是教材知识;然后是视频操作;最后是进行动画演示。让学生先看教材,充分了解实验的原理;然后看视频,了解实验的顺序,因为课本实验顺序并不能让学生对其感兴趣,所以让学生看视频,可以让其从感官上认识物理实验,记住物理实验顺序。最后,规定学生看动画演示,因为动画演示通常会牵涉到物理实验需要注意到一些事件,并且根据进行划分。比如哪一种操作会破坏设施;哪一种操作会伤害自身;哪一种操作会引起实验结果错误或者数据产生偏差等。第二,可以在网络预约的服务平台上引入预习题目的栏目,规定学生每一个物理实验进行预约以前应当先根据物理实验回答一部分问题,这样可以更改实验室有空间就能进行预约的传统方式,让把所有题目都回答正确的学生进行预约,没有回答正确的学生不予以预约。相关调查显示,由于部分学生预习不到位,不知道答案,希望经过数学排列的方式确定答案,其实这时花费的时间大大高于自己看视频或者看课本等。所以,学生可以由被动变为主动预习。
3.2增强课堂探讨
进行大学物理实验微课课堂教学模式的时候,最主要的部分在于对课堂环节的设计。因为需要教师谨记课堂理念,就是物理实验课堂和理论的区分。首先,学生进行物理实验的时候,应当具备一台单独的实验设施;其次,学生应当具备一批做一样的物理实验的学生。所以可以确立实验课堂两种类型的探讨实践题目。教师开展实践实验教学活动应当让学生进行动手操作的时候进行仔细分析和思考,让其具有物理知识运用的能力。这时,就需要教师进行物理实验指导,这样可以不断启发学生对于问题的求实精神,锻炼学生的思考能力。
3.3递进课堂及时评价系统
实施以上课堂内容的微课课堂教学,会在很大程度上削减期末考试成绩的比例。要提升学生的成绩,就需要根据课堂的动手能力、思考能力、提问能力、表述能力、探索能力、合作能力来给予及时评价。把原先具备的物理实验报告五十分和期末考的五十分的考核模式,转化成预习加上课堂表现以及报告和试卷的整体性考核模式。而中的及时评价以及实验报告应当在网络平台上完成。
结语:在“互联网+”视阈下,随着信息科学技术的发展和进步,要把其运用于大学物理实验课程当中,就需要大学教师充分使用互联网技术,拓展教学资源。进而提高大学物理实验课程效率,构建良好的物理实验课程。
参 考 文 献
关键词:大学物理实验课程;教学改革
大学物理实验是工科院校的必修课,也是1门实践性和应用性很强的课程。大学物理实验教学不仅能帮助学生正确理解物理概念和规律,而且与课堂理论教学相比,在培广州()养和提高学生动手能力、观察能力、理论联系实际能力等方面都更具优势。同时也为学生的研究能力、开拓能力、创新意识等综合科学素质的培养提供了较好途径。因此,实验课程在大学物理教学中具有不可替代的作用——是培养学生学习能力、实践能力和创新能力的重要环节。同时,大学物理实验也是培养专业基础厚、实践能力强的创新人才的重要基础。但是在传统实验教学中,学生往往过分依赖教师指导,几乎所有实验都由教师安排内容、准备仪器。教师在学生做实验前先讲解实验的目的、原理、步骤并做演示,学生只要按照现成的步骤进行实验,最后把结果写在统一设计好的记录实验数据的报告纸上即可。这种僵化的实验教学模式在很大程度上抑制了学生的积极性和主动性。要从根本上提高实验教学效果必须从大学物理实验课程的教学内容、教学方法和手段、管理制度和方法等方面进行积极有效地改革。3年来,淮阴工学院作为省级实验教学示范中心建设点,对大学物理实验课程教学改革提出了具体措施,并且进行了初步实践,并收到了预期的效果。
一、大学物理实验教学体系改革
传统的大学物理实验内容是按力学、热学、光学、电学等内容进行划分,并分别形成各自的封闭体系,这种封闭体系突出了学科的系统性,但忽视了学科之间的兼容互补性,各学科相互独立,限制了学生跨学科思维能力和创新能力的培养。因此,淮阴工学院从2000年开始就使用自己编写的大学物理实验教材,截至2005年,先后进行了两次修订。其中,最大的修订在2006年,淮阴工学院根据学生的实际水平和需要,结合其现有物理实验仪器的具体情况以及教学大纲,编写并公开出版了适合该校学生使用的《大学物理实验》(赵亚林、周在进主编)教材。依据大纲要求和以往的广州()教学经验,该院的实验项目打破了按照力学、电磁学和近代光学的顺序,而是按照基础实验、综合实验、设计性实验进行分类,确定了适合我院学生的实验项目。这种安排虽然打破了力、热、光、电顺序,但是在具体操作上还是实现了与物理理论课的同步。这样的实验安排打破了各部分的封闭体系,突出的体现了学科的系统性、学科之间的兼容互补性,同时也打破了各学科之间的相互独立,加强了对学生跨学科思维能力和创新能力的培养。这种新的实验内容结构体系由易到难、由浅入深、由低到高、循序渐进,既吸收传统实验的精华,又突出现代实验的特点,通过对各类实验进行有机结合,整体优化,在突出基本方法、基本技能训练的同时,加强综合性、设计性和研究性实验力度,从而达到学生素质和能力的提高。这种结构的安排,既培养了学生的创造能力和实验技能,又能使学生在实验研究方法、实验设计思想等科学素质方面得到锻炼和提高。实验教材经学生试用,已经取得了预期的效果——给学生的专业实验打下了良好的基础。
二、实验课堂教学与管理改革
在以前的实验课堂教学过程中,教师要将实验目的、实验原理以及实验注意事项告诉学生,还要详细地讲解实验原理、方法、步骤、仪器使用、数据记录、数据处理等等广州(),甚至老师还要在学生做实验之前把实验从头到尾的演示,让学生看得清清楚楚、明明白白,因此学生就完全不用预习实验,也不用思考问题,只要将上课时老师讲的内容记下即可完成思考题,这样就造成了实验课堂收效甚微。有的学生实验数据都测完了还不知道仪器用的是什么原理,就更谈不上提高他们的动手能力和创新能力了。
基于改变这种现象的考虑,淮阴工学院大学物理实验中心从2006-2007学年第1学期开始对实验课的教学内容进行了试探性改革:在完成普通物理实验的基础上增加了设计性实验,设计性实验的过程,主要是由教师提出设计性实验题目和要求以及实验室所能提供的仪器,对于一些实验技术参数以及涉及到的实验原理知识则由学生自己根据提供的实验目的和实验仪器进行资料查询。有些教材上一般只提出设计性实验的目的、仪器及简单的方法提示,为了完成预习报告,要求学生按照实验要求,自己设计出合理的实验方案或电路,拟出可行的实验步骤及实验中的注意事项;要求学生自己查阅资料,并对资料进行理解、分析、选择,设计出完整的预习报告。因此,设计性实验对学生技能的提高,思考问题方法的训练,知识的综合运用起到很大的促进作用,同时还能有效地提高和培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。如在测量薄纸厚度的实验中,学生就给出了光杠杆法、劈尖法、螺旋测微器测量法等多种方法。这样通过设计性实验,增强了学生的学习兴趣,加深了学生的理解能力,激发了学生独立思考和不断创新的精神。又如在测量不规则物体密度的实验中,几组同学分别从不同角度利用排水法对不规则物体的体积进行测量,方法新颖,学生思维活跃开阔,学习气氛浓厚。另外,实验教学体系、内容、方法等的革新与调整也对教学管理提出了新的、更高的要求。淮阴工学院从2005-2006学年第2学期开始实现计算机网络化管理,学生可以在网上选择实验项目、实验时间、实验教师,在网上预习实验内容、与教师讨论实验问题等。教师也可以在网上批改实验报告、公布实验成绩等。为了使开放式实验教学管理更加科学、规范、合理。在校园网上向学生公布大学物理实验课程的教学模式和教学要求以及考核办法,使学生全面了解物理实验的教学过程;要求学生每次课前必须写预习报告,弄清实验时要完成数据的测量和处理方法,在实验开始前交给老师检查,使教师能够及时对学生进行指导和更正,使得实验课更具实效性和完整性。
三、实验考核方法改革
改进实验考核方法,旨在提高教与学两方面的积
极性,目前该校物理实验考核由两大部分构成,即平时成绩与期末考试成绩。平时成绩包括实验报告和出勤率以及实验课堂上的表现占60%,期末考试成绩占40%。实验课程考核的内容,主要包括学生对实验原理、实验方法、操作过程、数据处理方法等的掌握。
为了进一步保证实验课的教学质量,提高学生的动手操作能力,培养学生创新意识的想法,淮阴工学院对2005级的学生的期末考试采用了操作考核的方法。每位学生抽签决广州()定其考试项目和内容,并单人进行操作,教师对照评分标准当场给出操作成绩,取得了明显效果。自改革以来,由于实施了期末单人操作考试,学生的平时实验态度与以往相比发生了很大变化,由只注重实验结果转向注重平时每个实验的操作步骤及实验报告,实验态度积极认真,也改变了以前有的学生在做完物理实验以后进行专业课实验时,连基本物理仪器都不会使用的尴尬情况。
四、小结
改革后的课程体系和教学内容,真正以学生为主体,激发了学生的学习积极性和主动性,培养了学生对物理实验的兴趣,更好地锻炼了学生应用理论知识、掌握实验原理、正确选择与操作仪器、确定测量条件等方面的能力。同时,大学物理教学改革还能进一步给学生一个更加广阔的思考空间和选择余地,激发他们的想象力,增强其创新意识,培养其坚忍不拔的思想品质、实事求是的科学态度、相互帮助的协作精神,使其将来更好地服务于社会。
参考文献:
1、赵亚林,周在进.大学物理实验[M].南京大学出版社,2006(3).
2、徐曼等.大学物理实验教学改革的初步实践[J].石家庄联合技术职业学院学术研究,2007(3).
一、独立学院大学物理实验教学改革的背景
(一)独立学院的现状和培养目标。独立学院是当代我国高等教育由精英教育向大众化教育转变时期产生的新事物。截止到目前,全国已经有独立学院三百多所,在校学生达到两百万人左右,已经成为我国高等教育发展的一支生力军。独立学院作为一个新生事物,必须适应社会发展的需要,所以其培养人才的目标是要适用于社会的复合型、技能型和应用型人才。
(二)独立学院学生的现状分析。独立学院的生源大致可以分为三种:一是部分基础比较好的学生,他们学习主动积极,在老师的指导下,能很好的完成学习任务,这种人数少,结合我院具体情况,约占5-8%;二是有相当一批基础较差的学生,这里基础较差主要体现在抽象思维能力、逻辑分析能力、学习的主动性较差,这部分约占82-90%;三是有少数学生不是为自己学习而来的,整天沉迷于网络游戏中,有的甚至根本不来上课,这部分约占5-10%。
(三)传统大学物理实验教学面临的挑战。首先,传统的实验教学是灌输式教育,以老师的“教”为中心,而非强调学生的“做”。每次实验课都是老师事先安排好实验内容,准备好实验仪器,讲解试验原理,拟定实验步骤,甚至设计好实验表格及部分数据,学生只需要按部就班就可以了,致使学生的实际动手能力和独立思考能力得不到培养;其次,长期以来实验教学中的验证性试验较多,设计性实验较少;单一性的实验多,综合性的实验少,而且传统实验陈旧,很少有现代化的实验;再次,试验考核方法不完善,学生的实验成绩往往只凭实验报告的得分,而忽略了实验过程中学生的实际操作和创新想法。这种教学既不符合独立学院的培养目标,也不适应当代经济社会对应用型人才的要求。
二、独立学院大学物理实验教学改革的几点构想
(一)提高学生对物理实验的重视和兴趣。进入大学后,没有高中时笼统的文理科,细分了许多专业,导致学生对大学物理及物理实验课重视不够,所以上好大学物理实验课第一课绪论课,除了介绍物理实验的相关知识以外还应介绍其对以后工作或专业课的影响力,并重点介绍物理实验的考核制度,说明清楚实验的评分标准,以及扣分标准,和挂科后严重性,给予他们一定的压力提高他们对课程的重视。
(二)教学内容、教学手段和教学仪器等方面的改革。独立学院作为“教学型学校”,主要是为社会培养应用型人才,更加应该注重把当前的新技术融入到物理实验教学里。如今社会的高新科技日新月异,有很多新工艺、新技术的实验分割后或者拆零,就成了一些常见的物理实验。我们可以在传统的物理实验基础上,进一步精选一部分经典的物理实验,把新技术、新工艺渗透到经典物理实验教学中,使得实验教学更具有现代的气息,这样能够激发学生对物理实验的兴趣。同时由于独立学院的学生基础较差,我们引用计算机多媒体技术,将一部分实验做成多媒体课件,并在课件中插入一些在黑板上比较难画的图,仪器全貌,或部分实验的动态演示过程,能够帮助学生更深入地理解实验原理。
(三)提高学生自主能力,动脑思考,动手操作。传统实验教学主要是以讲授为主,课上主要是灌输式教育,老师满堂讲,学生负责听。这种教学方式对于独立学院尤为落后。之前所述,独立学院的学生基础较差,约有82-90%的学生在抽象思维能力、逻辑分析能力、学习的主动性方面低于平均水平,说明这部分学生的学习方法是相对落后的,这样的学生更适合实践活动,满堂讲的效果必然不好。我们在设计实验课的环节上可以略作改革,每次实验课事先安排好实验内容,实验仪器让学生各选所需,试验原理要求学生预先学习,自己设计实验步骤,自己核对实验结果。这样,在同样完成了实验教学任务的同时,使学生的实际动手能力和独立思考能力得到了实质性的提高。
(四)建立合适的实验课考核制度。学生实验成绩评定,不能光凭学生的实验报告来决定分数,因为学生平时的实验报告多数雷同,且照本宣科,所以实验成绩应由两部分构成:平时实验成绩和考核成绩。平时实验成绩占70%,考核成绩占30%。平时成绩按百分制计算,其内容为:预习报告(10分)、课堂操作(40分)、实验结果及数据处理(50分)。实验考核主要由实验操作和答题相结合的方法。实验操作采用抽签的方式,让学生独立完成本学期的一个实验项目;而答题可以有书面形式和面试两种,内容涉及误差理论、实验技术以及创新能力等方面。
关键词 大学物理;实验;教学改革
中图分类号:G642.423 文献标识码:B
文章编号:1671-489X(2017)04-0136-02
Abstract According to the teaching situation of college physics ex-
periment, suggestion on deepening the reform of teaching are put forward, aiming of improving the students’ learning status and learning enthusiasm, and finally achieve the goal of improving the students’ ability and quality.
Key words college physics; experiment; educational reform
1 前言
21世纪由于人类知识总量的爆炸式增长,各国更加注重人才掌握知识和运用知识的综合素质和能力。能力素质主导下具有扎实的专业基础知识、宽广的专业面,创造性、适应性强的能力型复合人才自然成为各国人才培养的重要目标。
大学物理实验课程是学员进入大学后的第一门实验课程,也是后续实验课程的基础,在培养学员实践能力、创新能力和科学素养方面的作用举足轻重,在高等教育体系中占有重要地位[1-4]。针对新世纪、新阶段对人才提出的新要求,军械工程学院大学物理实验课程也在不断地尝试改革,虽已取得一些阶段性成果,但同时存在的问题还是比较突出的。认清学院物理实验教学现状,继续深化教学改革以提高学员的综合能力和素质,具有重大的现实意义。
2 军械工程学院大学物理实验教学现状分析
教材编写体系框架合理,单个实验项目有待改善 多年的教学改革实践,大学物理实验教材在内容体系上已经趋于合理完善,形成以基础性实验综合性实验设计性实验为线索的阶梯形分布。这种教材框架体系设置适应了学员的学习特点和规律,有利于学员实验能力的渐进式培养和提高,但同时对于具体的单个实验项目从内容设计上还有很大的完善空间。现行的实验教材由于基本上是按照固定不变的老模式平铺直叙式讲授展开,它更像是一本烹调书,一步一步介绍给学员实验目的、实验原理、实验步骤、注意事项等。这种教材编排方式在学员学习的初级阶段,针对基础性实验来说还算是适用,但是随着学员学习水平的提高,如果综合性实验、设计性实验还是这种编排方式,无疑对学员思维是一种限定,不利于学员进行自主学习、探索和创新。
教学方法、模式多元化,但需进一步深化、系统化 军械工程学院大学物理实验室各位教员在教学方法和模式上也进行了大胆的改革尝试,比如开展了“探究式”教学、“任务驱动式”教学、“问题引导式”教学等,但目前这些基本上都是教员个人的自发行为,很多教学改革并不彻底,理论理解不深入、不系统,具体表现为学员的课堂主体地位不明显,改革流于形式,实验仍然停留在“教员教、学员学”的层面,教学效果不突出、教学质量评估水平整体不理想等。
教学评价体系有待于进一步合理、完善 在对学员的综合评价环节,为了能够全面合理考核学员,实现“以评促学”,更加注重“过程”考核。学员成绩除了参考上交的实验报告,去年还将学员的平时表现纳入评价体系,包括学员的预习情况、具体操作、问题处理等实验的各个环节,但如何进一步规范参数、完善指标,还有待于进一步进行实践论证。
结合大学物理实验课程教学现状,教学中以学员为中心,促进其能力和素质发展,持续深化教学改革,具有重要的现实意义。
3 深化大W物理实验教学改革的针对性措施和意见
大学物理实验是培养学员科学素养、实验能力、创新能力等的重要手段,在高等院校体系中占有重要地位。针对军械工程学院大学物理实验教学现状,继续深化教学改革,提高学员的学习主体地位,提升其综合能力和素质,需考虑解决以下几个方面的关键问题。
以学员为中心,以能力和素质为导向,更新实验教材 教材编写方面发达国家的做法值得借鉴。比如对教学内容的设计,德国就比较重视以学生为中心,注重对其自主学习、探索精神的培养。对于单个实验项目,在教材编写设计时,很多内容都是设置问题让学生自己去寻找答案,这样有利于学生自主学习、探索创新;美国大学的实验教材内容也可以通过其自编的实验教材来体现,教材中的实验步骤被有意识地粗略化,同时留给学生很多结合实验的思考题,而目的就是要促使学生在实验前、实验中和实验后进行思考和创作[5-7]。这都体现了发达国家教材编写是“以学生为中心,以能力和素质为导向”的基本理念。
针对军械工程学院物理实验教材现状,结合学员的学习特点和规律,应该适时更新教材以适应改革需求。在教材编写设计时,可以借鉴国外发达国家好的理念和做法,同时兼顾学员学习特点和规律。比如:对于基础性实验,考虑到学员基础,还是建议采用传统的编排方式;随着学员学习的深入,实验能力的提高,对于综合性实验和设计性实验,就可以借鉴国外的做法,改变传统实验教材中平铺直叙的编写方式,以具体问题或是项目引导学员课下主动学习、探索,课上认真实验、积极思考,提高其学习的主动性,提高其实验能力和素质。
以学员为中心,以能力和素质为导向,深化教学方法、模式改革 结合军械工程学院大学物理实验教学现状,在教学实践中继续推进教学方法、模式改革。
一方面要在实践中深化对各种教学方法的认识,找出各自的适用范围,把握其应用规律,在教学实践中做到灵活运用,建立探究式教学、项目驱动式教学、问题引导式教学等教学新模式下的示范课堂,解决前期改革中学员参与度不高、方法理论不够彻底、应用不够有效等问题,大幅提升学员参与课堂、学习的积极性和主动性,逐步建立以学员为主体的课堂模式;
另一方面,以教学实践推进理论创新,不断完善对现有实验教学方法、教学模式相关理论研究,形成适合军械工程学院特点的实验教学方法、教学模式理论体系。
以学员为中心,以能力和素质为导向,完善实验考评机制 实验成绩考核是实验教学中关键的一环,考核的目的在于能够正确反映学员掌握知识,进行实验的综合能力和素质[8-9]。为了能够更加合理、全面考核学员实际水平,考核时就应该更加注重“过程”考核,为此应该把学员平时成绩也纳入该体系中。
平时成绩主要反映的是学员的平时表现,包括了从课前预习到课堂回答问题、实际动手操作、遇到问题、思考与解决问题的全过程,以及课下的实验报告撰写等环节,这部分成绩最后是按照30%的比例来进行折合的,而考试成绩占70%。
考试成绩又分为期中考试和期末考试。期中考试相对来说难度较小,主要考虑从基础性实验中选取,考查学员的平时实验情况,占总成绩的20%。而期末考试要对学员一年的实验情况和实验水平进行综合评定,所以实验难度较大,考核也较为全面,占据了学员总成绩的50%。实验多为设计性实验内容,教员提前给出实验项目,从方案制订、仪器选择、步骤设计这些前期的准备工作到实验考试的真正操作,再到当堂课撰写实验报告,这些工作基本上都是由学员自己来完成的,整个过程对学员是一个综合实验能力和素质的考核。
从最近的评估效果来看,这种评价方式还是比较科学的。但量化的指标和参数,比如说各个具体环节的分值量化以及在总成绩中占据的百分比多少是最为合理的,还得在接下来的教学实践中进一步接受检验,以期更加合理地评价学员的综合能力和素质,实现“以评促学、以评促教”。
4 结语
改革没有最好,只有更好,教学改革也永远在路上。只有树立改革决心,立足院校教学现状,跟进教学理念,适时更新教材,改革传统教学方法、模式,完善实验考评机制,以此才能适应新形势下对高校人才培养的需求。因此,深化教学改革是必由之路。
参考文献
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