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)
(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。
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℃253035404550556065
电阻Ω2700222518701573134111601000868748
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
i12345678910
温度t℃10.412.414.416.418.420.422.424.426.428.4
热力学TK283.4285.4287.4289.4291.4293.4295.4297.4299.4301.4
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
4323.04063.83793.13534.03295.83074.92871.12692.92507.62345.1
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
参考值RTΩ2700222518701573134111601000868748
测量值RTΩ2720223819001587140812321074939823
相对误差%0.740.581.600.894.996.207.408.1810.00
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
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。
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。
进行试验:
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
实验名称:测量同学们跑步的平均速度
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。
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。
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
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。
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。
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。
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
非平衡电桥电压输出形式(立式)测量MF51型热敏电阻的数据
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。
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。
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)。
探究预备:
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
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
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
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.
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
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
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
分析和论证:在串联电路中电流处处相等
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.
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
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
2.实验预习内容和方式
3.实验过程程序和要求
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
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
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。
[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
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。
(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。
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SQLServer数据库的系统。ASP全名为ActiveServerPages,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。
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。
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
3基于Moodle网络教学平台的优势
4《大学物理实验》网络课程的设计
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
[1]文亚芹.大学物理实验[M].西安:西安电子科技大学出版社,2010:1-5.
[2]教育部科技司.2016年12月教育信息化工作日报[EB/OL].[2017-02-06]./xxh/focus/201702/t20170206_1486426.shtml
[3]肖立娟.大学物理实验教学的现状与教学改革的探究[J].大学物理实验,2015,6(28):114-116.
[4]谢幼如,柯清超.网络课程的开发与应用[M].北京:电子工业出版社,2005:208-211.
[5]张豪峰,葛晨光.信息技术及其教育应用[M].北京:科学出版社,2008:130-161.
关键词:大学物理实验;教材;教学改革
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
五、探索开放实验室
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。
[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
2评考机制设置出发点
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
3.2.2课堂实验要求及评价措施
3.2.3课后实验报告评价措施
3.3期末无纸化上机考试
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
[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.
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[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。
(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。