设计性实验大学物理论文

2022-04-29

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设计性实验大学物理论文 篇1:

论大学物理设计性实验教学对培养综合性能力的作用

摘 要: 本文介绍了大学物理设计性实验教学的内容、教学特点,对其培养学生综合能力的作用进行了探讨, 认为加强实验室建设、重视设计性实验教学是提高学生综合能力的基础。

关键词: 大学物理实验 设计性实验教学 学生综合能力

大学物理实验是理工科专业学生步入大学后学习的第一门非常重要的基础实验课程,设计性物理实验的开设作为大学物理实验教学改革的重要途径之一,改变了传统的教学模式,把教师的教与学生的学有机结合起来,激发学生的求知兴趣,是提高学生素质,培养创新精神和实践能力的重要手段之一,有效地弥补了传统实验的不足[1]。

1.物理设计性实验的内容地位和教学特点

设计性实验是指突破传统的实验教学模式,给定实验目的、要求和提供实验条件,由学生自行设计实验方案并加以实现的实验,是在掌握基础性实验和具备综合实验知识及能力后,对今后开展科学实验全过程进行初步训练的一种教学实验。它要求学生在教师的指导下,根据现有的实验条件,能较独立地拟实验题目和定实验目的,设计实验方案、确定实验方法、选择实验器材、拟定实验操作程序,并自己加以实现和对实验结果进行分析处理。

设计性实验使学生在实验过程中变被动为主动,它将学习的主动权交给了学生、学生成了实验的主体。学生的实验技能、查阅文献、观察现象、分析问题和解决问题的能力诸方面得到全面训练。设计性实验作为实验教学的高级形式和阶段,是学生实验能力真正形成的重要标志,因而在整个实验教学中具有重要地位。

2.设计性实验教学的“三阶段”设计实验模式

2.1准备阶段

本阶段主要面向低年龄段或很少做过实验的学生。对这个阶段的学生,可选择一些较简单的验证性实验,通过仔细“解剖麻雀”的方式,使每一位学对实验原理方法和步骤有充分理解,为设计性实验做必要的准备。

这样的实验教学使学生的思维活跃起来。在已知实验原理方法和步骤,分析实验设计者意图的过程中,学生能不断地模仿学习,初步构建设计实验的框架。

2.2入轨阶段

通过第一阶段的训练,学生已奠定了必要的基础,这时可将设计实验引入正式轨道,直接由实验课题讨论得出设计性实验方案。对于学生来讲,给你一个设计性实验,你必须明白:你准备设计的实验要解决什么问题?提出的方案通过什么方式实现?这个方案的优缺点是什么?

2.3自主设计阶段[2]

在前两个阶段,学生主要通过验证性实验、简单的设计性实验等途径大致了解实验过程中所蕴藏的设计思路,可以说通过前两个阶段的训练,学生已初步具备了进行设计性实验的能力。该阶段具体可分为两种情况。

2.3.1教师给出实验题目,提出实验要求,并提供实验所用的仪器用具。这一过程可简单表述为“教师提出课题,学生按要求做课题”。

下面以“测定半波整流电容滤波电路负载电阻上消耗的平均功率”这一设计性实验为例阐述设计实验的具体过程:

(1)提出设计实验题目,测定半波整流电容滤波电路负载电阻上消耗的平均功率。

(2)查阅相关资料进行设计分析。

(3)选择仪器用具。

(4)检验设计方案。

(5)分析实验结果。

2.3.2教师给出实验课题,学生自主设计实验,仪器用具学生自选。此过程可表述为“教师提出课题,学生自主做课题”,一切由学生自行负责,教师只做指导和最后评判。

“测量小灯泡伏安特性曲线”可作为这样一个设计性实验的示例。

实验要求:小灯泡(6.3V/0.15A)在一定电流范围内其电压和电流的关系为U=kIn,k和n是与灯泡有关的系数。要求:设计电路测小灯泡伏安特性曲线;验证公式U=kIn;求系数k和n;求室温下灯丝电阻。

由实验要求可知,小灯泡两端的直流电压U与通过它的电流I满足U=kIn,k和n是待求的系数,如何求出k和n?怎样得到室温下的灯丝电阻?

根据实验要求,仪器用具选择:小灯泡一个,注意参数要求;测伏安特性离不开测量仪表,准备电压表、电流表各一只。如果用固定电源(如干电池),要用一滑线变阻器;当然一些导线开关必不可少。

画出测量电路,按图连接线路,检验设计方案。

3.设计性实验教学的教学特点对培养学生综合能力的作用 [3—5]

3.1有助于培养学生的应用知识能力

设计性实验实验是学生根据老师提出的实验项目,运用自己所学的知识自己设计实验,通过实验的设计,学生将学到的知识运用于实验。这类实验的训练,可以提高学生综合运用知识的能力,将所学知识运用到生活和实践中去。这也是我们教育教学的宗旨和目标。

3.2有助于培养学生的自学能力和思维能力

学生在要进行实验设计学生要对相关知识有一定了解,并自己学习与实验相关的知识,这样就锻炼了自学能力。物理学中许多规律都是通过实验获得的。实验中人们通过对大量实验数据的筛选、分析、归纳和演绎推理得出规律性的结论。设计性实验可以培养学生这方面的思维能力。

3.4有助于培养学生的动手能力和创新能力

设计性实验由教师下达实验目的和要求,实验室提供设备和仪器,由学生自己确定实验方案、选择实验设备、设计实验线路及步骤等。在实验过程中,学生始终是实验活动的主体,体现了以学生为中心的教育思想,有利于充分发挥学生的主观能动性和创造性。设计性实验是一种对科学实验全程进行综合训练的实践教学,实验过程可能有多种方法,给学生提供了较大的思维空间和选择余地,使学生独立解决实际问题的能力及创新能力得到提高。

4.结语[6]

总之,设计性实验教学是具有典型个性特征的智力创新活动,不仅使学生有效地巩固理论知识,而且使学生学会多种科研方法和思维方法,有利于培养学生严谨求实的实验作风,激发学生的求知欲与探索精神,形成自我判断能力、创造能力、科研能力,让学生在充分体验自己探索、在自我拓展的乐趣中锻炼分析问题的能力。

开展设计性实验模式,是重视教学活动中学生的主体性,重视学生对教学的参与。它和传统实验的区别在于:当确定实验题目后,学生做什么、怎么做,都是以学生为主完成的,老师只是一个参与者,在适当的时候给予启发和引导,使学生有充分展现自我的机会,激发学生的自主性和积极性,提高学生利用所学理论知识解决实际问题的能力,培养学生创新意识和创新能力,加强学生综合能力培养,有助于实现培养跨世纪的复合型人才的教学目标。

作为实验教学改革的重要内容,开设设计性实验还存在着管理方面的问题。目前各级各类院校的设计性实验教学都还不够成熟,如何深入、持续地进行此项教学,逐步增加设计性实验比例是我们面临的重要课题。我们坚信,各级教师努力探索,学生积极参与,通过该课程实现教学相长,形成一种良性循环,必然会是一种非常好的实验教学形式。

参考文献:

[1]王教方,张永利,王少清,张仲,张平,宋淑珍.如何上好设计性实验[J].大学物理实验,2004,(1).

[2]莫晓燕,张雅利,李剑君.本科生综合实验课程的探索与思考[A].

[3]张杰.实验教学与素质教育[J].实验室研究与探索,2003,22,(3):35-37.

[4]张生金.建立有利于学生能力培养的实验教学模式[J].实验科学与管理,1999,16,(1):31-33.

[5]赵在忠,童培雄等.演示实验和文科物理教学[J].物理实验.

[6]贺秋丽.大学班主任进行素质教育的几点体会[J].高教论坛,2003,(2):56-57.

作者:周珺

设计性实验大学物理论文 篇2:

大学物理实验设计性实验的开发

摘要:系统阐述了大学物理设计性实验的特点、开发过程、种类,并介绍了北京建筑工程学院开设大学物理实验设计性实验的实际情况、教学实例。

关键词:设计性实验;实验教学;开发

作者简介:曹辉耕(1960-),男,北京人,北京建筑工程学院理学院,讲师。(北京 100044)

北京建筑工程学院(以下简称“我校”)大学物理实验是面向全校学生开设的唯一独立设课的公共必修实验课程,共有19个基本实验项目,多数是以观测性的实验为主,其实验的原理、方法、数据处理等都具有经典性的特点,这是给学生传授基础实验知识和实验技能非常重要的环节。但是,这些实验内容采用固定的教学方法和教学时间,对培养学生的独立思考和综合设计能力是不利的。针对我校大学物理实验教学的现状,对学生进行具有科学实验全过程训练性质的设计性实验教学是十分必要的。所以,设计性实验的开发对培养学生的独立思考和综合设计能力有着重要意义。教育部在大学本科教学评估指标中,对设计性实验提出了明确的要求,因此,在教学中研究和运用设计性实验是必不可少的,本文结合我校大学物理实验教学实践及笔者对设计性实验的研究,阐述了大学物理实验设计性实验开发的有关问题。

一、设计性实验的特点

大学物理实验设计性实验区别于普通的大学物理实验,它具有自己的特点。它是在学生具备一定的物理实验基础知识及相关能力之后进行的一种较高层次的教学实践活动;是指学生在教师的指导下,根据给定的实验设计要求,自己查阅资料、设计实验方案、选择实验仪器,独立完成实验并对结果进行分析处理的实验。

二、大学物理实验设计性实验的开发过程

一个大学物理实验设计性实验的开发有一个完整的过程。(1)选题。设计性实验课题太难或太易都不能充分调动学生的学习积极性,也就达不到培养学生的独立思考和综合设计能力的目的,因此,选题是否合适必然影响教学的实际效果,应从以下几个方面考虑。第一,选题不能只考虑课题的前沿性,否则,学生会由于课题太难而丧失积极性;当然,选题太容易学生也会失去兴趣。因此,根据学生已有的知识和实验技能,应当选择学生经过努力可以达到的实验课题。第二,要考虑实验室具备的仪器条件,尽量选择那些实验室能够提供相关仪器(仅需购置少量配件)的实验,使学生能够自己实际操作以检验和修正自己的设计方案,这一过程对培养和提高学生的综合设计能力是尤为重要的。第三,还要考虑相关资料学生能否从某个途径顺利获取。所以,教师应根据实际情况选择合适的设计性实验课题。(2)搜索资料并分析。教师根据实验课题查阅有关资料,收集各种相关实验内容,然后通过分析、比较、综合,选择制订出一个实验上可行、实验条件允许的初步实验设想。(3)拟定实验方案。为达到实验要求而制定的理论根据、实验方法和实施步骤。对实验方案进行论证,有两个方面:一是理论论证,要论证实验方案是否具有科学性、合理性和可行性,二是初步实验检验论证,从初步实验中发现没有考虑到的漏洞并及时修正,以观察实验现象为主,适当测量重点数据,判断实验能正常进行即可。(4)确定实验要求和教学方案。设计性实验的实验方案确定后,可以采取多种不同的教学形式,通常由实验室准备好实验仪器,学生根据实验方案动手进行实验操作并获取实验数据、完成实验数据处理;对实验室不具备实验条件的课题,可以采取学生分别设计实验原理和方案然后进行讨论的方式。要根据实际情况制定出设计性实验的实验要求(学生用)和教学方案(教师用)。

三、设计性实验的种类

根据设计性实验的教学目的和要求,主要从以下几方面进行开发。(1)以测量某个物理量为目的而开发的设计性实验。例如:透明薄膜折射率的测量、用补偿法测量电流,针对具体要测量的物理量选择和设计实验方案。这一类设计性实验是培养学生发散性思维能力的一种思路。(2)以验证物理规律为目的而开发的设计性实验。例如:分压与限流电路特性研究,学生要考虑分压与限流电路各自适用的条件,这一类设计性实验对于培养学生科学实验能力是非常重要的内容。(3)以制作实验装置为目的而开发的设计性实验,这一类设计性实验既能培养学生的设计创新能力,又能培养学生的动手制作能力;设计制作的内容要适合学生的实际情况和实验室的条件,不能脱离实际。例如:搭建太阳能电池性能测试装置,实验教学效果很好,该实验在设计性实验实例中会详细介绍。

四、我校开设大学物理实验设计性实验的情况

多年来,我校物理实验室只能开出六个设计性实验,内容覆盖面很窄,远不能满足教学需要,由笔者负责的教研项目“大学物理实验设计性实验的开发”已经完成,该项目根据实验室现有设备适当补充部分配件,开发出八个新的设计性实验项目。实验一,分压与限流电路特性研究;实验二,用补偿法测量电流;实验三,用劈尖法测量薄膜的厚度;实验四,测定未知光波长及角色散率;实验五,透明薄膜折射率的测量;实验六,搭建太阳能电池性能测试装置;实验七,掠入射法测三棱镜玻璃及液体折射率;实验八,白光再现全息图。使内容覆盖面更全面,促进学生的全面复习,锻炼学生的意志,强化对学生的实验技能及实验设计思想的培养,是一次再学习、再深化的过程。设计性实验作为期终考试,在考试前,实验室统一制定每个设计性实验项目的目的和要求,采用抽签方法,学生们抽到哪道题,就设计哪个实验,让学生们查阅有关资料,互相讨论,初步构思设计性实验方案,并到实验室试做、熟悉仪器及元器件使用,最后完成设计性实验的实验方案、操作、测量、数据处理等全过程。设计性实验教学是一个长期的、不断改进、不断提高完善的过程,相信在大学物理实验教学中,设计性实验教学过程会越来越科学、合理,在人才培养中会发挥越来越显著的作用。

五、设计性实验实例

由笔者指导的三名学生在2010年北京市大学生物理实验竞赛中获得三等奖,参赛题目:太阳能电池性能测试。在此基础上,笔者开发了设计性实验:太阳能电池性能测试。该实验作为一个综合设计性实验,联系科技开发实际,有一定的新颖性和实用价值,能激发学生的学习兴趣;设计制作太阳能电池性能测试装置,使学生对直流电路的综合设计能力和测量方法的灵活运用都得到很好的锻炼和提高。

设计要求(学生用):实验六太阳能电池性能测试

实验目的。(1)学习太阳能电池基本原理。(2)掌握太阳能电池基本特性、测试方法及应用。

设计要求。(1)搭建太阳能电池性能测试装置。(2)测量太阳能电池基本性能参数。

教学方案(教师用):实验六太阳能电池性能测试。

简介:

1.搭建太阳能电池性能测试装置,并测量太阳能电池基本性能

测试装置设计电路如图1,用替代开关完成检流计和电流表及滑线变阻器和电阻箱的变换,实现测量太阳能电池基本性能:常数I0,;参数:短路电流ISC,开路电压UOC,最大输出功率Pmax,填充因子FF。补偿法测开路电压简单准确。程序处理数据使测量结果快捷准确。

2.以太阳能电池为基本部件,搭建小型实用装置太阳能电扇(教师演示作品)

用太阳能板带动小电扇转动。因为电扇转动时电流需求大,所以当电扇起动时用5号电池带动,然后换到电池板(光照)带动,则可以实现太阳能电池的应用。太阳能电扇组装巧妙,废旧部件利用经济实用,效果很好。

3.设计原理

太阳能电池能够吸收光的能量,并将所吸收的光子的能量转化为电能。在没有光照时,可将太阳能电池视为一个二极管,其正向偏压U与通过的电流I的关系为:

其中常数I0是二极管的反向饱和电流,n是理想二极管参数,理论值为1。K是玻尔兹曼常量,q为电子的电荷量,T为热力学温度。常数。

太阳能电池的基本技术参数除短路电流ISC和开路电压UOC外,还有最大输出功率Pmax和填充因子FF。最大输出功率Pmax也就是IU的最大值。填充因子FF定义为:

FF是代表太阳能电池性能优劣的一个重要参数。FF值越大,说明太阳能电池对光的利用率越高。

4.实验仪器与装置

电源、白炽灯、太阳能电池、遮光罩、万能电压表、万能电流表、电阻箱、滑线变阻器、捡流计、单刀(替代)开关若干。线路如图2。

5.测试方法

(1)在没有光源(把太阳能电池板遮住)的条件下,测量太阳能电池正向偏压时的1-U特性(直流偏压从0-6.0V)。1)把滑动变阻器调到最下端,合上a和b,合上e和f,合上A和B,则电路联通。调节滑动变阻器分压使电流表电流为5~50μA变化,分别测定电压的对应值。2)利用测得的正向偏压时1-U关系数据,画出1-U曲线并求出常数和I0的值。

(2)用白炽灯光照射太阳能板,测量太阳能电池的一些特性。光源到太阳能电池距离保持为20cm。1)本实验运用补偿法进行开路电压的测量。合上a和b,e和d,合上 B,合上A,测量开路电压。调节滑动变阻器分压,点接通检流计,使之指针指零,滑动变阻器分压与电池开路电压补偿,则可准确的测定开路电压,即为此时电压表的值。2)测量短路电流。合上b和c,e和f,合上B,断开A。把电阻箱调到0,此时电流表读书为短路电流。3)调节电阻箱,使电流和电压发生变化,做出I-U图像,并求出最大输出功率Pmax。4)通过公式,计算填充因子。

6.太阳能电扇

旧仪器部件组装:太阳能电池板,拆除所得废旧电脑小风扇(含电机),手工底座,导电管,连接插头(见图3,4)。

参考文献:

[1]教育部.关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见教高[Z].2005.

[2]毛杰健,王仁炎.物理实验教学的探讨[J].上饶师范学院学报,2005,25(3):42-44.

[3]郑鹤松.大学物理设计性实验的教改实践与思考[J].实验技术与管理,2004,21(5):101-107.

[4]周殿清.普通物理实验中综合性、设计性实验的开设[J].物理实验,2005,25(1):31-33.

[5]张锐波.大学物理实验项目的系统设计[J].大学物理实验,2003,16(2):84-86

(责任编辑:苏宇嵬)

注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文

作者:曹辉耕

设计性实验大学物理论文 篇3:

一种大学物理设计性实验教学模式探索

摘 要:本文分析了传统的大学物理实验教学模式存在的问题,针对性地提出了一种设计性大学物理实验教学模式,通过该教学模式的实施,能够激发学生学习大学物理实验的兴趣,同时促进了学生动手能力和创新能力的提高,将逐步实现应用型本科实验教学的改革和创新。

关键词:大学物理实验;设计性实验;教学模式

1 绪论

传统的大学物理实验教学过程分为三个环节,如图1。首先,教师给学生讲解实验原理、实验目的、实验仪器及实验步骤等内容。其次,教师集合学生,按照实验步骤给学生详细演示实验操作过程。最后,学生观察完实验操作步骤后,按照教师的演示步骤进行实验。由此可见,传统的教学模式主要是以教师为主体,学生为客体,实验课教学模式过于“理论化”,实验操作过程过于程序化,这种实验教学难以调动学生的积极性,抑制了学生的创新思维。另外,传统的大学物理实验课程验证性实验及经典物理实验内容偏多,设计性实验不足。这种知识体系下的实验教学,难以促进学生进一步深入学习的兴趣,也在一定程度上不能最大限度地提升学生的创新能力。因此,需要对传统的大学物理教学实验模式进行大胆创新,进一步提高课堂教学质量。

2 设计性实验教学模式

本文提出一种大学物理设计性实验教学模式[1]如图2。首先,教师提出设计实验[2]名称,班级学生进行分组,每组学生针对实验名称,并结合实验室现有的仪器,自己通过阅读论文,查阅资料,网上搜集数据等形式确定设计实验方案,并撰写实验方案报告。当所有分组的学生完成实验方案后,教师组织学生进行分组讨论。

图2 设计性实验教学模式

如果相关分组的同学实验方案[3]可行,则进入实验室,利用实验室现有的仪器,参考预先设计的实验方案,进行实验操作,完成实验后,进行实验数据处理。如果相关分组的同学实验方案不可行,则该组同学需要重新设计实验方案,待分组讨论合理后,方可进入实验室按照实验方案操作实验[4]。

等待所有组别同学完成实验且处理实验数据后,每个组做好整个实验进程的PPT,进行分组答辩。答辩过程中,任意同学可以进行答辩环节提问。待整个答辩流程结束后,教师根据学生的实验方案,实验操作及实验报告和答辩环节的综合表现给出最后的总评成绩。

3 设计性实验教学模式实例

例如测量定值电阻阻值的设计性实验教学中,学生先进行分组,分组后每个小组设计实验方案,通过收集学生设计的实验方案,汇总后有多种实验方案。

第一个小组学生提出用伏安法测定值电阻的阻值,学生设计了实验电路,先利用实验室现有的仪器连接好电路,设计好记录数据的表格,接着按照设计的实验步骤进行实验,每次实验记录电压表的示数和电流表的示数,多次测量多组数据。当学生测量完数据后,紧接着进行数据处理。这时授课教师给该组学生分配一项任务,讨论实验数据的处理方法,该组学生进行激烈讨论,提出的数据处理方法有列表法和作图法[5],经过授课教师的指导,该组学生选择了作图法进行数据处理,但作图法结合了计算机软件,使得处理数据更加快速、高效。

当该组学生完成电路设计及数据测量和数据处理步骤后,授课教师给学生提出几个问题,一是如果实验室只提供电流表而不提供电压表,如何测量未知电阻的阻值[6]。授课教师要求该组学生进一步讨论,最好能够设计出电路图。二是如果实验室只提供电压表而不提供电流表,如何测量未知电阻的阻值,授课教师引导学生进一步讨论。

第二个小组学生提出用直流电桥法测定值电阻的阻值。在用该方法测定值电阻时,第二小组的同学又提出两种方法。第一种按照设计的电路图连接好电路,电路中滑动变阻器用分压式连接,滑动触头两边对应的电阻记为R1和R2,电阻箱记为Rs,未知电阻记为Rx,检查电路无误后,设置不同的R1R2的数值,利用直接法的公式Rx=R1R2Rs计算未知电阻的阻值,最后将多个Rx的值求平均值,计算出待测电阻的阻值,紧接着交换未知电阻Rx和电阻箱Rs的值。第二种方法利用箱式电桥,连接好外围电源,外接电流表,在箱式电桥中设置R1R2的數值,利用直接法公式Rx=R1R2Rs计算待测电阻的阻值,共测三次。第二小组同学在用自己搭建好的电路测试未知电阻时,闭合开关后出现若干故障。比如电流表的指针未偏转,比如电流表的指针发生偏转,比如电源出现报警,这时授课教师不要急于为学生解决存在的问题,可以提示学生可能存在的原因,该让学生自己根据电路图及实物电路查找问题,这样锻炼了学生的动手实践能力,又提升了学生对电路的分析[7]能力。

当学生完成了整个实验的电路设计及电路连接和测量实验数据后,授课教师引导学生对实验电路中经常存在的故障及解决方法进行总结,并反思自主设计实验教学[8]过程中的教学方法。一是要注意电路中是否存在短路现象,当存在此现象时,应该立刻关闭电源,重新回归到实验的电路图,认真分析电路的串、并联方式及分析清楚电路中的结点,主要是要分析清楚电流的流向。二是要注意电路中是否存在断路现象,当存在此现象时,学生也应立即切断电源,认真分析电路图,检查电路连接,必要时利用欧姆表等仪器判断电路中具体位置是否存在断路现象。这个过程中,有小组学生提出利用欧姆表判断电路中具体的断路位置存在一定的困难,这时授课教师应该从最基本的理论讲起,给学生讲解该方法的原理,接着为学生亲自演示操作的方法,最后为学生设置一定的实际问题,让学生利用学到的原理及方法解决对应的实际问题。三是要注意连接电流表时电流表串联在电路中,而电压表要并联在电路中。四是要注意连接滑动变阻器时分清楚滑动变阻器的连接方式是分压式还是限流式,要熟悉滑动变阻器的分压式连接电路和限流式连接电路,大部分的学生对滑动变阻器的限流式连接比较清楚,但是对分压式连接不一定清楚明白,所以授课教师要将分析滑动变阻器的分压式连接作为重点内容,详细地为学生分析电流的流向,让学生能够熟练掌握滑动变阻器分压式的连接。四是要注意连接电路时要断开开关。在实验课的教学过程[9]中,授课教师发现有些学生连接电路时电源依然打开,这样在连接电路过程中存在一定的安全隐患。五是要在电路连接完成后,测量前要先估测一下所需要的电压表或电流表的量程,所选择的电压表或者电流表的量程不能过大或者过小。

第三个小组学生提出用欧姆表法测待测电阻的阻值。在进行这样的实验之前,授课教师应该让学生熟悉欧姆表测的内部简单的电路图。学生最好能够亲自绘制欧姆表内部的电路图。授课教师提醒学生在测量过程中,应该用好试触法。当学生用该方法测量完待测电阻的阻值后,授课教师引导学生总结使用欧姆表需要注意的一些问题,一是测量电阻的时候,每一次换挡都应该进行欧姆调零。二是测量时应该使指针尽可能在满刻度的中央附近。三是测量的时候被测电阻和电源以及被测电阻和其他的元件要断开。四是测量时不能用双手同时接触表笔。

第四个小组同学提出数字式欧姆表法。随着科技技术的不断创新,集成电路技术以及数字技术的不断创新和发展,实际的工程应用中已制成各种各样的新型的电阻测量仪器。数字式欧姆表是将电阻变换成电压,接着用模数转换式电压表测定电压的数值,最后从电压来确定待测电阻的数值。该组同学设计的实验方案是合理的,但授课教师提醒学生设计实验方案时应考虑实验室现有的条件及已有的仪器。

第五个小组学生设计了利用等效替代法测量未知电阻的阻值。授课教师要求学生独立设计电路,学生设计了电路图,同时,教师要求学生设计好详细的实验步骤,提出实验过程[10]中需要注意的问题,并设计好实验的表格。学生设计完电路后,教师详细检查学生设计的电路图,确保设计的电路无误后,教师要求学生按照设计的电路图连接实物电路,并且按照设计的实验步骤进行实验。

4 设计性实验教学模式效果反馈

在平时的教学过程中,选取三个班级采用传统的大学物理实验教学方法[11],选取另外的三个班级采用设计性实验教学模式[12],经过一学期的教学过程,对授课学生进行问卷调查,学生对设计性实验教学模式反馈如下,一是该教学模式提升了自身的学习兴趣,更有动力去探索未知的问题,二是从被动地接受知识转化为主动地、自觉地吸收知识,三是学生通过查阅大量资料,无论是阅读小论文,还是网上查阅相关文献、新闻,都无形中增强了学生查阅书刊资料的能力,四是学生在设计实验过程中能够积极分工,明确各自责任,在实验过程中也能够进行互相协作,增强了学生的团队合作能力,五是学生能够积极准备实验器材,当在实验过程中遇到困难时,能够独立思考,尽自己最大努力解决实验设计中存在的一些问题,同时也能够积极处理实验过程中遇到的某些问题。统计了学生对两种教学模式的兴趣程度,其中,学生对设计性实验教学模式[13]的感兴趣程度为96.5%,而对传统的实验教学模式感兴趣程度为80.10%。

开展设计性实验教学模式以后,授课教师对教学过程积极反思,有以下体会,一是教师需要进一步更新教育理念,始终要以培养创新型人才为根本宗旨,突出学习过程中实践的重要性,积极引导学生改变学习理念及实验方式,让学生学会在合作中学习,积极促进学生自主学习的能力。二是作为教师要与时俱进,教师要不断学习对应学科领域最前沿的知识,不断更新自身的知识体系,能够整理自己的知识库和素材库,充分了解实验室的各种教学资源和各种仪器,能够积极将理论知识应用于实践,科学地、合理地处理教学过程中遇到的各种问题,不断增强自身处理各种仪器故障的能力,能够熟练掌握各种仪器的操作,能够处理学生在实验过程中遇到的一些常见的问题。三是教师在教学过程中要积极申报相应的研究课题,通过一定的课题的研究,进一步总结教学模式及教学经验,提高教师的教学能力。总之,通过设计性实验教学模式的开展,教师的综合素质有了一定的提升。

学期末对两种教学模式对应的教学班的成绩进行分析,分别从课程优秀率、课程平均分、不及格率及学生评教等级进行分析,如下表所示。

5 结论

综合以上的分析和研究成果,结果表明大学物理实验教学中采用设计性实验教学模式,能够在一定程度上激发学生学习大学物理的兴趣,不仅增强了学生的逻辑思维能力,而且促进了学生独立创新的能力,能够适应应用型本科院校实验教学的要求,更符合“新工科”人才发展的方向。

参考文献:

[1]何仲,康小平,赵鲁梅,等.大学物理创新实验實训研究与实践[J].科技教育,2018,11:149.

[2]徐玮婧,刘婷,杨骏骏,等.大学物理实验的混合式教学应用初探[J].物理实验,2018,12(38):9293.

[3]黄凯,曹进,常峰.大学物理实验教学酌思考[J].内江科技,2019,1:106.

[4]林二妹.大学物理实验教学改革的研究与实践[J].装备制造技术,2018,11:217218.

[5]彭柯铭,陈健,尹志新,等.大学物理实验培养动手能力的探讨[J].教育教学论坛,2018,1:277278.

[6]陈鹏,杨阳,冯学超,等.数字电表原理及万用表设计实验教学模式探讨[J].物理与工程,2017,3(27):2527.

[7]郭艳蕊,严慧羽,郝清海,等.现代工程教育背景下大学物理实验的教学探索[J].科技创新导报,2018,35:160161.

[8]刘军华,喻霞,肖楚.新工科背景下实施大学物理实验混合式教学的探讨[J].教育教学,2018,11:58.

[9]辛萍.应用型本科院校的物理实验教学新模式研究[J].科技展望,2017,3:196.

[10]张昉.应用型高校大学物理实验课程教学改革之我见[J].天中学刊,2018,6(33):156.

[11]刘艳,陈仁安.应用型人才培养模式下大学物理实验教学改革[J].阴山学刊,2018,2(32):144.

[12]崔秀花,高蕊,徐继微,等.有效衔接基础性实验与设计性实验的探究[J].大学物理实验,2017,5(30):87.

[13]杨迪,孙丽媛,周永军,等.在大学物理实验课程中创新人才培养的研究与实践[J].大学物理实验,2017,6(30):139141.

作者简介:赵朝军(1986— ),男,汉族,陕西陇县人,硕士,讲师,研究方向:大学物理实验教学方法。

作者:赵朝军 韩娟 邱文旭 智春艳 刘金秋

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