杨氏模量实验报告(推荐8篇)
- 报告
- 2023-10-03 14:18:13
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杨氏模量实验报告 第1篇
[关键词]物理实验 应用型高校 问题
物理实验是教育部规定唯一单独面向理工科各专业学生开设的基础课程。物理实验不但能够使学生掌握实验知识,训练学生实验技能,还能够培养学生刻苦钻研、主动探索的精神,实事求是、严肃认真的科学态度,爱护公共财产的道德品质,遵守操作规程、注重安全的科学习惯等,同时,也能为各专业实验课的学习打下良好的基础。因此,物理实验课对于应用型高校而言非常重要,但随着科技日新月异地发展以及当代大学生的新特点,应用型高校的物理实验课也出现了一些新的问题。笔者经过多年的教学研究,分析了应用型高校物理实验课存在的若干问题,并提出了解决办法,希望能够为物理实验的改革提供经验。
一、应用型高校物理实验课中出现的问题
(一)传统的课程系统适应不了科技的发展和工程实践的需要
从教学体系上看,以力、热、光、电的形式来安排实验课已经适应不了多学科交叉发展的形势;从实验内容上看,一些验证性的、纯理论性的、与工程实践无关的实验课程依然在教授;从教师队伍上看,教师知识更新速度较慢,教师对教学改革、教学设计等方面的科研能力不高,教师对与专业相关的工程实践需要不甚了解,这些都造成现有的课程系统不能及时升级,使其远落后于科技发展的速度。
(二)学生对物理实验不够重视
由于学生意识不到物理实验的作用,学习又带有功利性质,因此,对物理实验课就没有像专业课那样重视。不少学生认为物理实验课就是在重复前人和书本的内容,验证已学过的理论知识,因此对实验马马虎虎、敷衍了事。课前不预习,课堂上按部就班地遵照教科书进行实验操作,不做思考。操作过程中遇到问题马上询问老师,而不是自己先自行判断分析,同学之间互相比照数据,对物理实验的不够重视表现在另一方面就是不认真完成实验报告。例如,对学生的基本信息,像姓名、班级、学号、实验日期等填写不完整;预习报告字迹不工整,内容完全照搬教材,数据处理不够规范等。一项实验成果通常是以实验报告的形式体现出来的,而实验报告的不认真完成却从侧面反映出学生对物理实验的不重视心态。
(三)学生理论知识掌握不牢,缺少做物理实验的意愿
这里的理论知识掌握不牢是指:一是学生在进入大学前的物理理论知识掌握不牢,二是指进入大学后学习的普通物理理论知识掌握不牢。而很多物理实验是以一定的物理理论知识为背景的。例如,“拉伸法测量金属丝的杨氏模量”实验是以杨氏模量这个概念为背景,学生如果不理解杨氏模量的知识,就无法很好完成这些实验,也就不可能有更深刻的认识。
由于自中学起,物理就给学生留下了难学的印象,加上基础薄弱,因此对物理感兴趣的学生少之又少,而学生对物理实验的接触机会又很少,使得学生不自觉地将对物理理论的印象转移到了物理实验上,认为物理实验也是很难学的。这种畏难情绪造成了学生还未学习物理实验课程就缺少了做物理实验的意愿。
二、针对以上在应用型高校物理实验出现的问题,提出了以下的解决办法
(一)加强对学生、专业、学校、科技、工程实践等方面的了解,不断提高教师教学、科研的针对性
第一,要了解学生的知识背景、日常行为表现等方面,要了解现在学生的心理、生理特点;第二,要对各专业进行调研,要了解各专业之中都有哪些方面渗透着物理知识;第三,要关注当今科技的发展,尤其是那些即将应用到实践的高新科技;第四,要关注国内外各高校物理实验的发展,掌握物理实验教学的趋势;最后,要通过参加教师培训、学术交流会议等开阔眼界、提高自己。
(二)精心设计实验课程体系
改变原有的教学体系,将物理实验划分成“基础性实验”“综合与设计实验”“实践与创新实验”三个平台,使得学生的学习能够由浅入深,由被动到主动、由重复前人实验到自己设计实验、由单纯地做物理实验到将物理知识应用到工程实践。这种课程体系不但适应了学生的自然发展规律,同时也有利于将其他学科的知识引入物理实验课,适应了多学科交叉发展的趋势。
(三)加强对教材内容、实验教学方式的改革
杨氏模量实验报告 第2篇
关键词:大学物理实验;探索;创新
一、对大学物理实验课程教学现状的分析与反思
二、国内外大学物理实验教学的比较
在国内传统的大学物理实验教学中,实验课程的开展往往是教师根据实验教材在实验室里详细讲解实验原理和实验步骤,学生则照搬教师的讲解进行实验,很多情况下,学生做完实验后对诸如实验步骤为何这样确定、实验方法的依据何在等问题不甚明了。真正的实验课程需要学生主动参与,包括主动寻求实验原理和方法、设计实验步骤、对实验数据进行处理与反思,而这方面国内大学物理实验教学却较少要求。在欧美发达国家,实验教学理论可以认为是一种合作学习理论,普通物理实验是一种探究式实验。大学物理实验教学和大学物理课堂教学一般都是整合在大学物理课程之中的。如在MIT普通物理学课程中,学生按照3人一组进行分组,以学生自主学习为主,教师讲解理论知识并指导学生实验。
三、对大学物理实验课程教学的探索
1、与时俱进,转变教师教学理念
虽然高校实验教学改革的呼声已过多年,但传统的“模仿式”教学模式依然根深蒂固,实验教师的教学理念并没有发生实质性的改变。教师苦口婆心地详细讲解实验原理、步骤、操作的方法和注意事项,学生盲目效仿,完全失去独立思维的真正支配权,更无创新能力可谈。时代在发展,科技在突飞猛进,教师必须具有强烈的责任和使命感,高瞻远瞩,更新教学理念,不仅要让学生受到严格的、系统的实验技能训练,掌握科学实验的基本知识、方法和技巧,更要通过学生理论联系实际解决实际问题的过程,培养学生的科学思维能力和创新能力,也只有在富有时代性的理念导引下,才能不断研究、探索、改革、创新实验的教学,培养出社会需要的高素质人才,否则理念不改变而大谈改革与创新,那只是一场空话。
2、加大新科技实验设备的投入,更新陈旧实验内容
随着新技术的出现,有些实验设备和实验内容明显与时代脱节,不能满足时代对学生素质培养的需求,此时教师必须果断决策,用新技术设备替换陈旧设备仪器,同时更新相应实验的内容。如通过开尔文双电桥电路,将电阻应变式传感器应用到测量金属丝杨氏模量的实验中,通过测量金属丝电阻的办法,测量金属丝杨氏模量,此方法不仅克服了传统光杠杆放大原理测量杨氏模量存在的系统误差,还减少了测量的直接数据,克服了传递误差,提高了实验的精确度,同时又把当前应用较广的传感器新技术应于实验,拉近了学生与社会应用新技术的距离,有助于培养学生的良好科学素质。
3、拓展实验环境和实验内容,变单一为多元化
杨氏模量实验报告 第3篇
关键词:大学物理实验;成绩评定方式
高校大部分理工科专业开设了“大学物理”课,“大学物理实验”是与之对应的公共基础性实践课。“大学物理实验”培养目标是:培养学生的基本技能和独立思考能力,使他们学会分析问题与解决问题,将知识应用于实践,提高创新能力[1]。由于“大学物理实验”的环节比较多,每个学期都涉及不同专业的众多学生,具有很大的主观性,因此难以用统一的标准评定学生的成绩。各个学校采取的考核方式不一,常用的考核方式有平时实验考核、笔试考核、实验操作考核、多元化考核[2]、平时成绩+理论考试+操作考试[3]、平时实验的考核+期中实验基本操作考核+期末考核[4]、考核多元化[5]和阶段化的考核方式[6]等。不同考核方式存在部分相似性,又不完全相同,各有利弊。笔者鉴借这些考核方式,结合多年的实践教学经验和考核经验,探索提出个人认为适合本校的一种成绩评定方式。
1现行考核模式存在的不足
我校一向重视大学物理实验教学工作,为了保障教学效果,促进教学工作,达到教学目标,尽可能高质量实现人才培养目标,团结一致,努力探索和改进教学模式、教学方法及实验考核模式。关于实验考核模式,最初我校通过平时实验成绩和期末考试成绩综合评定学生的《大学物理实验》成绩,但在期末考试中呈现诸多弊端。最终决定注重学生的实验过程,进行了相应的实验教学改革,其一,对实验项目教学任务的承担老师和指导方式进行调整。原来一个老师基本上承担一个行政班级的两个实验项目,并在两个相邻的实验室交错同批次指导两个实验项目,由于指导老师无法同时出现在两个不同的实验室,导致在指导老师不在本实验室的情况下,出现了很大比例的学生抄袭实验数据或根据他人的数据伪造实验数据的现象,但由于老师不在场不能及时发现这些现象,导致部分学生做完了实验还不知道怎么使用这些基本的实验仪器的现象,甚至老师觉得实验数据可疑的情况下,由于没有证据,导致在学生面前显得很被动,起不到培养学生动手能力、分析和解决问题的能力的目的,甚至连最起码的诚信教育也达不到。也不能合理的评价学生的实验过程。
因此,后来调整为一个老师只承担一个行政班级的一个实验项目,相应的同一时段一个老师只指导一组学生的实验,这样一来,指导老师能有效督促学生的实验过程,也能及时发现学生实验过程出现的问题,有效解决了部分问题。其二,实验成绩评定方式由原来的平时成绩+期末成绩的综合评价调整为平时成绩的综合评定方式。由于注重学生实验过程,对于每个实验的成绩又由实验过程成绩(占40%)和实验报告成绩(占60%)两部分综合评价给出。上述这种实验教学组织方式和成绩评定方式,在一定意义上讲有利于培养学生的基本技能和独立。但也存在一定问题,如:有学生反映“谁谁抄了他(或她)的实验报告,但最终成绩比他(或她)高”,也有人反映“谁谁平时不认真做实验,但得到了比较好的实验成绩”等。究其原因,由于指导老师无法督促实验报告撰写过程,出现了部分抄袭的现象,这部分学生往往抄袭成绩比较好学生的实验报告,而实验报告成绩占的比例又比较大,因此出现了学生所反映的这些现象,造成成绩评定的不客观性和不公平性,助长了部分学生的惰性,也打击了部分学生的学习积极性。为了进一步落实教学目标和人才培养目标,笔者探索和改革《大学物理实验》成绩评定方式,提出由平时成绩(占40%)、期末考试成绩(占30%)和自主实践考核成绩(占30%)综合评价的成绩评定方式。下述对该评定方式进行了详细的介绍。
2平时成绩、期末考试成绩和自主实践成绩综合评定的成绩评定方式
平时成绩的评定
以我校2015年下学期对某个专业16学时的“大学物理实验(1)”为例说明平时成绩的评定方式。16学时开设5个实验项目,分别为:示波器的使用、电子元器件的判别与测量、在气垫导轨上验证动量守恒定律、光的等厚干涉现象的观测和杨氏模量的测定(伸长法)。分别由5个不同的老师承担,对每个实验基本做到了1学生1小组独立完成实验,每大组学生不超过15个学生。对单个实验,指导老师从学生预习情况(占10%)、基本的动手能力(占30%)、独立思考及解决问题的能力(占30%)、实验数据的准确程度(占20%)和完成实验之后整理仪器及搞实验室环境卫生的情况(占10%)给出实验的过程成绩,该成绩在学生结束实验时给出;指导老师再综合学生对实验原理的理解程度、实验数据处理的方法及结果的准确程度、分析问题的透彻程度和实验报告的完整性几个角度给出实验报告成绩;综合实验的过程成绩(占60%)和实验报告成绩(占40%),5位指导老师各自给出所承担实验项目的成绩;根据5个实验项目的难易程度和数据处理的复杂程度,综合评定给出实验的平时成绩。本文所举的上述5个实验项目中,“光的等厚干涉现象的观测”和“杨氏模量的测定(伸长法)”无论是仪器的调整还是具体的测量操作都具有一定的难度(特别是“光的等厚干涉现象的观测”的测量过程中视觉很疲劳),数据处理也比另外3个实验项目复杂,可以说这两个实验项目基本上起到了从全方位培养学生的各种能力,认为可以给这两个实验项目设置相对较高的平时成绩比例,基于此,设置上述各个实验项目成绩所占平时成绩的比例依次为:15%、15%、20%、25%和25%。
期末考试成绩的评定
目前,我校每上半年和下半年大概各有1000多学生和400多学生陆续进实验室做大学物理实验,一般情况下每个实验项目只能同时接纳15个学生实验,因此难以在短期内公平公正的进行操作考试;其次,我校很注重实验过程,在各个实验过程对每个实验给出了基本合理的过程成绩。因此,实验的期末考试仍然以理论考试为准,主要考核学生对已做实验相关理论知识的理解情况和数据处理的能力,在考试中统一给某一个实验的测量数据,让学生处理实验数据,进行数据分析。由于理论考试不能很好地体现实验课程的教学目标和人才培养目标,所以期末考试成绩不应占过高的比例,笔者认为期末考试成绩占总成绩的30%比较合理。
自主实践考核
为了能够更好地实现教学目标和专业培养目标,提出增加自主实践考核的思想,具体方案是:首先,由每个班的理论课老师给学生介绍实验室的基本条件和现有的实验仪器;然后,实验室统一开放两周时间,在这两周内学生通过查询文献资料或书籍资料,自行确定实验项目,自行设计实验方案,到实验室独立完成实验。自拟的实验项目可以是再现某一物理现象或测量某一物理量,在现有的实验条件不能满足学生设计方案需求的情况下,允许及鼓励学生做仿真实验;最后,学生通过撰写科技报告,论述自己实验项目的实验原理及设计方案,并对自己的测量数据进行数据分析和处理,对自己的实验进行合理评价,给出结果。该过程的每个环节都由学生独立完成,要求每学生1个实验项目,俩俩之间不能有相同的情况,并且不能选本学期开设过的实验项目。有利于培养学生的独立思考问题的能力、分析及解决问题的能力、基本动手能力、理论联系实践的能力及创新能力等,能全方位考核学生,能有效体现出学生之间的差距,能让老师更好地了解学生的差异,以便因材施教,有效促进教学效果,可以说是最高层次的考核方式,但由于《大学物理实验》本身是基础性实践课,照顾大多数学生的基本技能和基本的思考问题及解决问题的能力,因此其成绩在总成绩中所占的比例不应过高,基于此,认为占总成绩的30%比较合理。
3结束语
教学过程是教学目标的具体实施过程,而学生成绩的评定则是对学生对知识及技能掌握程度的评价,也是对教学效果的总结,合理的考核模式和成绩评定方式能有效激发学生的学习兴趣,激励学生的主动求知欲望,促进教学活动。本文的考核模式和成绩评定方式侧重学生的学习过程,对学习过程给予更多肯定的评价,力争客观、公平公正的评价学生的学习,给出合理的成绩。
参考文献:
[1]李海金,刘义,_斌,等.大学物理实验培养大学生独立思考能力的探索与实践[J].大学物理实验,2012,25(1):75-77.
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[3]朱红,王伟,原所佳.大学物理实验课程考核方式的探索和实践[J].实验科学与技术,2011,9(4):108-111.
[4]徐雅琴,白靖文,徐宝荣.多元化化学实验考核体系的构建[J].中国电力教育,2012(28):110-111.
[5]张春平,初建崇,胡慧.大学物理实验多元化考核方式的探索[J].实验技术与管理,2015,32(4):223-225.
[6]武小琴,姚晓玲,陈俊斌,等.大学物理实验阶段化的考核方式研究[J].物理与工程,2015,25(2):66-70.
杨氏模量实验报告 第4篇
关键词:大学物理实验;教学改革;模块化
大学物理实验是高等院校理工科学生必修的一门基础课程,是对大学生进行科学训练的重要课程之一。近年来在模块化教育观念引导下,我校普通物理实验得到了很大的发展,实验教学体系、实验教学内容和教学手段、实验教学运行模式以及实验考核等方面呈现出一些新的动态,概述如下。
1.新的实验体系
新的实验课程体系以传授知识为基础,以提高学生的素质为核心,以能力培养为重点,打破了原普通物理实验课力、热、电、光部分相互独立的模式,循序渐进分阶段安排实验,每个阶段涵盖力、热、电、光各一定数量的实验项目,分预习、基本训练、提高、深入和设计实验等五个阶段进行实验循环,对每个阶段的训练都有明确的目标和要求。
除基础实验必修课外(主要在大学一年级第二学期开设),还开设_设计性物理实验_选修课(主要在大学二年级第一学期开设)。该实验是在教师指导下,以课题形式进行,课题具有实践性、设计性、综合性和研究性。设计性实验大多是将传感器、计算机应用于物理实验。在课题进行的过程中,教师鼓励学生充分发挥主动性,独立进行设计和研究,极大地激发了学生学习兴趣,增强了实践能力和创新能力。我校对数理系、电子系、化工系、生物系、建工系、计算机系六个系20个专业的学生开设物理实验课程。可以开设的实验项目达35个,学期初通过与各个专业的老师进行沟通,根据不同专业要求开设不同实验,所开实验能促进学生对本专业的进一步学习,加大了实验教师工作量。
2.新的实验内容
过去的大学基础物理实验教材基本上是各自为阵,不少学校采取讲义的形式,这些无疑与二十一世纪的发展是不适宜的。新的教材体系有三大特点:(1)实验误差分析和处理新思想以及先进的数据处理软件(Matlab、Oringin等)贯穿每一个实验项目中;(2)近代物理、综合及应用性实验中融进一些现代物理思想与实验思维方法,以增加学生的知识密度拓宽思路;(3)设计性实验占一定的比例,这部分只提出实验原则、思想和要求,让学生自己思考具体原理(公式)、实验方案,这样做有利于学生综合能力和创新意识的训练。实验内容涵盖力学、热学,电学、光学、原子物理学的内容,与我校的模块化改革相配套,具体实验模块(分四大模块)如下:预备性知识模块、预备性实验模块、基础性实验模块、创新性实验模块。大学物理理论教学教师也参与到物理实验的教学工作中,促进了大学物理理论模块和物理实验模块的融合。
3.新的实验运行模式
每个班级分a、b、c、d四组,每一组一般有20人左右,一人一台套,每个老师同时指导20个学生,有利于及时掌握每个学生的实验操作情况。同一时间段内(例如三个学时)四组学生对应做A、B、C、D四个实验,然后交换实验项目,循环次数提高。对于实验场地有限,实验仪器欠缺的高校,少台套大循环可以有效解决教学资源短缺的问题。实验室的开放时间就必须相应增加,全天开放实验室。国内很多高校实验课也达到了一定的开放性,从时间上(全天开放或者分时段开放),空间上开放所有实验室以及实验项目(不同专业的学生可以选择不同的实验)。
4.新的实验教学手段
计算机技术已广泛应用在普通物理实验教学和管理上,主要体现在以下几个方面:
A、采集处理数据-计算机采集处理实验数据的方法目前已用于定性、定量的研究之中,它不仅适合电压信号的采集处理,同时还适合非电压信号的采集处理,利用计算机运算速度快的特点,结合先进的数据处理软件和数学方法(最小二乘法、逐差法等), 能快速进行平均值、误差以及不确定度的计算。
杨氏模量实验报告 第5篇
关键词 大学物理 实验 教学 教师
中图分类号:G451 文献标识码:A
On the Role of Teachers in College Physics Experiment Teaching
QIN Yueting
(Tianjin University of Science & Technology, Tianjin 300457)
Abstract In this paper, teaching college physics experiment course appeared in many problems, analyze the role of the role of teachers in the experimental teaching, and put forward a series of practical teaching reform proposals.
Key words college physics; experiment; teaching; teacher
大学物理实验是各高校理工类本科专业开设的一门必修课。在《理工科类大学物理实验课程教学基本要求(2008年版)》中指出物理实验课是高等学校理工科类专业对学生进行科学实验基本训练的必修基础课程,是本科生接受系统实验方法和实验技能训练的开端,在人才培养中具有其他课程不可替代的重要作用。①通过对大学物理实验课程的学习,使学生接受到必要的实验技能的训练,为学生学习专业知识以及从事工程技术工作和科学研究工作打下良好的基础。②
1 问题的提出
目前,我校大学物理实验课的教学现状主要靠教师讲授进行教学,在实验教学环节中都是教师将该次实验课的实验原理、方法和步骤先一一讲解清楚并进行演示,同学们再动手操作。这基本就是把老师讲的内容像复印机一样自己复制一遍。即使这样,还是有一部分学生因为没有认真听,而导致不会操作。学生普遍表现出懒散、应付、听课不够认真、互相抄袭数据、抄袭报告等学习态度不端正的现象。
这种现象的出现一方面说明学生对大学物理实验这门课程不够重视,认识不到大学物理实验的重要性;而另一方面更重要地而根本地反映出学生对大学物理实验这门课没有兴趣、没有积极性。
针对这种现象迫使我们任课教师不得不认真思考:实验课的教学中谁是主体?实验课中教师的作用是什么?如何能上好一门实验课?教师应如何去激发学生对大学物理实验课的兴趣,使学生能够主动地学习等一系列问题。
2 实验教师的角色
对于大学物理实验课,这种重点培养学生动手能力和操作实践能力的课程,老师在授课过程中还需要这种“抱着学生走”的教学方式吗?高尔基曾说过,“如果学习只在模仿,那么我们就不会有科学,就不会有技术。”因此过多的讲授不但会使学生觉得迷茫而不知所措,也会使学生失去思考的时间和机会。
实验课中要首先摆正教师与学生的主角与配角的关系。实验课中的主角是学生,而教师此时的作用就是辅助学生在有限的时间内顺利地完成实验,是配角。教师的任务不仅是讲授知识,更重要的是激发学生学习的兴趣,培养学生的创新意识,使学生主动去学习,热爱学习,从而学会学习。现代教育理论认为:教学的真正含义是变“学会”为“会学”,即所谓“授人以鱼,不如授之以渔”。只有当学生主动去学、爱学、会学,才会端正学习态度,这才是教育的核心任务。
3 教学改革措施
(1)教师只是实验教学活动的配角,即教师要敢于放手,可以不讲的内容就不讲,如实验的操作步骤,教材上通常都很详细地讲解了,学生通过看书能看懂的,就可以不讲,放手让学生自己去弄明白。能少讲的就少讲,只讲需要强调的、重要的实验方法及注意事项。蔡元培先生说过:“我们教书,并不是像注水入瓶一样,注满了就算完事。最要是引起学生的读书兴味。做教员的,不可一字一句地都讲给学生听,最好使学生自己去研究,教员不讲也可以,等到学生实在不能用自己的力量去了解功课时,才去帮助他”。③比如,在等厚干涉测量曲率半径的过程中,教师仅需强调什么是空程差?如何消除空程差?就可以让学生独立地去完成实验。当然,这里需要根据具体的实验项目的难易程度来确定实验的讲解程度,切不可一概而论。
通过这几年实际的教学经历发现,学生独立完成实验的能力很强,基本上没有不会做或做不完的现象发生。因此,大可不必每个实验都事无巨细地讲解整个实验。
(2)古人强调“善诱者,善导”,教师的作用是引导。教师应正确地引导学生去思考,引导学生如何去思考,如何去解决问题。苏格拉底说“最有效的教育方法:不是告诉他们答案,而是向他们提问”。④“问题”可以促使学生积极主动地进行思考,可以充分而有效地调动学生学习的积极性。通过向学生提问,使学生学会如何去思考,去解决问题。对于大学物理实验这种基础性实验课程,可在开始的几个实验项目中由教师针对实验项目去提出一系列基本的关于实验思想的问题,并把问题提得详细一些,在让学生有针对性地去看书和学习的同时,教会学生如何去思考,如实验的直接测量量和间接测量量是什么,各直接测量量怎么测,间接测量量怎么得到,各实验仪器怎么使用,有效数字怎么选取,仪器精度是多少,各直接测量量中不确定度怎么得出,其中B类不确定度是怎么估计的,在需要作图的数据处理中如何标度等等。尽量把实验方法、技巧和思路等教学重点内容,通过“问题”的方式,贯穿于整个实验中,让学生既能够跟随教师的步骤,又有时间独立地、有方法地、深入地思考问题,在问题中学会自主地、有目的地看书,同时在与教师的讨论中得到解决方法和答案。
经过这样的几次教学过程后,学生自己就知道应该如何提出问题、思考问题。只有会提问题,才能想办法解决问题,才能使学生的实验能力和科学思考问题的能力得到充分的培养和锻炼,才能使学生更加积极地、主动地、有效地学习,从而激发学生学习的兴趣。
(3)形成分组讨论的学习模式。在实验课中,可以根据具体实验的项目,有选择地进行分组式的学习方式。在学生进行实验前,可先让学生自由组合成几组,形成分组讨论的学习模式,增强学生的团队意识。让学生通过互相合作和讨论,掌握实验的内容,实验原理和实验方法,并能够共同解决实验中的问题,顺利地完成实验内容。通过小组讨论式的教学模式,可以使学生懂得团队的整体能力要大于各成员个人能力之和,为学生以后更好地在集体中工作打下基础。
(4)答疑解惑是教师承担的重要任务。古人云:“师者,所以传道授业解惑也”。在实验课中由于其特殊的教学方式,每人使用一组实验仪器,独立地操作完成实验,而各个仪器的工作状态又不尽相同,因此每位学生可能会遇到不同的问题。所以,在实验课结束前给学生留出约10分钟或者固定安排某段时间用于解答学生的疑惑,集中处理学生关于本次实验中没有理解透彻的实验方法、实验原理等各种问题。这里应允许学生们提出各种各样的问题,教师应鼓励学生积极主动地思考,并提出问题。如果有时间还可以跟学生们一起进行更深入的讨论和研究。这样既可以“解惑”,又可以加深学生对所学知识的理解,感受到物理实验课的乐趣,从而体会到实验课的重要意义。
(5)开拓学生思路,拓展学生思维。①针对实验中相关的知识和实验方法,可联系几个实验进行对比性分析,如用钢丝伸长测杨氏模量和用悬丝耦合共振测量杨氏模量进行对比分析;刚体定轴转动中转动惯量的测量实验和三线摆测量转动惯量的对比分析等等;②根据实验内容联系实际问题,进行一些拓展性的思维训练,如在讲解惠斯通电桥测电阻时可以问问学生,如果桥式电路处于非平衡时如何去应用呢?常用的电阻测量方法有哪些呢?等;③利用背景反思式教学模式,启迪学生对物理实验进行全方位多角度的反思,使学生的科学思维进行全面训练,如密立根油滴实验⑤等。
(6)培养学生科学严谨的科研作风。物理学是一门实验科学,通过对观察实验现象的分析、抽象和概括,总结规律,从而揭示物质运动和变化的客观规律,同时应用于实践去检验。因此,客观的实验结果是构成严谨的物理学的基础。
在实验中,教师经常遇到学生擅自涂改数据的现象,产生这一现象的根本原因是学生担心一些不理想的数据或者不符合规律的数据,会影响其实验成绩。因此,遇到这样的问题,首先应使学生正确地认识到客观实验结果的重要性;其次,应使学生明白,不是所有的实验都能够跟我们预想的一样,要正确地对待这些偏差较大的实验数据,其具体处理方法是先检查实验操作中是否有某些环节没有做到位,或者仪器没有调整到位。在排除第一种原因以后,应思考产生数据偏差较大的根本原因,比如,在钢丝的杨氏模量的测量中,经常会有学生测量钢丝的伸长量的偏差较大,这时应该引导学生去思考,为什么会有这样的结果。
还有一种常见的问题是学生在处理数据时发现相对不确定度较大,这时应及时提示学生去思考为什么相对不确定度这么大,是哪一个物理量的测量不准确而导致这样的结果,以后的实验中应该如何避免这类的问题产生。这里如果教师不及时加以提醒,学生往往遇到这种情况会表现出不知所措,有的学生涂改数据,有的则置之不理。
这个环节教师的重要作用是要告诉学生,如果能够将问题进行透彻的分析,你的收获会远大于简单地去完成实验内容。如果学生能够通过教师的引导而找到关键的问题,这会让学生受益匪浅的。
(7)实验教师应加强对实验操作环节的考核。在这方面我们可以根据学校对该课程的要求,借鉴国外实验课对学生的考核办法,⑥提高对实验过程的考核比重。实验本身不仅仅是测量某些物理量的数值,更重要的是通过实验课程的学习使学生会做实验,会分析实验结果。因此,在实验成绩的考核方面,不能只凭实验报告书写的情况、实验测量数据及数据处理的结果来评定学生在一个完整实验项目中学习的情况。教师应综合、全面地评价学生实验能力,这包括对实验的前期准备情况、课堂实验操作情况、严谨的科学作风及实验思维等方面。通过加强实验操作过程的考核,使学生重视学习的过程,激励学生认真地进行实验课学习。
4 结论
教学的主体是学生,教师在教学过程中的作用就是要充分地调动学生的主动性、能动性和创造性。在大学物理实验课程中,当学生学会自主地学习时,学生自然就会懂得大学物理实验课不是一个走过场的课程,而是非常重要的课程。学生通过对大学物理实验的学习,既可以掌握系统而全面的实验方法和实验技能,又能够学会实验的思维、技巧和思考问题的方法,同时锻炼逻辑思维能力,并为后续理工类实验课程的学习和工作打下坚实的基础。
① 张广斌,李香莲等.各理工课类高校实施大学物理实验课程教学基本要求(2008年版)的必要性[J].物理与工程,2010(3):1-2.
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③ 蔡元培全集(第四卷)[M].杭州:浙江教育出版社,1997.
④ 令婧.苏格拉底教育理念的现代性反思[J].内蒙古电大学刊,2011(3):59-62.
⑤ 解光亮,董有尔等.背景反思模式在密立根油滴实验中的应用[J].实验技术与管理,2011(12):56-58.
杨氏模量实验报告 第6篇
文章阐述了普通物理实验的考核内容,分析了考核方式改革的必要性,介绍了我校普通物理实验考核方式改革的实施情况。实践表明:改革后的考核方式有利于提高学生的创新意识、实验思维能力、科学实验能力等综合能力。
关键词:
普通物理实验考核;创新;改革
1普通物理实验考核的基本内容
与其它课程一样,普通物理实验课程的考核方式应从教和学两个方面来进行考查。对学生而言,应考查学生的个体发展是否达到预定的教育目标。具体来讲,应考查以下几方面的能力。1.学生是否掌握了物理实验的基础理论知识、基本方法和基本实验技能。包括根据实验仪器的规格正确记录有效数字、实验误差的基本理论、不确定度,相关实验的数据处理方法,如在杨氏模量实验的逐差法(作图法)、自由落体法测重力加速度实验的最小二乘法等,并会用这些理论分析实验结果、设计简单实验。2.是否会正确使用与相关的基本仪器、设备。比如会调杨氏模量实验的直尺望远镜,能熟练掌握物理天平的正确的使用方法和注意事项。3.是否具备了完成物理实验的基本的科学素养、实验技能。包括实验前的预习是否充分,实验原理是否理解,实验操作是否规范、读数是否正确,数据处理、实验分析是否正确、合理等,是否具有严谨求实的科学态度,以及根据要求独立完成准备、设计和初步的分析实验能力,是否具备初步的实验科学思维、敢于探索的创新精神、理论联系实际的能力。4.从实验过程的情感态度看,是否具有良好的实验习惯、遵守纪律和爱护公共财产、保持实验场所干净整洁的优良品德。
2普通物理实验考核改革的必要性
虽说实验在培养学生的综合素质方面有重要作用,但我国从中学到大学,实验考核一直是个薄弱环节。在中学,几乎所有考试都采用笔试这种单一的考核方式,只有少数的竞赛有操作考试。因此,许多学生有种思维定式,认为实验不要重要,实验过程不积极参与。上大学后仍然不重视,不提前预习实验、不明白实验目的以及实验所采用的方法和步骤;在具体的实验操作过程中,不认真观察出现的实验现象,不认真检查实验是否满足的理论要求,不积极思考各种实验现象产生的原因,只是为了追求实验结果正确,以便完成一份完好的实验报告。这种现象严重影响了实验教学质量,制约着学生综合素质的培养,与当代人才培养的目标是相违背的,因而客观合理的普通物理实验的考核方式是很有必要的。以前,我校的普通物理实验考核采用平时考核(主要是考核实验报告的完成情况)基本都采用笔试或笔试加简单操作的方式进行考核,这种考核方式形式太单一,考查学生的能力太片面,特别是笔试,基本考查不到学生的实验水平,创新能力等更高层次的能力更无从考核。这使得学生没有信心去参加物理实验设计大赛,即使在老师的鼓励下有学生参加,设计的作品以及取得的成绩都不理想。
3我校普通物理实验的考核方式的改革
经过几年的探索,我校普通物理实验的考核方式和以前有很大的改革,对不同年级的学生采取不同考核方式,主要采用了以下几种考核方式。
3.1科技制作
科技制作是让学生利用日常生活中的废旧物品或简单材料,制作出具有物理原理的作品,写出简单的物理原理和制作过程,然后统一在课堂上演示并讲解自己的作品,并由老师和同学一起提问进行评价。科技制作涉及的内容广泛、形式不限,具有富含科技、结构简单、材料好找、加工容易、花钱少、能够独立完成等特点,同时也初步培养了学生的创作能力、思维能力及动手能力。是大一新生期中考核常用的方式。
3.2拍实验微课
根据教学计划,我校的普通物理实验Ⅰ、Ⅱ各开设12个实验,期末考核的主要方式是采取拍微课的形式,将全班同学分成十二个小组,每个组认真研究一个实验,并将实验的操作过程、注意事项等拍成视频记录下来,拍摄过程中同时要讲解所研究实验的原理、所用到的实验器材和实验方法、实验步骤,拍完进行剪辑,锻炼了学生的口头表达能力和课堂组织能力。各组完成拍摄后各小组成员和老师一起观看视频,各小组之间相互评价、互相提问,最后由老师进行总评。
3.3创新性与设计性实验普通物理实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ完成后,学生的实验基本操作能力、实验设计能力、创新能力等都得到很大提升,所以期末考核的主要方式是进行研究创新性物理实验设计。这种考核方式是老师安排一些研究性实验课题或自己找到一些创新性、研究性课题,提出具有灵活性的要求,学生根据要求自己设计实验方案,选取实验设备、进行可行性分析,进行实验,写报告。这种方式主要分以下几个方面来进行:一、选题阶段,学生根据两年所积累的实验知识和技能以及个人兴趣,以物理实验为基础,在查阅文献资料的基础上,搜集并分析有关的信息及资料,提出创新性实验研究课题、设计研究实验,二、实验探索阶段,学生可以充分利用实验室条件,在自己探索配合老师的指导,设计合理的实验方案,进行实验研究。三、实验总结阶段,对得到的结果进行优化验证,得出较为满意的实验结果或研究结果后,然后针对研究成果撰写实验报告和研究论文。四、考核,采取论文答辩的形式,答辩过程先演示讲解自己设计的实验,然后由老师和同学一起提问,最后老师和同学共同打分,当然以老师的评分为主要部分。
4各种考核方式的比较
4.1科技制作
这种方式主要是启发学生尝试着去发现问题,鼓励学生动手制作,初步培养学生的操作能力和解决问题的能力。但这种方式对学生能力的考核相对较单一,没有考核到学生对数据处理、误差分析等能力。
4.2拍实验微课
这种考核方式主要在锻炼学生的动手操作能力的同时也训练了学生的口头表达能力、计算机软件的使用能力,特别是同学之间的相互协作能力。
4.3创新性与设计性实验
这是要求比较高的一种考核方式,文献检索、实验设计、仪器设备的选取到实验的组织实施、数据采集处理和撰写实验论文均由学生独立完成。这就要求学生具备一定的物理理论知识、实验操作能力以及对实验数据的分析处理能力。在完成课题的整个过程中,学生实验真正做到正确、严谨、完整和规范,使学生实验思维能力、科学实验能力和创新意识在实验过程中得到培养和提高。这种方式与实验设计大赛的要求一致。
5结语
本文提到的考核方式是针对物理专业的学生,是建立在独立设课的基础上的,每种考核方式是层层递进、相辅相成,逐步让学生做到正确、严谨、完整和规范,使学生动手能力和独立设计、组织实施完成实验课题的能力、实验思维能力、科学实验能力和创新意识在实验过程中得到培养和提高,同时在物理思想、物理方法和物理实验技术等方面打下良好的基础。我校物理专业的学生的普通物理实验考核经以上改革后,学生参加物理实验设计大赛的积极性有了很大提高,比赛的成绩更是有质的飞跃。参加广东省大学生物理实验设计大赛的获奖率在逐年提升,由以前的一个二、三等奖上升到今年的两个一等奖、两个二等奖、一个三等奖,具有历史性的突破,说明这种实验考核方式在培养学生的动手能力和创新能力是着实有效的。
参考文献:
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[7]赵秀英,等.普通物理实验教学改革的几点建议[J].大学物理实验,2010(6):93-95.
杨氏模量实验报告 第7篇
【关键词】 剪切波;定量超声弹性成像技术;双肾弹性;杨氏模量
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人体不同组织器官具有不同的硬度或弹性, 如何获得其客观数据一直是人们的追求。1991年由Ophir等[1]提出通过超声波去获得这一物理属性, 之后开发的弹性成像技术均无法定量测量这一物理属性。目前法国声科影像(Supersonic Imagine)公司Aixplorer?声威型彩色多普勒超声诊断仪成功地实现了实时剪切波弹性成像(shear wave elastrography, SWE), 通过它可以实时得到组织的杨氏模量, 即组织弹性的客观数据。组织杨氏模量的数值越大, 说明剪切波在该组织中传播的速度越快, 组织的硬度就越大即弹性越小。
由于剪切波在不同组织中的传播速度各不相同, 本文通过分析实时剪切波在双肾之间的杨氏模量差异, 以探讨剪切波定量超声弹性成像技术在肾脏超声诊断中的应用价值。现报告如下。
1 资料与方法
1. 1 一般资料 选取本院2013年11月25~28日的体检志愿者68例, 其中男32例, 女36例, 年龄18~73岁, 平均年龄(±)岁, 体质量指数(±)kg/m2。所有志愿者既往病史无糖尿病、高血压、肾炎;实验室检查尿素氮、肌酐正常。所有志愿者均获得详细告知。
1. 2 仪器与方法 采用法国声科影像(Supersonic Imagine) 公司生产的Aixplorer?声威型彩色多普勒超声诊断仪, 凸阵探头6-1, 频率~ MHz, 在“Renal”下选取专门优化条件“RENAL”选项。
志愿者均采取仰卧位, 上肢上举放于头两侧, 经配合训练后听医嘱屏气或平静呼吸。常规肾脏纵切面扫查, 图像清晰后, 启动弹性成像模式(SWE), 取样框大小包含肾实质、部分肾窦及部分肾周组织, 嘱志愿者屏住呼吸3~4 s待图像色彩均匀且稳定后, 冻结, 启动定量取样框(Q-Box), 直径设置为 mm, 将其置于肾脏中上部包膜下约1 mm处肾实质, 系统自动计算出ROI区域内组织杨氏模量平均值, 单位kPa, 重复操作3次, 取3次结果进行统计分析。
1. 3 统计学方法 采用统计学软件进行数据统计分析。计量资料以均数±标准差( x-±s)表示, 采用t检验;计数资料以率(%)表示, 采用χ2检验。P
2 结果
68例志愿者中, 男性右肾杨氏模量(±)kPa, 男性左肾杨氏模量(±)kPa;女性右肾杨氏模量(±)kPa, 女性左肾杨氏模量(±)kPa。右肾杨氏模量在性别上比较, 差异无统计学意义(t=, P=), 左肾杨氏模量在性别上比较, 差异无统计学意义(t=, P=)。整体右肾杨氏模量(±)kPa, 整体左肾杨氏模量(±)kPa, 右肾和左肾杨氏模量相比, 差异无统计学意义(t=, P=);所有志愿者肾脏杨氏模量统计学分析为(±)kPa。
3 讨论
弹性成像作为一个新兴的技术, 短时间内得到了迅猛的发展, 一个重要原因就是它实现了声波下的“触诊”。
以往的超声弹性成像技术是根据人体组织间硬度或弹性的不同, 在同一区域受力后产生不同的应变及应变率, 从而人工按照一定频率施压或超声脉冲交变振动后接收被测区域反馈信号后, 采用复合互相关法分析后以灰阶或彩色编码方式成像[2-4], 得到该区域硬度的分布图谱;或者通过计算得出组织间硬度的相对值或者以剪切波在组织中传播的速度间接表达该组织的硬度。显然以上方法都不能直观得到组织硬度或者弹性这一物理属性的客观表述数据。
1996年Sarvazyan等[5]提出可利用声波辐射产生的剪切波来探测生物体组织的弹性程度。目前该技术已发展至实时剪切波弹性成像(SWE)。SWE是一项安全的声辐射脉冲控制技术[6]。声科影像(Supersonic Imagine)公司Aixplorer?声威超声诊断仪器通过快速成像系统捕获、追踪剪切波得到实时的弹性成像图的同时通过系统定量分析系统(Q-Box)测量反映该组织弹性的数值――杨氏模量绝对值。根据胡克定律, 在组织的弹性限度内, 组织的杨氏模量是仅取决于组织本身的物理特性。即组织的杨氏模量数值越大, 则说明该组织的硬度越大即弹性越低。SWE与以往的弹性成像相比, 具有无需人为施压、实时成像、定量测量以及重复性佳的优点。测量获得的组织杨氏模量绝对值, 可为该组织的弹性做出定量的判断。
关于肾脏SWE成像的报道相对少见, 2011年徐建红等[7]曾报道, 俯卧位用SWE方法测量男性体检者的左肾下段皮髓质杨氏模量分别为(±)、(±)kPa。2013年郭海燕[8]曾报道双肾中部肾皮髓质杨氏模量分别为(±)、(±)kPa, 以上报道均没有对肾脏中上部弹性做杨氏模量分析。
本次实验所得杨氏模量均值高于徐建红等[7]及郭海燕[8]的报道。由于所获得郭海燕[8]文章为摘要且无及取样方式等内容详细描述, 故仅与徐建红等[7]文献对比。考虑影响因素为:①检测深度。本次实验考虑到避免肋骨声影及避免按压影响采用相对较深的肾脏中上部, 据姚春晓等[9]使用同款设备SWE弹性成像检测正常成人肝的影响因素探讨中报道, 杨氏模量不受、ROI大小影响, 但是随着深度的增加逐渐增加;②取样框Q-Box大小, 本次实验采用包含肾周至肾窦的大ROI, 该方法只是为了增加图像更多的稳定性, 由于Q-Box是取该圆形范围内的平均值, 根据郭万学《超声诊断学》第6版肾皮质正常厚度为10 mm, 因此Q-Box采用最小范围直径2 mm, 尽可能减少肾周组织及肾髓质的影响。徐建红等[7]文献中为ROI及Q-Box均为7 mm。2009年姚春晓等[9]曾报道通过声触诊组织定量分析(VTQ)技术探查肾脏皮质、髓质及肾窦中剪切波传播速度得出各部分硬度顺序为肾皮质>肾髓质>肾窦;③年龄。本次实验年龄均数为徐建红等[10]报道病例均数22岁的2倍。据相关学者报道正常人肾小球增大及硬化随年龄增加而增加, 其不受性别影响[11];④其他因素。本次实验受条件限制无法得到志愿者明确血压、血脂、血糖等生化指标, 无法尽可能对志愿者肾脏的潜在病变进行进一步排除;且无法详尽核实志愿者既往病史。
肾脏在人体新陈代谢维持内环境稳定中起着重要作用, 对肾脏的损伤原因也是多种多样, 而影响肾功能的主要区域位于皮质。以往对肾脏疾病的早期超声诊断中, 能提供的参考数据仅为某切面的面积及肾脏体积的测定[12, 13], 实时剪切波弹性成像SWE可以通过杨氏模量的测量为肾脏疾病的早期诊断提供新的客观超声参考信息。
参考文献
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杨氏模量实验报告 第8篇
关键词:物理实验开放式教学开放式管理
物理学是一门以实验为基础的科学,物理实验是物理知识的基础。从物理教学方面看,物理实验不仅可以有效地帮助学生建立概念、掌握规律、突破难点,而且对引导学生发展特长、拓展思维、培养创新能力有着独特的作用。传统的封闭式的实验教学模式导致学生感觉物理难学,物理实验缺乏吸引力,动手能力低下,并且严重限制了学生的求知激情和创造性思维。开放式实验教学与管理是指从传统的实验教学与管理中走出来,对实验教学方式、教学内容、实验评价、实验室管理等方面进行全面开放,充分发挥学生在实验教学活动中的主体作用,为学生提供一个能够充分发挥自主性、创造性的学习环境,提供更为丰富的、可以留给学生更大思考空间的教学模式。我系在认真研究当前高等教育改革发展趋势的基础上,对物理实验教学进行了系统的改革,结合我系专业设置和办学特色,出台了物理实验室开放式教学实施办法。我系于2006年9月完成开放式实验教学与管理系统并投入运行。经过两年多的探索与发展,开放式实验教学与管理系统不断完善。且收到了较好的效果。
一、开放实验内容
依据“以人为本、加强基础、重视应用、开拓思维、培养能力、提高素质”的教学理念,我系提出开放式实验教学与管理系统的基本原则是“分层次、多模块、全开放、广辐射”。结合我校的专业特点,开放了以能力培养为主线的四个层次的实验:演示探索实验、技能训练实验、基础知识实验、提高创新实验。演示探索实验面向全校各年级的学生,有助于学生了解一些物理现象,提高学习物理的兴趣。技能训练实验主要面向全校大一学生,训练他们对一些物理实验基本仪器的操作,比如游标卡尺、天平、示波器、分光计等。基础知识实验则是根据各专业特点而开设的实验,这部分实验又分为必做实验和选做实验。让学生有更大的自主性。提高创新实验主要是面向高年级的学生,让一些对物理有兴趣的学生有机会更进一步地了解物理、学习物理。这些实验由浅入深、层层递进,能让学生逐步提高。
另外,在开放式实验教学与管理系统有仿真实验系统和实验教学录像,便于学生在未做实验之前了解物理实验过程。
二、开放式管理过程
开放式实验教学打破了以班级划分实验组的界限,学生自由选择实验项目、实验时间和指导教师。实现全面开放是一项很复杂的工作。我系通过开放式实验教学与管理系统控制全过程。以一学期的物理实验过程为例:
第一、第二周为误差理论学习时间,并学习使用实验选课系统。实验课自第三周开始,第十八周结束。每周下一周的实验开设情况,学生可以根据自己的时间安排情况选择何时实验,并且在实验开始前两天,学生有权利退选实验,但一个学生一个学期只有三次退选机会。
学生进入系统后,可以看到本学期的实验计划,了解这学期开设了哪些实验,其中有哪些是必做的,哪些是选做的。另外可以查询本周选了哪些实验,已经做了哪些实验,以及已完成实验的实验成绩。预约实验时在可预约实验的列表上选择想预约的实验即可。此系统还带有消息功能,若学生对实验有疑问,可向任何一个教师提问。
三、考核方式
为了体现学生物理实验成绩的真实、公平,充分反映学生的综合能力和创新能力,适应开放式教学的新形势,学生的成绩由三部分组成:课内、课外和期末考试。课内即预习、操作、真实数据过程的评定;课外成绩就是课后的实验报告;期末考试分为笔试和操作考试。考虑到教师人数有限以及实际的可操作性,每学期我系抽取部分班级参加操作考试,其余班级进行笔试。操作考试时,分为4个实验,每班学生在这4个实验中选取一个考试,每个实验安排3位教师监考。3位教师根据考核标准给分,其平均分即为该名学生的操作考试分数。
四、开放成效
我系开放式实验教学与管理系统运行之前,物理实验室开出的基础性实验项目是18个,设计性实验项目O个。系统运行之后开出的基础性实验项目是32个,设计性实验项目6个。通过对系统运行前的04级学生和系统运行后的06级学生进行抽样问卷调查,我们发现:对大学物理实验感兴趣的学生比例由%上升到%,学习大学物理实验课程后收获比较大的比例由%上升到%,学会使用基本仪器卡尺的学生由%上升到%,在杨氏模量实验中从望远镜中调试出标尺的平均时间由75分钟下降到45分钟,对实验教师测评的满意率也由%上升到%。
本文由叁佰于2023-10-03发表在叁佰资料网,如有疑问,请联系我们。
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