大学物理实验霍尔效应报告(汇总17篇)

时间:2025-03-20 08:24:31 admin 今日美文

大学物理实验霍尔效应报告 第1篇

关健词:物理实验教学;实验兴趣;教学效果;综合素质

一、引言

大学物理实验是学生接受大学教育最早接触到的一门系统而全面的理论与实践相结合的实验基础教育课程。大学物理实验的特点在于它具有普遍性(力、热、电、光) 、基本性(一切实验的基础) 、通用性(适用于一切领域),把高、精、尖的科研实验分解,绝大部分与常见、常做的普通物理实验有关,所以学好大学物理实验课就为学生今后从事任何科技工作打下坚实的基础[1]。同时, 大学物理实验课又是一系列后续专业实验课的重要基础。通过物理实验课,可以培养学生周密实验设计、精确科学测量、熟练操作仪器、准确数据计算和处理能力。物理实验技能是学生今后进行其它实验和从事科技工作的基础。在教学过程中我们发现, 有部分学生对实验课不重视, 认为实验课枯燥、没有兴趣, 上课只是按照老师的要求和示范做实验。做实验过程中出现问题不去分析,等待老师解决。实验报告照抄实验讲义, 实验只是机械的操作实验仪器, 被动地接受知识, 没有发挥自己的自主学习积极性。究竟是什么原因使学生对如此重要的环节不予重视? 我们分析,其主要的原因有以下几点:首先是随着社会经济的不断发展,社会对同学们的计算机、英语水平的要求不断提高,同学们会自觉不自觉地在它们上面花费大量的时间,另外随着就业形势的日益严峻,很多同学选择考研,对于考研要考的科目如英语、数学等课程,不用老师督促他们也会加紧学,此外他们还要应付专业课等等。因此,大部分同学们自然而然地将物理实验放到了比较次要的位置。其次是有的同学就怕动手做实验,有的同学在高中基本没有做过实验,特别是有些女学生畏电如虎,实验仪器根本就不敢摸。还有就是传统的实验课教学方法上有问题,没能充分调动学生的积极性。因此,如何转变学生对实验课的态度,启发他们的兴趣,进而提高他们实验操作技能乃至创新精神,是摆在全国各高校教学部门和物理实验室面前的现实问题。针对这一问题,在物理实验教学过程中, 我们根据具体实验内容, 采取灵活多样的教学方法, 调动学生实验的积极性, 培养学生实验能力, 提高实验教学效果。

二、创造良好的实验环境氛围,激发学生对物理实验的兴趣

爱因斯坦曾说:“热爱是最好的老师”。物理实验课同其他课程一样,要想让学生重视它、研究它,首先要激发学生热爱他。一个好的环境对激发学生对实验课的兴趣是非常重要的,我们在实验室的走廊上开设了四个宣传窗,橱窗内展示的内容不定期更换,主要介绍一些物理学上重大的实验、重要的物理学家、最新的高科技的物理实验、生活中一些有趣的物理现象以及一些简单有趣的小实验等。实验课前开放演示室,早到的学生可以自由参观。自从办宣传窗和开放演示室以来,收到了不错的效果,做实验的学生走进实验室大楼总要最先看看宣传窗,这也是吸引学生的一个重要手段。另外,在每间实验室的墙上都挂有物理学家和一些重要科学家的像,让学生一走进实验楼层,就有一种很好的实验氛围。此外,我们在上实验课时,将实验中所涉及的内容与实际生活联系起来,这样也可以激发学生对实验的兴趣。例如,霍尔效应有着广泛的应用价值,虽然许多教材都会提到这一点,但是往往一笔带过。其实,现在的学生往往只对有用的知识感兴趣.如果在实验课之前让其知晓本实验的实践价值,应该对于提高他们的实验兴趣和实验的认真程度有帮助。例如可以配图介绍霍尔传感器在汽车、工业控制等领域的应用;可以介绍如何利用霍尔元件对磁场的敏感性,检测钢丝绳断丝;也可以介绍如何利用霍尔元件测量微小位移等等。这部分的叙述应当配图,以增加直观性;总之,应当突出本实验原理和实际应用的结合点,即理论联系实际, 激发学生对物理实验的兴趣。

三、 一些经典物理实验不可或缺, 学习科学家的物理思想

例如,牛顿环实验是一种利用分振幅方法实现等候干涉现象。为了研究薄膜的颜色, 牛顿仔细研究凸透镜和平面玻璃组成的装置。通过实验发现明暗相间的圆环, 牛顿环实验装置简单, 但在物理学发展史上却放射着灿烂的光芒, 物理学家利用这一装置, 做了大量卓有成效的研究工作, 推动了光学波动理论的发展,杨氏利用这一装置验证了相位跃变理论,阿喇戈通过检验牛顿环的偏振状态, 对微粒说提出来了质疑。这些经典实验对物理理论的发展和技术的进步有很大的作用。 给学生讲述当时的实验情况, 激发学生对实验的兴趣, 通过做这些实验, 可以使学生学习科学家的物理思想,培养学生的探索精神和创新精神。

四、注重实验内容,渗透相关知识

例如,在示波器的实验中,学生往往会提出“什么是锯齿波”、“为什么要用锯齿波扫描”、“为什么看到的波形不稳”、“什么是同步”这类的问题。为此,我们除必要的讲解外,还在原有的两个实验内容基础上,增加了一个实验内容:用外加锯齿波观察正弦波。通过这一实验,使学生对“锯齿波”、“扫描”、“同步”“回扫线”、“消隐”等现象有了一个感性的认识,因为这些知识有些涉及到了其他学科的内容,所以通过这一实验使学生们拓展了知识面,提高了教学效果。

五、采用多种方式教学,灵活运用于实验课堂

对于基本的物理实验, 可以采用探究式教学。实验课前预习实验讲义, 查找相关资料, 写出实验预习报告, 上课时老师只讲实验仪器的使用注意事项, 让学生自己摸索实验仪器的操作, 由实验现象和测量数据得到结论, 在做实验过程中老师可以提出一些问题让学生回答, 对学生在实验中遇到的问题,教师应进行引导,帮助学生分析,尽量让学生自己解决问题;有些物理实验内容, 理论知识还没有学习, 我们可以先简单介绍理论,让学生对理论有初步的了解,然后讲解实验内容; 有些仪器比较精密或者操作复杂, 可以采用演示法, 例如分光仪的调整与三棱镜顶角测量实验, 老师讲完仪器结构以后, 可以先给学生演示, 一边操作一边讲解调节技巧, 要讲解清楚如何快速准确调节好分光仪。然后让他们动手做实验, 这样可使学生快速掌握仪器的使用方法, 提高效率。

结束语

提高实验教学效果, 是每一位实验课教师探究的问题。我们实验课教师在教学过程中应该不断的探索, 使学生对实验课产生浓厚的兴趣,引导学生思考、分析、观察和判断,自己去发现和解决问题, 让学生积极主动地参与到实验教学中来。在实验过程中培养学生科学严谨的作风, 在思考中提高发现、分析和解决问题的能力, 使学生的实验能力和综合素质得到最大限度的提高。为迎接新的挑战和机遇,我们将进一步探索和总结经验,借鉴其他院校的先进经验,以全面提高我校的实验教学质量。

参考文献:

[1]普通物理实验教学改革的实践与思考[J] 大学物理实验 2006年9月出版,第19 卷第3 期P92-94.

大学物理实验霍尔效应报告 第2篇

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).

大学物理实验霍尔效应报告 第3篇

关键词:物理实验;教学;新模式

中图分类号: G4 文献标识码:A

基金项目:本文系郑州轻工业学院校级基金项目资助(2014XJJ009)

大学物理实验课是工科院校一门非常重要的实践课程。随着时代的进步,面对新时代的大学生,传统的实验教学方法受到空前的挑战,本文主要介绍课题组近几年来针对目前大学物理实验教学中存在的几个问题,实践教学改革获得的一些经验。

一、教学中存在的问题

根据本校学生上实验课情况并结合一些调查结果[1],发现当前大学物理实验课教学中存在着如下几个问题:

1.学习积极性不高,预习效果较差;

本校实验课上课环节包括课前检查预习,但通过检查发现20位学生中真正做预习者寥寥无几,预习部分书写混乱,预习思考题答案几乎雷同,在课堂讲解提问时,学生能回答出问题者也很少。

2.实验课中缺乏思考, 难以自主获取知识;

这一问题主要表现在课堂上实验操作环节,学生碰到困难时不能积极主动阅读教材解决问题,而一味让老师讲解或问同学,其实教材对实验步骤的描述很清楚,只需认真阅读,实际操作便可完成,但多数学生不愿意动脑筋,缺乏努力探索精神。

3.实验报告抄袭现象严重。

数据处理是大学物理实验教学中一个重要环节,通过数据处理可以培养学生一丝不苟的科研态度和处理问题的能力。但在教学实践中发现由于实验数据繁杂,处理数据中误差分析要求较高,所以有一大部分学生不愿意静下心来花时间处理数据,致使出现严重的数据抄袭现象。

二、原因分析

1.传统教学模式陈旧

传统大学物理实验课,一般分为原理讲解、操作演示、学生操作和教师辅导几个部分。针对当前的大学生,这种方式可能在第一次上实验课时还比较新鲜,但整个学期每次实验课都如此重复,学生会感到乏味。此种课堂教学方法已经不能满足现代大学生的思维模式,达不到培养学生动手能力,培养学生实践探索精神的要求。

2.数据处理冗繁

每次实验课结束都会留数据处理这一项作业,由于实验数据比较多,处理时,不仅需要计算还需要作图,人工计算,手绘各种关系曲线图费时费力,而且容易出错。学生不愿意花时间和精力进行繁杂的数据处理,致使大部分学生选择在课前抄袭。

三、教学探索

基于目前大学物理实验教学中存在的诸多问题,提出几项适合大学物理实验课的改革措施。

1.因实验内容施教

在本校,大学物理实验课项目包括力学、热学、电学和光学几类实验[2]。一般光学实验比较难,其它电学和力学的实验相对简单。在教学中,根据实验的难易程度,采用不同的课堂教学模式,如转动惯量的测量、金属比热容的测量、霍尔效应及应用这些原理和操作都很简单的实验,课堂上教师就不做主要讲解和演示,让学生分组讨论后自己动手操作,期间如果有问题教师再及时辅导补充。但对于分光计的调整和使用实验、迈克尔孙干涉仪的调整和使用实验以及多用电表的设计与制作等操作较难的实验,在课堂上,教师首先让学生分组讨论然后讲解演示实验。

2.因学生层次施教

针对班内学生理论基础差异和动手能力差异实行不同的教学模式,在课堂上,首先根据学生情况分组,然后让每组中实验能力强的学生带动基础差、动手能力差的学生从理论到操作进行讨论、分析30分钟。目的是通过讨论调动每一位学生的学习积极性,通过争辩,学生可以尽量把实验搞懂。预习过后,推选其中理解透彻的学生给大家讲解,学生自己讲实验,对于学生来说更有亲和力、吸引力。

3.引入计算机技术进行数据处理

数据处理是实验中一项重要工作,会包括平均值计算、标准偏差计算、拟合方程和作图等工作。实验中会测量出大量数据,学生如果手工进行这项工作既麻烦又容易出错。现在学生几乎每个人都有电脑,并且也开设了相应的计算机课程,学生习惯于使用计算机处理一些事务。而计算机的一些软件如Excell、origin和Matlab等在处理数据方面非常便捷,具有明显优势。

基于此,本课题组教师在实验数据处理部分,根据实验数据的特点引导学生应用不同的软件进行数据处理,如转动惯量实验,本课题组要求学生通过Excell软件做表格,只需在Excell表格中,按照表格的模式修改成相应的形状然后复制在word中就可以了,另外可以直接通过Excell计算平均值或求和。

热导率的测量实验数据处理中,有一项要求学生利用T-t数据组绘制散热盘的冷却曲线(T~s曲线),实验中引导学生用origin做关系曲线如图1所示,通过使用origin软件,学生不仅可以正确处理数据还可以学会一种绘图软件。

图1 散热盘冷却曲线

电子逸出功测量实验中需要测量的数据较多,处理计算量大。如果利用Matlab优越的计算和作图性能,将简化实验处理的工作量并提高数据处理的科学性。考虑到学生年级较低计算机编程能力较差,实验中教师将编写好的Matlab代码给学生让回去进行数据处理。

四、结论

随着时代的进步,大学物理实验教学也面临诸多挑战,面对不同的实验内容,不同层次的学生,如果都采用一种教学模式进行教学自然不会收到很好的教学效果,另外,实验数据处理还采用传统处理方法,势必学生会感到困难、烦躁并且准确率不高。本课题组在调查研究基础上采取相应的教学措施,活跃了课堂气氛,调动了学生学习积极性,并且让学生将物理实验与计算机技术结合起来。培养了学生分析问题解决问题的能力,同时能促进学生计算机水平的提高。

⒖嘉南祝

大学物理实验霍尔效应报告 第4篇

[关键词]“问题教学法”;大学物理实验教学;实践;教学效果的评估

大学物理实验教学的目的“在于引导学生通过实验教学过程主动获取新知识,发现新问题,培养分析和解决问题的能力”。[1]教学目的需要通过一定的教学方法才能达到。为了达到上述教学目的,我校承担大学物理实验教学的教师们经过多年的艰苦劳动,探索出一种“问题教学法”,并运用于教学实践中,取得了较为显著的教学效果。本文对这一实践做总体介绍。

一、什么是“问题教学法”

所谓“问题”是指在物理实验教学中发现、探讨并加以解决的矛盾和疑难。[2]这里的“矛盾”是指主观认识与客观情况不一致的地方,而“疑难”是指有疑问而难于判断或者处理的地方。所谓“问题教学法”是指在教师以“问题”为主线组织整个实验教学活动,引导学生发现问题,提出问题的活动贯穿于实验教学活动的始终,通过实验来分析、讨论和验证,并最终解决这些问题,从而完成实验教学任务。

与传统教学方法相比,“问题教学法”以学生为主体,充分调动学生发现、提出问题,分析、讨论问题和解决问题的积极性与主动性。它既可适用于低年级的基础性实验,又可适用于高年级的综合性实验和设计性实验。

二、“问题教学法”在大学物理实验教学中的实践探索

从教学过程来看,“问题教学法”在大学物理实验教学中分为两大阶段:以教师为主角的阶段和以学生为主角的阶段。

(一)以教师为主角的阶段

这一阶段的主要任务是为开展实验做准备。为此,教师应做好如下工作:一是分好做实验的学生人数,一般以自然班(约35人)为单位,人数如太多则难以进行实验。二是教会学生正确掌握实验操作方法,正确掌握各种仪器和设备的使用方法,以确保实验的安全。必要时进行实验演示。三是在教师进行实验演示过程中,要求学生注意观察,学会观察,把发现的问题记录下来。因为“任何复杂多变的事物,它的本质是通过各种现象表现出来的,人们通过长期耐心细致的观察,才能对各种事物取得规律性的认识,不会观察就不会科学实验”。[3]四是布置正式实验的教学内容,要求学生课后抓紧时间预习,在正式实验时对实验内容做到胸有成竹。

(二)以学生为主角的阶段

从运用过程来看,“问题教学法”主要有五个阶段:预习实验内容―实验操作―对重要或者较难问题展开讨论―解决问题,实验检验―教师点评,完成实验。

1.预习实验内容

这一阶段的主要任务是熟悉实验内容,继续学习、掌握实验操作的正确方法,掌握各种仪器和设备的正确使用方法。要求每个学生至少要发现一个以上的“问题”,同时,教会学生发现、提出问题的方法。质疑法、比较法、归纳法、综合法和观察法等都是一些非常有用的方法。例如,1879年美国物理学家霍尔就是通过这些方法发现问题进而解决问题的,如此反反复复,最终提出“霍尔效应”原理。又如,牛顿就是仔细观察了习以为常的“苹果落地”这一自然现象,然后通过思考,最终发现了万有引力定律的。

2.实验操作

在此阶段的主要任务是要求每个学生正确掌握各种实验仪器和设备的使用方法,按照实验要求和正确方法亲自操作,把实验准备阶段的实验内容用实验的方式体现出来。目的是利用实验使学生掌握做好实验的方法和技巧。这个阶段应该注意如下几点:一是安全问题。必须强调每个学生都要正确使用实验仪器和设备,运用正确方法进行实验,树立安全第一的意识,确保实验安全。二是要求每个学生要注意观察在实验过程中可能出现的问题,一些较易或者一般性问题由学生自己加以解决。比如,在做光纤通信实验过程中,如果发现示波器波形弯曲畸变,检查示波器、信号发生器和光学器件后又没有发现问题,那么,这是什么原因造成的?教师不要急于告诉原因,而应要求学生自己观察分析,查找原因。这样的要求无形中培养了学生的观察问题的能力。三是要把在实验过程中新发现的问题记录下来。如果新发现的问题能在本次实验中加以解决,就应当由学生本人当场解决。如果自己通过做实验也解决不了,而且这一问题具有典型性或者重要性,也可以报告给实验指导老师,要求在课堂上进行分析讨论。学生应该积极寻求解决问题的方法,或者等到下次实验来解决。

3.分析讨论

此阶段的主要任务是对学生发现的重要或者疑难问题进行分析讨论,加深对这些重要或者疑难问题的理解和认识,目的在于教会学生掌握分析问题的方法。这个阶段应该注意如下几点:一是用来分析讨论的重要或者疑难问题应当具有典型性。这种典型性主要体现在:能突出本次实验的重点内容,或者能抓住本次验的关键,或者问题的解决方法具有普遍意义等。比如,在“霍尔效应”的实验中,24岁的霍尔在分析比较中如何认识“磁场和感应电压之间的关系”?“霍尔效应”在工业上的应用是如何的?目前物理学家对“霍尔效应”有什么新发展?这些问题都非常典型,并具有方法论意义。二是分析讨论的问题不宜过多,一般有两三个就够了。如果问题过多,分析就不透彻,只是蜻蜓点水,不痛不痒。要集中精力把问题弄得透彻明白,使所有学生都能理解和掌握。三是时间安排方面,可以是一边做实验一边分析讨论,也可以放下实验集中讨论,时间可多可少,灵活掌握。四是讨论组织形式方面,一般以自然班为单位。一个自然班人数一般为35人,要求每个学生都要参与其中,并积极提出自己的看法或者观点。

4.解决问题,实验验证

此阶段的主要任务是发动所有学生对分析讨论的问题提出各自的解决方法,并当场通过实验加以检验,目的是教会学生掌握解决问题的方法。这个阶段该注意如下几点:一是要求每个学生对所分析讨论问题提出自己的解决办法,并要求学生自己动手通过做实验加以检验修正。如在RLC串联谐振的实验中,如何修正电路品质因数Q的实验测量值与理论计算值之间的偏差问题。可要求学生在电磁学理论指导下,分析LC的总损耗电阻对电路品质因数Q的测定值有何影响。[4]二是要求学生在自己动手做实验过程中,如果发现新问题解决不了的,就应该主动请教实验指导教师,直至自己弄明白能解决为止。三是在实验过程中,指导教师要密切关注学生做实验的动态,发现问题要及时指出,并根据自己的教学经验加以指导。

5.教师点评,完成实验

此阶段的主要任务是指导教师根据学生动手做实验以解决问题的表现进行点评,尤其对具有创新性的闪光点要多加表扬鼓励,目的在于调动学生进行创新的积极性和主动性。这个阶段应该注意如下几点:一是指导教师要对本次实验进行一个总体评价,辩证分析其优缺点。二是要充分肯定学生具有创新性的闪光点。号召其他同学向具有创新性闪光点的同学学习,还可以在学期总评成绩中对这些具有创新性闪光点的同学给予加分奖励。三是在实验结束时,教师也可以根据自己的教学经验,对学生提出一些问题,比如,此次实验与以往同类实验有何不同?通过实验进行下面的比较:迈克尔逊干涉和牛顿环等厚干涉,拉伸法测量金属丝的杨氏模量与拉脱法测液体的表面张力,拉伸法测量金属丝的杨氏模量与金属线胀系数,它们之间有何不同?如何测定?[5]要求学生自己总结,写成实验报告交给指导教师,作为评定平时成绩的依据之一。

三、“问题教学法”教学效果的评估

任何教学方法都会涉及教学效果的评估问题,“问题教学法”也不例外。那么,如何评估“问题教学法”的教学效果?

(一)从学生上课表现出来的兴趣来评估

兴趣,有时也叫“热爱”。它是一种带倾向性的心理特征,是人的一种积极探索某一事物或活动的心理倾向。它又是带有情绪色彩的意向活动。当一个人对某事物感兴趣时,他总会觉得称心如意,甚至废寝忘食;反之,则心灰意冷,会持“无所谓”的态度。兴趣有三种类型:一是直观兴趣。它是由直观感觉所引起的,特点是缺乏延展性,不能持久。二是自觉兴趣。它是受家庭或社会的影响,经由情感和联想,记忆和想象等一系列思维活动而引起的,其特点是延展性强,往往时过境迁,还能令人回味。例如,某位老师精彩的讲课曾经引起了你个人的自觉兴趣。若干年后,对该教师的音容笑貌,你还能记忆犹新。三是潜在兴趣。它是由情感、想象,特别是由个人意志所引起的,是一种层次很高的兴趣。它绝不仅仅是由直观或某人联想所引起的,而是潜在于一个人的思想之中。这种潜在兴趣的特点是方向性、自觉性强,积极性高,稳定性持久。例如,牛顿、爱迪生、爱因斯坦等伟人,在潜在兴趣的支配下,表现出顽强的意志,为从事自己热爱的事业而战斗到生命的最后一息。我们在实验教学过程中,应注意培养学生上述三种兴趣,尤其要注意培养直观兴趣。如何判断学生的兴趣程度呢?笔者认为,这可以从平时上课学生参与实验教学活动的热烈程度,课堂讨论、发言的气氛是否活跃等来判断。

(二)从学生上课的动手能力来评估

应开放物理废旧实验室和物理演示实验教学基地,让学生亲自动手操作仪器,仔细观察物理现象并进行思考,使其加深对物理世界的感性认识,强化对物理概念、物理规律的理解,体会到实验思想的严谨、实验设计的巧妙,培养其理性思维方式,提高其创新能力和科学观察能力。[6]

(三)从学生课后学习成绩来评估

这里所讲的“课后学习成绩”不能理解为仅仅指学期的总评成绩,而应该也包括平时实验设计、实验报告、期末实验操作测试、参加各种比赛等方面的成绩。尽管影响学习成绩的因素有很多,有些因素可能还具有偶然性,但是,总体而言,学生个人努力状况和实验技能总是决定性因素。因此,学生课后的学习成绩大体上能反映出“问题教学法”教学效果的优劣,应是评估的基本依据之一。成绩比较好,说明“问题教学法”教学效果好;反之,教学效果就差。

四、结论

“问题教学法”是在教师指导下,要求学生树立发现问题,提出问题,分析解决问题的“问题意识”,以发现或者提出的问题为起点,通过实验来分析、讨论和验证,并最终解决这些问题,从而完成实验教学任务的一种教学方法。从教学实践来看,“问题教学法”的教学过程分为以教师为主角和以学生为主角两个阶段。其中,以学生为主角这一阶段非常重要,它经过如下环节:预习实验内容―实验操作―对重要或者较难问题展开讨论―解决问题,实验检验―教师点评,完成实验。可从学生学习兴趣、动手能力和期末成绩等方面评估“问题教学法”的教学效果。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 熊永红,任忠明,张炯,等.以“问题”为主线的多元化教学方法和模式的研究[J].物理实验,2009(4):27.

大学物理实验霍尔效应报告 第5篇

一、实验目的和要求

了解霍尔效应原理:通过本次实验,深入理解霍尔效应的基本原理,即导电材料中的电流与磁场相互作用时产生电动势的现象。

测量霍尔元件参数:测绘霍尔元件的VH-IS和VH-IM曲线,了解霍尔电势差VH与霍尔元件控制电流IS、励磁电流IM之间的关系。

学习磁场测量:利用霍尔效应测量磁感应强度B及磁场分布,掌握利用霍尔元件测量磁场的方法。

计算载流子浓度和迁移率:通过实验数据,计算霍尔元件中载流子的浓度和迁移率,进一步理解半导体材料的电学性质。

消除系统误差:学习使用“对称交换测量法”来消除实验中可能产生的负效应系统误差,提高测量精度。

二、实验原理

霍尔效应是导电材料中的电流与磁场相互作用而产生电动势的效应。当电流垂直于外磁场通过导体时,在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差,这个电势差被称为霍尔电势差VH。从本质上讲,霍尔效应是运动的带电粒子(电子或空穴)在磁场中受洛仑兹力的作用而引起的偏转,导致在垂直电流和磁场的方向上产生正负电荷在不同侧的聚积,从而形成附加的横向电场。

霍尔电压VH与IS、B的乘积成正比,与霍尔元件的厚度d成反比,比例系数RH称为霍尔系数。根据材料的电导率σ=neμ的关系,还可以得到霍尔系数与载流子浓度n和迁移率μ的关系。

三、主要实验仪器

霍尔效应测试仪

电磁铁

二维移动标尺

三个换向闸刀开关

霍尔元件及引线

特斯拉计(用于测量磁感应强度B)

四、实验内容及数据记录

测量霍尔元件灵敏度KH

调节励磁电流IM为,使用特斯拉计测量此时气隙中心磁感应强度B的大小。

移动二维标尺,使霍尔元件处于气隙中心位置。

调节IS从至(数据采集间隔),记录对应的VH值,描绘IS-VH关系曲线,求得斜率K1(K1=VH/IS),从而求得KH。

计算载流子浓度n和迁移率μ

调节IS并测量对应的输入电压降VI,描绘IS-VI关系曲线,求得斜率K2(K2=IS/VI)。

已知KH、霍尔元件长度L、宽度W,根据公式计算载流子迁移率μ。

判断霍尔元件半导体类型

根据电磁铁线包绕向及励磁电流IM的流向,判定气隙中磁感应强度B的方向。

根据换向闸刀开关接线以及霍尔测试仪IS、VH输出端引线,判断IS和VH的流向。

结合VH的正负与霍尔片上正负电荷积累的对应关系,判定霍尔元件半导体的.类型(P型或N型)。

测量VH与IM的关系

霍尔元件仍位于气隙中心,调节IS为,调节IM从100mA至1000mA(间隔为100mA),分别测量VH值,并绘出IM-VH曲线。

测量电磁铁气隙中磁感应强度B的大小及分布情况

调节IM在0-1000mA范围内变化,使用特斯拉计测量不同位置处的磁感应强度B,记录并分析B的分布情况。

五、实验数据处理与分析

对IS-VH、IS-VI曲线进行线性拟合,求得斜率K1和K2。

根据K1计算霍尔元件灵敏度KH,进而求得载流子浓度n。

利用K2和已知参数计算载流子迁移率μ。

分析IM-VH曲线的线性关系范围,探讨IM达到一定值后曲线斜率变化的原因。

绘制电磁铁气隙中磁感应强度B的分布图,分析磁场分布特点。

六、质疑与建议

在实验过程中,应注意消除各种可能产生系统误差的因素,如温度变化、电磁干扰等。

实验中应严格控制变量,确保实验结果的准确性和可靠性。

建议进一步探讨不同材料和结构的霍尔元件对实验结果的影响,以丰富实验内容并拓展研究深度。

大学物理实验霍尔效应报告 第6篇

1传统教学中存在的问题

传统的大学物理教学是由普通物理和物理实验两门课组成,课程设计的初衷是让学生通过理论研究和实验观察的方法,抽象逻辑思维和直观的方法来学习物理,二者相辅相成,互相促进,两者同等重要,不可偏废.达到培养学生逻辑思维能力、动手能力和观察能力的目的.但现实情况是,尽管理论课与实验课的基本内容保持大体一致,但由于是两门课,同时由于实验条件的限制,理论与实验很难保持同步,往往会出现这样的情况,理论课讲的是力学内容,物理实验课上做的是光学内容,这样学生很难用学到的理论知识去指导实验以及通过实验来验证和总结物理规律.学生在理论课上还是埋头死记一些物理公式和定义,感到物理课非常抽象、枯燥、难以学懂,而在实验课上,由于对有关的物理理论大都已淡忘,有的甚至根本还没学,因此只是按照规定的操作流程记录一些数据来完成实验报告,实验过程中为什么这样做,通过实验获取什么、锻炼什么、甚至实验的目的都不是很清楚.理论与实验起不到相辅相成,互相促进的作用.

2理论与实验有机的结合

为了解决传统教学中的问题,首先我们将普通物理与物理实验整合为一门课:“大学物理及实验”,使理论教学与实验教学保持同步,教学过程中理论与实验穿行.课堂上讲解有关实验的原理、实验的目的等,在实验中让学生体会和注意有关的实验现象说明哪些物理规律,达到培养学生观察问题、思考问题和解决问题的能力.例如,在力学中,结合物体的受力分析我们要做“用拉脱法测液体的表面张力系数”实验,首先在课堂上讲解液体的表面张力,实验的基本原理以及实验中有关圆环的受力情况,提请学生们在实验过程中,注意观察表征液体表面张力大小的物理量是如何变化的.实验过程中,会发现表征力大小的电压逐渐增加,到最大值后再减小,然后在某个值下突变.结合该实验现象,首先让学生们思考,液体的表面张力是最大值还是突变前瞬间的值,然后告诉学生对该问题现有两种解释,一是由于圆环不是水平的,造成液面部分脱落,所以应该读取最大值.另一是液面是突然破裂,由于环上的水逐渐滑落引起的力由最大值逐渐减小,然后让学生给出自己的观点,并通过实验数据和理论进行证明,将有关内容体现在实验报告中.努力做到用理论指导实验同时通过实验进一步加深对理论的理解.

3课程教学中贯穿CDIO理念

CDIO改革的三个总体目标是要把学生培养成能够掌握深厚的技术基础知识;领导新产品和新系统的开发和运行;理解技术的研究与发展对社会的重要性和战略影响.在课程教学中,结合实验让同学们把每一个实验当作CDIO的一个项目来进行学习,做到在理论课堂上完成C(conceive思考),课下完成D(design设计),在实验室完成I(implement实施)和O(Operate运行).例如,在电磁学中结合霍尔效应我们要做“霍尔效应及霍尔元件基本参数的测量”实验,首先在理论课上讲解完霍尔效应,让学生们思考霍尔效应有什么用?如何利用霍尔效应测量有关的物理参数?布置课下作业让学生设计霍尔元件基本参数的测量装置,然后在实验室只对学生讲解各个分立仪器设备的作用,整个实验如何操作,如何进行由学生根据自己的设计去实施,整个实验运行的结果体现在实验报告中.这样通过一个具体的普物实验,让学生体会CDIO每一步所包含的内容,使学生CDIO的能力得到不断地锻炼和提高.

4课程教学中注意培养学生的团结协作能力和表达能力

CDIO教学的培养目标之一是要培养学生的团结协作能力和表达能力,教学过程中我们有意识地将一些思考题或项目以作业的形式让学生以宿舍为单位,课下进行充分的讨论和论证,然后每个宿舍推举一个同学在课堂上进行表述.例如,在电磁学中,讲解霍尔效应和电磁感应的内容后,我们布置的项目是用什么物理原理去测量磁场,并设计相应的实验装置,我们发现,学生学了有关的物理知识,如何去用,如何根据相应的物理原理设计实验装置,开始是很欠缺的,需要不断引导和反复训练.通过宿舍内同学之间的讨论,同学们思考问题的不同方式,开阔了思路,增强同学之间团结协作能力,同时也锻炼了表达能力.

5基于CDIO的教学模式改革

传统的物理课侧重培养学生掌握系统的基础知识,往往忽略了培养学生在领导新产品和新系统的开发和运行上的能力,这也是CDIO改革希望达到的目标之一.传统教学模式,重点放在被动的信息传递上,而没有放在让学生更多地从事操作、运用、分析和判断概念上.加之课程概念抽象、公式繁杂,这样的教学模式很难取得好的教学效果.传统的普通物理实验中验证性实验所占比例较大,与产品设计、企业生产等实际的工程环境几乎没有联系,这使得学生在本来最方便获取工程经验的环节反而收获甚少.此外,更重要的是没能将个人能力、职业能力、素质、团队工作和交流能力等一系列综合能力的培养融于课程中.CDIO改革的三个总体目标是把学生培养成能够掌握深厚的技术基础知识;领导新产品和新系统的开发和运行;理解技术的研究与发展对社会的重要性和战略影响.据此,“大学物理与实验”课程体系改革必须考虑一体化课程的构建.制订一体化课程计划,首先向学生阐明该学科与其他学科知识的联系,让学生认识到物理知识与其他各种学科知识是相互支持的;其次在课程学习中,将个人的交流能力以及产品、过程和系统建造能力的培养看作这个课程计划不可分割的一部分.无论理论教学还是实验教学,目的是希望学生通过该课程的学习应学到相应的知识和具备一定的应用能力.理论教学不应该是简单枯燥的“填鸭”,而应该是基于主动经验学习方法的教与学.例如“大学物理及实验”课程中关于光的波动性、光的波长、光的干涉、衍射等光的特性的学习,学生很难根据公式来深刻理解.但是如果我们采用以下过程,学生一定会有领悟.课前准备:教师提出与相应概念有关的一个典型工程案例,学生查找相关概念的资料;课上教师讲授,学生分组讨论或辩论;课后实践:也可以自己设计实验方案来验证有关概念,最后才是学生做课后计算作业.该过程就是一个主动学习的过程,让学生致力于对问题的思考和解决.这个认知的过程不仅有助于提升学生的学习能力,取得良好的学习效果,而且可以帮助学生培养批判性思维能力和养成终身学习能力.教学过程中把教学的重点放在物理原理和物理知识的应用上,简化有关物理原理和公式的推导,精心设计有关的题目或项目,充分发挥学生的创新思维,强调在实际环境中制造产品和实现设计,让学生有机会把所学到的理论知识和专业兴趣联系起来.例如让学生设计测试方案,确定匀强磁场和交变磁场的实验,该项目作为课程内实验虽有相关内容,但学生必须了解同样是测量磁场,不同性质的磁场,其测量方法是不同的,所用物理原理也不同,学生可以首先自主设计测试方案,以宿舍为单位进行交流和论证,然后到实验室进行测试,最终上交书面报告.该报告并非只是测试结果,而是完整的方案解决报告.可以选择项目成绩好的学生制作PPT进行全班的交流.逐渐培养个人工程推理和解决问题的能力、系统思维能力、创造性思维能力以及人际交流等等.

大学物理实验霍尔效应报告 第7篇

在教学的过程中“照本宣科”。就算是物理实验教学,也有部分教师依照教材所示方法给学生讲解和演示,或要求学生依照其事先拟好的方案进行实验,这完全违背了培养应用型人才的要求,也影响了教学质量。导致这种现象出现的主要原因是教师素质不高。有些教师因忙于科研工作而忽略了教学,有些教师则是因为专业基础不扎实,缺乏创新精神导致难以引导学生顺利进行实验或创新课堂教学方法。成绩考核体系不科学。现大多数地方应用型本科院校的大学物理课程考核多是采取笔试成绩为主、实验成绩为辅的方式,其中实验成绩主要包括学生平时的实验报告和实验过程中的表现。但很多学生的实验报告只是在网上搜索的,有些甚至是抄袭的,而学生在实验过程中的表现教师也难以全面了解;笔试又多是考理论知识,难以全面、客观地反映学生的真实学习情况,在很大程度上打击了学生学习物理的自信心和积极性。

二、地方应用型本科院校大学物理教学改革措施

培养应用型人才既是现代社会经济发展的必然需求,也是本科院校立足于教育市场的有效方法。大学物理是很多地方应用型本科院校的必修课程,这门课程可帮助学生打好扎实的专业基础、提高学生的科学素养及创造性思维能力。[3-4]因此,地方应用型本科院校大学物理教学现存在的问题必须解决。第一,更新教学内容,实施“模块组合”教学。教学内容是学生获取知识的主要来源之一,不同教学内容的组合是激发学生学习兴趣的一种手段。首先要更新教学内容,将最新的前沿成果融入教材当中,让学生了解所学知识与实际生活的联系,使其认识到大学物理在社会生活中所发挥的作用。如在讲波动光学时可引入激光、光信息、光刻等方面的技术知识,联系生活中常见的光盘记录、激光防伪等技术,使学生感受到物理知识与实际生活有密切的联系,对物理产生浓厚的兴趣。此外,大学物理的课时有限且多为公共课,不同专业的学生对这门课程的需求也不尽相同,教师要恰当地选择教学内容,将其模块化,并科学、合理地进行组合,实施“模块组合”教学。如将大学物理中相对独立的质点力学、刚体力学、振动和波、热学、电磁学、波动学列为纵向模块,将近代物理及物理应用归为横向模块,这样可以根据课时安排或不同专业的培养目标组合各模块,让学生既能学到物理知识,又能提高逻辑分析能力及应用能力。第二,改善教学方式,联系实际应用。传统的教学方式难以触及学生兴趣点,导致课堂气氛沉闷,教学效果不佳。教师可以采用探究式教学法、实验教学法、演示教学法等方式,活跃课堂氛围,激发学生学习的积极性和主动性。如在讲“红限”时,因其概念抽象,教师可用演示实验的方法,用不同强度的红光照射于金属钾电极表面,都不会产生任何光电流,但用绿光进行照射却有光电流出现。通过这个实验,学生很容易就能理解“红限”的概念。此外,为加强学生的实际应用能力,教师应将课堂教学与实际应用相联系,激发学生兴趣,引导学生将所学知识应用于实际生活当中。如在讲“霍尔效应”时,可引入新闻“量子反常霍尔效应”,这样不但增长了学生的课外知识,而且通过前沿问题的反应让学生了解到大学物理在实际生活中的作用,使学生乐于深入探索物理知识。第三,提高教师职业素养,加强教师教学能力。教师在教学的过程当中起主导作用,教师的职业素养是影响整个课堂效果的主要原因之一,要想提高教学质量就必须提高教师的职业素养,加强教师的教学能力。为此,可让教师进入专业的培训中心进修,转变教师的教育理念、改善其教学方式、端正其教学态度。另外,借助教研活动让教师在授课之余了解最新的物理科技动态及科研成果,丰富教师的物理应用知识。鼓励教师加强自身的创新能力,在实验的过程中深入思考新问题,这样才能为学生树立榜样,激发学生的创新热情,培养学生的创新思维。第四,完善成绩考核体系。成绩考核是对学生学习成果的检验,成绩考核的方式在一定程度上影响成绩考核的结果。为全方位、客观地考查学生的学习成绩,教师可采取多元化的考核方式,根据实验的不同层次采取不同的考核方式。如针对基础实验可采取实验成绩加笔试成绩的考核方式,其中实验成绩包括预习成绩、实验过程中的表现及实验总结报告三方面。通过考查学生的预习成绩可提高学生学习的主动性;实验过程中的表现考查学生的动手能力和综合素质;实验总结报告考查学生的数据分析及处理能力。另外,通过笔试成绩可清楚地了解学生对理论知识、实验原理、操作步骤的掌握程度。这种考核方式是改善了传统的考核方式,全面体现了学生的综合素质及能力。

三、结语

大学物理实验霍尔效应报告 第8篇

一大学物理实验对于应用型创新人才培养的作用和意义

1培养学生的问题意识

物理实验是一门基础实践课程,能够充分调动学生的各个器官。特别是在那些探索性、设计性的实验过程中,往往产生很多意想不到的问题,学生在意识到这些问题之后,就会产生一种困惑、怀疑和探索求知的心理,学生会自发的进入一种强烈的问题情境中去,经过教师的适时引导和学生的积极思考及实验小组的探讨,学生会主动探索和解决所发现的问题,这正是创新精神所要形成的基础必备素养。

2培养学生的实践动手能力

这里所说的实践动手能力主要是指掌握科学实验的手段和方法,能够在实验中认真观察,如实记录实验现象和数据,力求客观准确和真实可靠,在实验过程中能够积极思考,勇于发现问题,并在教师的引导下对问题积极思考主动探索,不盲从、不轻信,追寻问题的答案和解决方法。物理实验本身就是一门动手实践课程,通过实验的锻炼,学生能够持有科学的态度,运用科学的方法,有方向、有目标的寻求和探索真理。

3培养学生的创新能力

首先,大学物理实验尤其是以设计性为主的实验,在实验过程中引入了科学研究,打破了传统教师、课堂、教材为中心的教学格局,创造了发挥个人创造意识的环境和氛围,有助于培养学生的创新意识。再者,通过对相同实验目标的不同探究体验,引导学生从不同角度分析解决问题,培养其发散思维。实验设计和探究过程中,注重学生的独立思考,提高其思维的独立性、灵活性和变通性,训练他们的创新思维。最终,通过物理实验的训练,培养学生获取信息、发现、分析、解决问题、科学设计、团队协作、组织管理和语言表达的能力,最终实现创新能力的发展和提高。

二大学物理实验培养应用型创新人才的教学方法

当前,独立学院的大学物理实验教学往往是沿承母体院校的实验教学体系,存在内容陈旧、教师中心学生机械重复试验等现象,在实验中,往往是学生按照教师和教材中规定的实验步骤,按部就班的操作,这在很大程度上阻碍了学生动手能力和创新能力的发展。学生创新能力的培养和提高,是通过创新的教育教学活动得以实现的。要实现应用型创新人才的培养目标,需要从改革实验内容、改进课堂教学方法、改变教学方式、引入先进手段、改进评价方式等方面对当前的大学物理实验教学进行改革和创新。

1改革实验内容,增大设计性实验项目比重

传统的物理实验教学内容侧重验证性实验,实验结论往往是教材上学过的理论知识,学生的兴趣不高。实验教学中应该改变这种现状,要结合物理学的发展方向,及时更新教学内容,增加当前实用性的新技能和新技术。另外,加大设计味性实验的比重,把机械的验证性实验改造成探索性更强的设计性综合性实验。当然,实验项目的设置上要注意符合学生的知识技能基础,内容设置注重梯度性。比如学生做了“霍尔效应”的实验后,让学生利用霍尔效应制作磁控开关,做了“等厚干涉”实验后,让学生利用等厚干涉检查表明粗糙程度等。在这些实验之前,教师给出实验要求,学生根据要求和目标分成实验小组,进行资料查阅、制定实验方案、选择实验器材、进行操作、完成实验报告。在此过程中,教师要积极参与到小组实验中去,适时地给予引导和帮助。通过这些新实验项目,学生能够把所学的理论知识和实验技能进行灵活运用,大大提高了学生的实验兴趣,增强了学生发现并解决问题的能力,锻炼了学生的科学思维及创新思维。

2改进课堂教学方法,拓展学生思维

在大学物理实验教学中,要激发学生实验兴趣,拓展学生思维,培养其创新能力,除了更新实验设备,具备一定的硬件条件之外,实验指导教师还要不断的研究和探索新的教学方法,改变过去简单陈述原理、演示实验操作的做法。首先,实验知识和原理的解释要注意层层深入。如在讲到“数字电压表调零”时,可以通过以下几个小问题进行层层讲解:为什么要在“+”“-”两端短路接地后调零?一般情况下,为什么荧光屏上显示“、、”等不为零的数据且不断跳跃变化呢?针对实验中常见的这些有趣现象,边演示边讲解,层层深入,激发学生的兴趣,挖掘学生的创新潜力。其次,讲解要注重通俗易懂形象生动。非物理专业的大学物理实验课程时间短任务重,学生的基础相对薄弱,教师要简单明了形象生动的讲解,力求给学生留下更多的时间思索和探究。最后,要学会适时设疑,激发学生兴趣和创造性思维。教师可以利用教材中的难点设疑,如在“钢丝杨氏模量的测定”这一实验中,给出问题:在直径为的金属丝下悬挂1kg的物体,钢丝长度会有细微的变化,怎么测量这种变化?还要注意在实验中引导学生发现和提出问题。如有的学生在“等厚干涉”实验中会提出这样一个问题:光从光疏介质射向光密介质的时候,为什么只有垂直或者掠射才会产生半波损失,其他情况如何呢?在学生有这些疑惑时,教师要及时引导学生参阅有关书籍,解决这些疑惑。

3改革实验教学方式,实施开放式实验教学

除了常规的实验课堂教学之外,可以开展大学物理实验室开放,实现时间、设备资源及教学方法和手段的开放。在常规的实验课堂时间外,由学生预约登记,合理安排实验时间。学生每项实验的时间长短上也不做限制,让他们根据自己的实际情况和实验项目难度进行实验,以加强其实验技能的训练和便于实验探究的充分性。另外,开放实验设备资源,一方面便于提升学生的实验课预习效果,让学生对照实验器材进行预习比传统对照课本进行预习的效果要好得多,便于他们充分了解各种实验器材的功能和使用方法,大大提高了课堂实验效率。另一方面,有助于培养学生对物理实验的兴趣,实验室开放过程中,便于学生大胆尝试,实验技术人员或指导教师主要起到引导作用,变授之以鱼为授之以渔,放手让学生去探索,鼓励他们多尝试,从多种尝试所出现的各种现象或故障入手,启发学生积极思考,分析和解答所见到现象的原因,得出正确的实验结论。

4引入先进教育技术,丰富大学物理实验内容

随着科技的进步和时代的发展,现代物理实验逐步与先进的科学技术接轨,因此,教学中要注重将现代技术的成果渗透到实验教学中去。如将光纤技术、磁共振技术、传感器技术等应用到物理实验中,将多功能数显卡尺、CCD图像采集等现代化一起引入实验教学,提升物理实验室的现代感,提高学生对新知识和新技术的适应能力和创造力。另外,为充分发挥有限实验资源的教育作用、节约教学成本和让学生接触更多的实验,开拓视野,必须在物理实验教学中引进和运用现代教育技术手段,如幻灯机、实物投影仪、CAI、计算机仿真实验、网络等等。通过计算机仿真软件,让学生在虚拟的环境中接触更多的现代化设备和科学实验方法,能够大大的开阔视野和思维,提高学生的综合能力。

5改进评价方法,促进学生实践创新能力提高

大学物理实验课程是一门操作性很强的基础实践课程,不能单以期末考试成绩作为对课程掌握程度的判定标准。在课程评价上要加大平时成绩的比例,平时成绩中对学生实验能力的评价既要重视实验结果的正确与否,更要重视学生参与实验的过程,对学生动手、动脑、思维、设计、查阅文献等各种能力的考查都要考虑在内。对于实验过程中,能够独立提出创新实验方法或有独特见解的学生要给予附加分值,给出较高评价。期末考试既要包括科学实验理论知识的考量,更要重视动手操作能力和创新能力的考察。让学生独立完成本学期曾做过的一个实验项目,或者分组合作完成一个实验项目的设计,等等。

总之,为社会培养出更多应用型创新人才,提高学校的人才培养质量,我们的大学物理实验教学必须进行教学内容、方法方式的改革,采用创新的教育教学方法。在教学中充分发挥学生的主体地位,加强教师对学生的引导,不断聚焦学生的注意力,鼓励学生发现、提出、探索和解决新问题,不断启发和激活学生的好奇心和创新思维,全面提高学生的综合能力,提高物理实验教学对学校应用型创新人才培养和服务社会的贡献度。

参考文献

[1]姚列明,霍中生,李业凤.研究性物理实验教学与创新型人才培养[J].实验室研究与探索,2011(3).

[2]胡成华,史玲娜.大学物理实验教学创新模式的探索与实践[J].物理与工程,2012(1).

大学物理实验霍尔效应报告 第9篇

[关键词]独立学院 大学物理实验 实验内容 评价方法

大学物理实验是理工科专业的必修课,是理工科大学生入门的实践性课程,在提高学生的综合素质和创新能力上具有其他课程不可替代的作用。尤其是对于以培养高素质应用型人才的独立学院来说,开好大学物理实验课尤其重要。然而多数独立学院照搬母体院校的大学物理实验教学体系,没有考虑到学生自身的特点和培养目标的要求,没有实现因材施教,效果不太理想。

一、独立学院大学物理实验教学现状分析

首先,教学内容陈旧,选择和编排缺乏特色。目前,很多独立学院的大学物理实验教学基本是封闭的,多沿承母体院校多年不变的教学体系,内容缺乏现代性,跟前沿科学的新理论、新技术严重脱节,不利于激发学生实验的兴趣,阻碍了他们的学习积极性,不利于创造性科学思维方法的形成,不利于创新意识和能力的培养。

其次,独立学院大学物理实验项目的设置多以经典物理中的验证性试验为主,设计性、综合性的实验严重不足。这主要有两个方面的原因:其一,验证性实验设备造价相对便宜,课程开设成本较低;其二,学生理论基础有限,综合性、设计性实验项目难度较大,可能使学生无法很好地完成。但是过多的验证性实验不能激发学生进行深入思考,预先得知实验结论,会导致学生失去自己研究探索的兴趣。

再次,大学物理实验课程与普通物理理论课程脱节,与学生所学专业脱节。很多独立学院大大压缩了普通物理的课时量,加上学生本身的基础有限,教师在讲解时往往对实验内容压缩讲解,或者干脆不讲解。而且,实验课和理论课往往独立开课,存在脱节现象。另外,由于实验设备、师资等限制,各个专业所开设的大学物理实验项目往往也是统一的,没有考虑到学生所学专业的特殊需求,在物理实验中鲜见与专业紧密相连的实验内容。

最后,传统授课方式较为被动,学生学习积极性不高。当前,绝大部分独立学院的物理实验教学方式较为统一,即课前预习、课上教师讲解实验原理与实验步骤,学生独立完成实验同时观察实验现象并记录实验数据,课后进行数据处理和分析、得出实验结论并撰写实验报告。由于课前没有看到实验仪器,学生在预习时基本是机械地照抄书本上的实验原理和实验步骤,疏于思考。在课堂教学中,多是以教师为中心,师生互动较少,学生也只是照着教材上的步骤方法进行实验,甚至实验表格和部分数据都是事先设计好的。学生在实验中缺少思考和探索,这制约了他们发现、分析和解决问题的能力,容易让学生产生物理实验不能使自己学到真正的技能的想法,从而产生厌学情绪。

二、独立学院大学物理实验教学改革措施

(一)改革教学内容,优化实验项目

在教学中,笔者发现大部分学生能够认识到大学物理实验课程的重要性,而且多数学生对实验课程感兴趣,这给我们的实验教学改革提供了根本动力。我们首先要做的就是改革教学内容,合理安排教学项目,增加实验项目与学生专业的关联度,以适应独立学院的应用型人才培养目标。在设置实验内容时,我们应该根据当前物理学的发展方向,及时更新教学内容,把当前实用型的新技术和新技能融入实验项目中,如利用霍尔效应制作磁控开关、利用等厚干涉实验检验表面粗糙程度,等等。我们的实验教学内容应该由浅入深,有梯度,具体的实验内容应该包括绪论、预备实验、基础实验、综合实验、设计实验。为了节约教学成本和让学生接触更多的近现代实验,还可以引入仿真实验,利用计算机仿真软件来模拟实验环境,弥补学院昂贵的近代实验仪器设备不足的缺陷。

另外,还应该根据学生所学专业的培养目标,结合不同专业的课程特点,设置不同的实验项目和内容。例如,对于机械专业的学生,要侧重开设力学和电磁学的实验;针对电子类专业的学生,要侧重开设电磁学的实验;针对信息专业的学生,要侧重光学和电磁学的实验,等等。这样可以更好地配合学院的专业课教学,为学生的专业学习奠定一定基础。

(二)改革教学方法,注重师生互动

由于大学物理实验是全院理工科学生的必修课,所以在一般教学中,实验都是实行大循环模式。实验课和理论课一般都是单独开课,因此理论和实验往往存在不同步的现象。在有限的实验课学时内,为了让理论基础较差的学生能更好地理解实验原理,应该在实验教学中引入多媒体技术,通过图文并茂的课件帮助教师授课。而且应该实现实验室的开放,让学生能够在实验室里实现对照实验仪器的预习。

另外,还应根据不同的实验内容体系,采取相应的教学方法和手段,实施分层教学。学生进入大学后的第一次实验课――绪论课的教学,应该侧重教师的主导作用,以教师讲授为主,让学生掌握物理实验课的程序,了解和掌握基本的实验数据处理方法,引导学生入门。预备实验课上要以学生动手为主,帮助学生温习中学阶段的某个实验,熟练绪论课上学到的数据处理方法。基础实验的教学主要是对学生进行实验基本方法、技能和科学素养的训练。此时教师要讲清楚实验原理和要求,重点突破实验报告的撰写要求等,并参与到学生的实验过程中,适时给予指导,帮助学生养成科学实验的习惯。综合性实验阶段,学生已经具备一定的基础知识和技能,教师应该给学生更多独立思考的机会,强调学生的主体地位。设计性实验教学阶段往往是对整个课程的总结和考核阶段,主要考查学生实验技能的掌握程度及创新和动手能力,实验报告也往往是以小论文的形式出现。

(三)改进器材教材,提高实验效果

很多独立学院的大学物理实验教材都跟母体院校一致,或者选择其他院校的现有教材,然后根据自己学生基础勾选一定的实验项目。这虽然也能够完成教学,但是由于不同院校的实验仪器参数并不完全一致,学生在具体操作中容易混淆。再者,教材中往往规定了详细的实验步骤和方法,学生大部分都照搬教材上的程序来做实验,缺少独立思考的空间。因此,教师应该结合本独立学院的学生特点,参考其他大学物理实验教程,编写校本实验教材。在教材编写过程中,可以将一些已知的步骤有意去掉,给学生预留一定的思维空间,突出重点内容,以启发学生去思考和研究。独立学院也要在资金允许的情况下及时更新实验设备,添置近现代实验仪器,以提升实验课程对学生的吸引力。实验指导教师和实验技术人员也要打开思路,将实验室现有资源合理整合,开发出更多、更新、更具吸引力的实验项目。

(四)改进评价方法,促进学生发展

传统高校的课程评价基本上都是根据期末考试成绩来判定学生对课程的掌握程度的,即使参考平时表现,平时成绩和期末成绩的比例一般不高于4:6。但鉴于大学物理实验课程是一门操作性很强的基础实践课程,而独立学院的学生基础相对薄弱,有些学生组织纪律性不强,我们把平时成绩与期末成绩的比例提高到6:4。按照学生平时的课堂表现及实验报告撰写情况给出平时成绩,具体包括出勤情况、实验认真程度、课堂回答问题情况、实验数据处理情况、课后思考题回答情况等。期末成绩则包括两方面,一是答题,主要涉及实验误差理论、数据处理、实验技术等方面;二是动手操作,采用抽签的方式让学生独立完成做过的一个实验项目,或者分成小组完成一个设计性实验。实践表明,通过这种考核方式的改革,能够督促学生重视平时的学习和表现。

三、结束语

独立学院的目标是培养高层次的应用型本科人才,这给我们的实验教学带来了契机和挑战。我们只有根据学生的自身特点,不断更新自身教学观念,更新教学内容和方法,充分调动学生的学习积极性,创立可持续发展的实验教学模式,才能改变目前独立学院物理实验教学困境,提高实验教学效果,为学院人才培养贡献应有的力量。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 吕桓林,王永良,郑丽.大学物理实验分层教学的研究与探索[J].实验室科学,2012,(6).

[2] 孟祥秋,马岩,于金召.基于大学物理实验教学改革方法研究[J].大学物理实验,2012,(6).

[3] 朱娴.独立学院大学物理实验教学模式的探讨[J].中国科教创新导刊,2011,(11).

大学物理实验霍尔效应报告 第10篇

关键词:大学物理实验;大众化教育;教学改革;科学素质

大学物理实验课是提高大学生创新能力和综合素质的重要课程[1],其目的是通过实验指引学生深入观察各种物理现象,丰富和活跃学生的物理思想,激发学生的学习兴趣、想象力、创造力,引导学生了解实验在物理概念的产生、形成和发展过程中的作用;学习近代物理中的常用方法、技术、仪器和知识,进一步培养良好的实验习惯以及严谨的科学作风,使学生获得一定程度的独立开展科学研究工作的素质和能力。这对培养学生的学习积极性、实验技能、实事求是、严肃认真的科学态度和科学方法及学生的动手能力、创新意识、思维能力、探索精神、分析问题和解决问题的能力等方面有着不可替代的作用。我国的高等教育已进入了大众化阶段,高等教育已由传授知识为主转变为提高实践能力、加强素质培养为主。现今我国的人才市场需求现状,一方面是一大批没有受过应有的工程技术训练的毕业生难以就业,另一方面是企业又难以找到大量急需的实用型人才[2]。在校学生数量大幅度增加,但在培养过程中却脱离了实际需求,学用脱节是当今我国高校教育在人才培养上存在的主要缺陷之一,导致学生实践动手能力差,而社会对有较强实践能力的应用型人才的需求日益增大。培养应用型人才离不开实践教学,实验是实践教学的重要组成部分,这需要我们切实加强实验课程的教学,以满足社会发展对农业类人才的需求。

一、农业院校大学物理实验的教学现状

受学校性质的影响,农林院校的大学物理实验课课时量普遍偏少,与学生的专业知识结合太少。课堂教学一直沿用传统的封闭方式进行,将系统的物理实验被孤立地分为几个模块,打破了他们间应有的理论联系,阻碍了学生用整体的眼光系统全面认识地认识物理学知识。由于条件有限,简单的验证性项目过多,而能锻炼学生自主思维能力的综合性试验和设计性试验项目过少,造成学生所学的知识不能很好地融会贯通,从而无法灵活应用知识、突破创新[3]。这很容易让学生觉得大学物理实验只是验证理论课堂上的一些简单结论而已,严重打击了学生的学习热情。加之教学方式不合理,通常都是教师在学生实验前将实验原理、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,这种教学方法注重实验过程这样一种形式,但却忽略了实验方法训练,唯恐学生不会,老师几乎把实验过程中涉及到的一切都已详细介绍给学生,没有给学生留下任何自由思考的空间,学生只需模仿重现老师的操作过程,而不需思考即可完成实验。显然,这种培养方式起不到培养学生观察问题、分析问题并解决问题的能力。长此以往,很容易使学生养成惰性,需要学生自己思考解决的地方也依赖于老师来解决。这种教学方式违背了由浅入深、循序渐进的认识规律。其后果是学生只能机械地进行操作、记录和处理数据,对学生的学习积极性、主动性、创新性都是一种扼杀,达不到开设这门课的真正目的。在当前大众化教育背景下,如何充分发挥农业院校的特色,培养出经济社会发展所需的合格应用型人才,迫切需要我们对大学物理实验的课程体系、内容、方法等进行了全面的改革。

二、农业院校大学物理实验教学的改革

1.改革传统的全盘讲授式的教学方式。传统大学物理实验教学以老师的“教”为中心,而不是学生的“做”。老师将一切都全盘教给学生,而没有顾及到学生的理解吸收与循序渐进的认识规律。学生似懂非懂,整个实验过程基本上是在模仿老师的操作演示,很难达到培养学生观察问题、分析问题与解决问题的能力。整个课堂呆板、沉闷,学生缺少主动学习的积极性,教学效果差。这种教学方式忽略了学生认知过程中的主观能动性,束缚了学生的思想火花,致使学生的实际动手能力和独立思考能力得不到培养,限制了对学生创新精神和创新能力的培养[4-5]。教师的职责是要教会学生如何学习,促使学生在“学”的过程中发现问题,分析问题并加以解决,使知识转变成自身的能力,而不是将自己的知识全盘施加给学生,正所谓“授人以鱼不如授人以渔”。在教学过程中需要发挥教师引导作用,更要充分体现学生认知主体作用,这需要我们突破传统教学的束缚,转变教学观念,改革传统的教学方式,采用新颖的、能激发学生学习热情的新型教学方式。教学方式因人而异,难以一概而论。比如说,根据循序渐进的认识规律,将所涉及到的知识分成几个模块,采用分阶段式的教学方式,根据实验的进程,需要用到哪些知识,老师再适时地给予讲解,这样更有助于学生的理解吸收。具体地来说,课程教学与学生的专业相结合,根据生活实际引入教学内容。将实际生活带入课堂,可充分调动起学生的探疑积极性。在此基础上,适当分析讲解相关知识点,介绍相关物理量的测定,引入实验课题。针对待测的物理量,对学进行提问:用什么方法来测量?如何侧量?有何注意事项?然后学生开始进入有目的的预习。让学生带着疑问预习,更能加深其印象,便于理解吸收。预习完后,老师又可通过提问来了解学生的预习效果,对学生还较为欠缺的部分老师再加以解释,让学生充分理解。在此过程中结合实际情况进行简单的非完整的操作示范。此后,进入学生自主实验阶段。第三阶段,在学生操作过程中,老师要密切注意学生的具体实验过程,了解其操作是否规范。遇到学生提问时,不应直接告诉学生该如何操作或直接帮学生调节好实验仪器,而应引导学生分析,如按不正确的或不规范的方法进行测量时会有什么影响?能否测出所需结果?利用反面教育更能警示学生,深化正面效果[6],促使学生加深理解。鼓励学生小组内部多讨论,相互促进。最后在检查实验结果时,改变以往只满足于实验数据的正确与否,更应注重于实验过程中学生的实际操作和创新思想,帮助学生分析误差产生的来源,让学生每次实验后都有真正的收获。数据对了,为何对了?错了,错在哪?当场给出实验成绩,让学生体会到成功的喜悦,快乐学习。

2.淘汰“铁箱”类实验仪器。随科技的发展,实验仪器也越来越集成化,出现很多铁箱子封起来,实验仪器只是一个简单的操作面板。利用这类设备进行实验教学时,像是使用傻瓜相机一样,只需要简单按几个按钮即可,虽然减少了繁琐的实验操作过程,但学生对于仪器构造、实验的设计思想、实验现象如何来、实验误差的产生等却全无所知。高等教育不是为工厂的生产线培养仪器操作工人,而是高素质的现代化科技人才,因此,需要淘汰这种“铁箱”类的实验设备。比如说“霍尔传感器测磁场”这个实验,学生所做的只需连几根导线然后摇动尺子,按键记录数据,而对于学生想知道的磁场的激发、霍尔效应的观察、如何判断半导体霍尔元件的导电类型等都被铁箱包裹起来,拒人于门外。这里不是说磁场的测量这个实验不重要,只是这类仪器在当前环境下不适用于应用型人才的培养,应采用其他更明了的仪器来进行测量。相反,如在用落球法测量液体的粘滞系数实验中,学生可观察到整个实验过程的变化,可以让学生感觉到自己是在真正参与实验,实验结果是自己的劳动成果,而不是像“铁箱”类仪器自动给出的。而且,这类需要全程动手的实验仪器更能激发学生的学习积极性,真正地学到了物理实验方法和知识技能。比如在实验过程中没有规范操作,将产生很大的实验误差,这迫使学生去仔细观察、认真思考,促使学生运用理论知识来进行分析。为什么释放小球时手不能抖动?根据受力分析,因为是跟重力相比较,而重力的受力方向在竖直方向,所以要想正确测出液体的粘滞系数来,小球需要在水平方向上不能有速度,否则会影响粘滞系数的测量,产生误差。而在确定小球的尺寸时,可使学生对比观察不同大小的球放入液体后对液体内部的影响,加深了解粘滞系数的概念,真正理解流体力学中斯托克斯公式的适用条件。这样,才能充分发挥物理实验课程的优势所在,促使学生认真参与进来,全方位地提高学生的实验技能和综合素质,达到培养学生的动手能力、思维能力和创新能力的目的[3]。教学过程中我们需要充分使用学生多动手的实验仪器,而不是坐在仪器旁等数据自动出来。经调查,大部分学生并不喜欢利用这类仪器进行的实验,而更愿意操作需要自己多动手的仪器。再比如拉脱法测量液体的表面张力系数实验,也需要学生的全程参与,无论是吊环的水平调节,还是液膜的提取都需要学生认真操作,仔细观察。这类仪器不能给出相应的实验结果,一切都只能靠自己的操作去获得。而所获得实验数据并不一定就正确,还需要认真分析、甄别。比如,测量过程中电压表读数开始一直在增大,但在液膜破裂前却又逐渐减小。这给学生提出了疑问,电压值应该取哪一个?最大值?最小值?或是很多实验教材上所说的液膜断裂前一瞬间的值?由于老师并没有指定侧哪个电压值,这就迫使学生缓慢操作,认真观察液膜形态的变化。由于在吊环从水中拉起过程中受表面张力的影响,液膜沿吊环内外表面逐渐往下滑,形成上窄下宽的形状。继续往上拉,将会使液膜最终滑落到吊环端面下,此时液膜表面近视垂直于水平面,电压达最大值。继续上拉吊环,液膜中央逐渐变窄,使得电压值又逐渐缩小。通过认真观察,学生都能准确地认识到应当取电压最大值。实验不是为了测量机组数据,简单验证下相应的理论知识,或测一个什么物理量,关键是从实验中去获取新的知识,去发现问题,去解决问题,从而切实加强自身的综合素质。这种仪器可让学生多动手,真正参与进来,体会到科学实验的过程,切实掌握好相应的知识。

3.充分利用演示实验。演示实验是指为配合教学内容由教师演示的实验,它是课堂教学内容的有益补充与诠释,能帮助学生建立相应的物理图像。它能化抽象为具体,化枯燥为生动[7],直观地表达物理学的思想和方法,把一些难以直接观察、经历或体验的物理过程形象生动地展示在学生面前,使学生透过现象体会理论,从形象理解抽象,加深理解和掌握物理概念和规律,同时可领略物理学的思想,培养科学态度和科学方法[8]。在具体的实验课程教学过程中可充分借助于演示实验的直观性、易操作性来进行辅助教学,有时一个简单的现象胜过千言万语,更能促进学生的理解。比如在液体粘滞系数的测定实验中,可在课堂上利用气体的内摩擦演示仪来进行演示实验,让学生直观地观察流体的内摩擦现象,充分理解流体黏性的作用。在具体教学过程中,要重视演示实验,适当添加一些相关的演示项目,使教学内容更加丰富,使学生的眼界更加开阔。再比如,在静电场的描绘实验中,引入“怒发冲冠”演示实验,不但将抽象的静电现象形象生动地展现出来,激发了学生的学习兴趣,加深了对静电概念的理解,而且还让学生体会到物理实验的乐趣。

人才培养的思路必须要适应社会的发展,在大学物理实验教学过程中,我们必须根据具体的教育背景,由原来的封闭型教学方法由向开放型教学方法转变。摒弃以往教师主导一切的落后教学方式,通过采取阶段式的教学方式,与学生的专业需求结合起来,牢牢吸引学生的学习热情,极大地激发学生的学习潜能,提高课堂教学效率。让学生充分参与进来,而不是被动地机械重复教师的演示,切实加强其自身能力的锻炼,激发学生的创新意识,切实培养学生严谨的科学思维能力和创新精神,培养学生理论联系实际、分析和解决实际问题的能力,特别是与科学技术的发展相适应的综合能力,适应我国经济社会对应用型人才的要求。

参考文献:

[1]吕太国.大学普通物理实验教学体系改革探讨[J].高校实验室工作研究,2008,(4):20-21.

[2]甘灵,张光远.大众化背景下加强工科学生实践环节的探讨[J].西南交通大学学报(社会科学版),2009,10(4):71-75.

[3]赵丽华,王悦悦,戴朝卿.“平台+模块”大学物理实验课程体系的探讨[J].中国林业教育,2010,28(4):72-74.

[4]杜娟,马春生.基于独立学院大学物理实验教学改革探讨[J].价值工程,2010,(14):124-125.

[5]刘伟.由省物理实验设计大赛谈独立学院物理实验教学改革[J].中国现代教育装备,2009,(3):85-88.

[6]李振华.反面教育初探[J].党史文苑,2010,(16):77-78.

[7]肖文波,何兴道,邓懿媛,等.大学物理实验教学与创新能力培养的讨论[J].大学物理实验,2010,23(1):83-85.

[8]张玲玲.大学物理实验教学的改革与实践探索[J].吉林省教育学院学报(学科版),2010,26(5):135-136.

大学物理实验霍尔效应报告 第11篇

关键词:传感器;检测技术;实验教学改革;应用型人才培养;教学效果

中国分类号: 文献标识码:A

一、引言

《传感器与检测技术》作为自动化、测控技术与仪器及电子信息工程等专业的专业课程,具有很强的实践性和应用性,同时传感器实验教学是整个教学环节中的一个重要组成部分。长期以来,理论教学重于实验教学的观念根深蒂固,影响了传感器教学的效果,为适应应用型人才培养目标,传统的传感器实验教学迫切需要改革。

二、传感器实验教学中存在的主要问题

1.实验项目验证性多于设计性和综合性

目前,我院使用的传感器实验装置是由浙江天煌提供的型传感器实验箱,所提供的实验项目大多为验证性实验,设计性、综合性的实验内容较少。比如电阻应变式传感器、电感式传感器、电容式传感器、霍尔式传感器、热电阻传感器和光电式传感器等,用来验证传感器的工作原理、被测量与电量之间如何转换;学生通过实验了解传感器的物理效应,比如,电阻应变式传感器,当施加压力时,传感器的电阻发生变化,通过测量电路,转换成电压输出,这样的实验,与实际工程相差甚远。工程中,需要的是传感器的参数、特性和使用方法等,以至于学生没有更多的实践空间,与工程实践脱节严重。

2.实验内容单调

目前,我院使用的传感器实验箱对学生的开放程度比较低,传感器的测量电路学生很少接触到,不涉及或很少涉及传感器的安装、接线和信号处理等,学生只是进行简单的接线,记录实验数据,对实验原理和方法根本不去关心,这种通过实验箱完成的以验证性实验为主的实验方式不利于培养学生实验的积极性和动手能力;有时传感器实验模块出现故障时,学生会比较感兴趣,想拆开看看里面到底是什么结构,经过仔细研究会发现里面的电路比实验本身要有趣得多。而且,大多数实验项目的都是测量压力、位移和温度等,对于振动、转速等不能测量,实验项目比较单一。根据目前培养方案的实验学时分配,实验项目主要集中在压力、位移和温度的测量,比如位移的测量,虽然不同的传感器原理不同,但实验操作步骤及接线相似,对学生动手能力没有提高,限制了学生的创新思维。

3.教学方式单调枯燥

传统的传感器实验教学是注入式的,从实验原理、步骤、实验注意事项,都面面俱到地由老师讲解,然后学生被动地按老师的演示方法进行实验操作。这使学生处于被动的学习状态,甚至有的学生做完后还不知道做这个实验为什么这样做,扼制了学生学习的主观性、创造性,阻碍了学生的全面综合素质的培养,实验效果一般。

4.实验考核手段单一

传统的实验教学中,学生实验成绩是按照实验报告完成情况进行考核,包括实验预习、实验操作步骤、实验结果及数据处理等,存在同学之间互相抄袭的问题,不能够真实反映学生对实验掌握的真实水平。为了激发学生实验的积极性,将实验成绩计入学生的平时成绩,占30%~40%。

三、传感器实验教学改革的应对措施

1.深化传感器实验教学改革,着力培养学生动手能力

根据传感器实验教学存在的问题,对目前的传感器实验教学进行全面改革:从教师的教学观念,到学生的实验的目的等各方面都要认识到传感器实验在传感器教学中的重要性,在实际实验教学中不断培养学生独立的操作动手能力。总体上说,注重引导,使学生普遍对实验重视程度提高,能主动预习准备实验,甚至带着问题进实验室。

2.改革传感器实验教学的内容及方法

(1)实验教学内容的改革

为使学生通过实验,掌握传感器的基本原理,巩固教学内容;在实验教学过程中除了要求学生得出实验数据外,还要求对数据进行处理,包括非线性误差、灵敏度的计算及思考题的分析等。同时,开发设计性实验项目,如电子秤,对电子秤标定时要反复调节差动放大器增益电位器Rw3及零位电位器 Rw4,直至托盘空时电压表显示为0V,200g砝码时显示为,反复调节最终是可以达到要求。

(2)实验教学方法的改革

在实验教学方法上,要注意因材施教,采用启发式教学方法。实验课前要求学生预习,课上根据具体实验项目的特点,可以不进行演示实验,只简单介绍传感器的结构、原理,注意事项,让学生自己动手操作,发挥主观能动性。教师对学生操作过程中存在的问题进行指导,并对测量结果进行验收。比如在做差动变压器零点残余电压测试实验时,学生调不出来零点残余电压时衔铁对应的位置,这时老师可以提问学生,差动变压器衔铁向两个方向移动,输出电压的大小和相位都是怎么变化的,明白了移动方向不同,相位不同,就能够根据示波器上的波形判断出什么位置时的输出电压是零点残余电压。通过像这个实验一样的实验教学方法改革,我们认识到如果在每次实验指导中都能够采用启发式的方法引导学生,那么学生就能够举一反三,还能激发学生的学习兴趣。

3.改革课程考核方法

学生通过实验不仅能很好理解理论知识,还可以培养学生的动手、创新能力。因此,将实验成绩考核定位在是否理解并灵活应用所学知识以及鼓励创新实践的过程,而不仅仅是结果正确与否。以实验课的上课经验,采用当面验收的方式,通过演示和口头介绍展示实验过程,学生完成实验报告。实验成绩包括学生的实验操作过程、实验数据的测量;同时为了确保实验数据的真实性,要求每组学生提交一份实验数据,由指导教师确认后成绩才有效。

四、传感器实验教学改革效果分析

通过传感器实验教学方法的改革实践,改革的目的就是要让学生感觉到每一个实验都是一次挑战,必须要有充分的准备、细心的操作和灵活的思维。每一次实验的完成,不仅要让学生的实验能力得到充分的训练和提高,更重要的是要激发学生的主观性和创造性。

实践证明:改革传统的教学方法,采用启发式教学法进行实验教学,能很好地激发学生的学习的兴趣,明显提高教学效果。

参考文献:

[1]邓长辉.传感器与检测技术 [M].大连:大连理工大学出版社,2012.

[2]周杏鹏.现代检测技术[M].北京:高等教育出版社,2010.

[3]李晋尧.传感器与检测技术课程教学方法改革[J].教育教学论坛,2012(35).

[4]孙传友.现代检测技术及仪表[M].北京:高等教育出版社,2012.

大学物理实验霍尔效应报告 第12篇

一、实验目的和要求

实验目的

理解霍尔效应的基本原理:通过实验观察并理解当电流通过置于磁场中的导体(霍尔元件)时,其两侧产生的电势差(霍尔电压)与磁场强度、电流强度及导体材料性质之间的关系。

掌握霍尔效应的应用:了解霍尔效应在磁场测量、电流检测、速度测量、位移传感等领域的应用原理。

培养实验操作能力:通过实验操作,提高学生的动手能力、数据记录与分析能力。

实验要求

正确组装实验装置,确保实验安全。

准确测量并记录实验数据,包括电流、磁场强度及霍尔电压。

分析实验数据,验证霍尔效应公式,并讨论可能的误差来源。

撰写实验报告,清晰阐述实验原理、过程、结果及结论。

二、实验原理

霍尔效应是指当电流垂直于外磁场通过导体(霍尔元件,通常为半导体材料)时,在导体的两侧会产生电势差(霍尔电压)的现象。这一效应是由磁场对运动电荷的洛伦兹力作用导致的。霍尔电压VH的`大小与磁场强度B、电流强度I以及霍尔元件的厚度d和载流子迁移率等物理量有关,可表示为:

V_H = frac{R_H I B}{d} ] 其中,(R_H)为霍尔系数,是材料本身的性质。

三、实验仪器

1.霍尔效应实验仪:包括霍尔元件、电流源、磁场发生器、电压表等。

2. 直流电源:用于提供稳定的电流。

3. 磁场发生器:产生可调节的均匀磁场。

4. 数字电压表:精确测量霍尔电压。

5. 万用表:辅助测量电流等参数。

6. 导线与接线柱:用于连接各实验部件。

四、实验内容及实验数据记录

实验内容

1. 装置搭建:将霍尔元件置于磁场发生器中心,通过导线连接至电流源和数字电压表。

2. 预调节:调节磁场发生器和电流源至初始值(如磁场为零,电流较小)。

3. 数据记录:

固定电流强度,逐步增加磁场强度,记录对应的霍尔电压。

固定磁场强度,逐步改变电流强度,记录对应的霍尔电压。

五、实验数据处理与分析

数据处理

1. 绘制关系图:分别绘制霍尔电压(V_H)随磁场强度(B)变化的曲线(固定电流)和霍尔电压(V_H)随电流强度(I)变化的曲线(固定磁场)。

2. 计算霍尔系数:选取一组数据,利用霍尔效应公式计算霍尔系数(R_H),并与理论值或仪器说明中的值进行比较。

数据分析

1. 验证霍尔效应公式:观察实验数据是否符合霍尔效应公式预测的趋势,即霍尔电压与磁场强度和电流强度的乘积成正比。

2. 误差分析:分析实验中的误差来源,可能包括磁场不均匀性、电流源稳定性、测量仪器的精度限制、接线电阻等。

3. 应用讨论:结合实验数据,讨论霍尔效应在实际应用中的优势和局限性,以及如何通过改进实验条件来减小误差。

通过本次实验,我们成功观察到了霍尔效应,验证了霍尔电压与磁场强度和电流强度的关系,并计算了霍尔系数。实验数据基本符合霍尔效应的理论预测,但仍存在一定误差,需进一步优化实验条件以提高测量精度。本次实验加深了对霍尔效应原理及其应用的理解,为后续的学习和研究打下了基础。

大学物理实验霍尔效应报告 第13篇

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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.

大学物理实验霍尔效应报告 第14篇

一、实验目的

1. 掌握用霍尔效应法测量磁场的原理和方法。

2.学会使用霍尔效应实验仪器,测量霍尔电压和磁场强度等物理量。

二、实验原理

当电流 I 沿 X 方向通过半导体薄片时,若在 Z 方向加上磁场 B,则在 Y 方向的两侧就会产生一个电位差 UH,这种现象称为霍尔效应。霍尔电压 UH 与电流 I、磁场 B 和霍尔片的厚度 d 之间存在如下关系:

UH = KHIB/d

其中,KH 为霍尔系数,与半导体材料的性质有关。

三、实验仪器

霍尔效应实验仪、直流电源、毫安表、伏特表、特斯拉计等。

四、实验步骤

1. 连接实验仪器,将霍尔片放置在磁场中,确保磁场方向与霍尔片平面垂直。

2. 调节直流电源,使通过霍尔片的电流保持恒定,记录电流值I。

3. 用特斯拉计测量磁场强度B,记录测量值。

4. 测量霍尔电压 UH,分别改变电流和磁场的方向,测量多组数据。

五、数据处理

根据实验数据,计算霍尔系数 KH。

以第一组数据为例:

KH = UHd/IB = ×d/(×)

同理,计算其他组数据的'霍尔系数,并求平均值。

六、实验误差分析

1. 系统误差:实验仪器的精度和校准误差,磁场的不均匀性等。

2. 偶然误差:测量读数的误差,环境因素的影响等。

、实验结论

通过本次实验,我们成功地观察到了霍尔效应,并测量了相关物理量。实验结果表明,霍尔电压与电流和磁场强度成正比,与霍尔片的厚度成反比。同时,通过对实验误差的分析,我们认识到在实验操作和数据处理中需要更加谨慎,以提高实验的准确性。

大学物理实验霍尔效应报告 第15篇

【关键词】物理专业;实践教学体系;课堂与实践

1 物理专业的培养目标和实践教学体系的建设

学院的物理专业教学的目的是为了培养具有坚实的物理基础理论知识、基本的实验方法以及技能,理工结合的高级复合型工程技术人才。对于实践体系教学就是为了培养学生要具有一定的实验设计能力,在实验的条件下,能够动手操作出实验的结果并对其进行归纳分析,并以此来撰写论文,做到有可以和同学彼此进行交流的能力;除此之外,还要能够运用现代物理在工程技术方面的实验。因此在课程教育实验方面要加大和加强,尤其是综合性和设计性的实验,有条件的话最好能够让同学们进行小型的科研试验。引导学生将所学的知识进行创新并与工程技术专业联系起来,使其能够在将来从事相关的专业工作中可以更好的发挥。

为了深化教育改革,充分体现“宽口径、厚基础、重能力、高素质”的人才培养模式,增大学生的就业几率,按照院里物理专业培养目标的要求,再加上实践教学老师们共同的努力教学,以及大量的调研、搜集所得到的相关的资源,对完善教学实践管理体系,提供综合性、设计性强的实验以及建立网络教育平台提出了更深的讨论。在以培养计划为指导,挖掘各种实验课,课程设计的逻辑关系,科学、安全、合理的设计各个实验课题的项目的方面已经基本建设出了比较完善的体系,这将对培养学生们的综合素质起到了关键的作用。

2 物理专业实践教学体系构成

通过各种实验课和课程设计的逻辑关系以及科学合理的设计的一些实验,试验项目等已经构建出了比较完善又能体现教学目标的物理专业实践教学体系,包括了10们实验课,4门课程设计,具体设计如下:

力学实验

实验1,霍尔位置传感器测杨氏模量;实验2,扭摆法测物体的转动惯量;实验3,示波器的使用;实验4,粒状物体极不规则物体密度的测量;实验5,显示驻波法测空气中声速。

光学实验

实验1,分光计的调节和使用;实验2,迈克尔逊干涉实验;实验3,光强综合测试;实验4,牛顿环测球面的曲率半径;实验5,组装望远镜和显微镜。

电磁学实验

实验1,磁场的测量与描绘;实验2,电表的改装;实验3,霍尔原件测磁场;实验4,物理电学设计性实验;实验5,电位差计测热电偶的电动势。

近代物理实验

实验1,密里根油滴实验;实验2,塞曼效应;实验3,夫兰克――赫兹实验;实验4,电子射线的电偏转与磁偏转;实验5,电子射线的电聚焦与磁聚焦;实验6,光电效应测普朗克常数;实验7,气体放电等离子体的研究;实验8,全息照相;实验9,硅光电池特性测试实验;实验10,光敏电阻特性测试实验;实验11,光速的测量;实验12,金属电子逸出功测定;实验13,复合电镀实验(一)――赫尔曹实验;实验14,复合电镀实验(二)――金属-固体微粒复合膜电铸工艺研究。

电路实验

实验1,验证基尔霍夫定律;实验2,RLC稳态电路特性的研究;实验3,RLC二阶电路暂态过程的研究;实验4,RC、RL一阶电路暂态过程研究;实验5,RLC串联谐振电路的研究。

模拟电路实验

实验1,电压放大器的调试与测量;实验2,拆动放大器;实验3,低频OTL功率放大器;实验4,射极跟随器;实验5,RC正弦波振荡器。

数字电路实验

实验1,组合逻辑电路的设计(一);实验2,组合逻辑电路的设计(二);实验3,集成555定时器及其应用;实验4,计数器及其应用;实验5,数/模(D/A)及模/数(A/D)转换。

通信原理实验

实验1,FSK调制实验;实验2,抽样定理与PAM通信系统实验;实验3,二相PSK(DPSK)调制实验;实验4,二相PSK(DPSK)解调实验;实验5,FSK解调实验;实验6,脉冲编码调制PCM与时分复用。

传感器原理与应用试验

实验1,金属箔式应变片――单臂电桥性能实验;实验2,集成温度传感器的特性;实验3,差动变压器实验;实验4,电容式传感器的位移特性实验;实验5,直流激励时霍尔传感器位移特性实验;实验6,金属箔式应变片――半桥、全桥性能和电子秤实验;实验7,光电二极管和光敏电阻的特性研究。

光电子技术实验

实验1,光源特性测试;实验2,电光调制实验;实验3,声光调制实验;实验4,广电倍增管综合实验;实验5,光电二极管光电特性测量;实验6,光敏电阻特性实验;实验7,硅光电池特性测试;;实验8,面阵CCD实验;实验9,光电探测器直流参数测试;实验10,APD光电二极管特性测试实验实验11,光电耦合开关实验。

电路课程设计

万能表的组装与调试。

光电转换课程设计

实验1,双光纤通信传输认识;实验2,固定速度时分复用/解复用;实验3,变速率时分复用;实验4,数字信号电――光、光――电传输;实验5,模拟信号电――光、光――电传输;实验6,变速率时分复用/解复用。

数字电路课程设计

数字时钟的制作。

3 教学改革建设实践

通过教学实验安排可以看出力学,光学,电磁学,这三门实验课是基础,其他的实验课基本上就是围绕这三们展开的,所以要注重打好学生们的基础,就要对其进行改革选择适合学生学习的方法,能够充分调动学生做实验的积极性和主动性。所以希望每位同学都可以做到,课前预习实验,对实验做好充分的了解,自己动手操作,通过实验撰写实验报告,能够充分理解并能作适当的讲解,然后对其结果作评论。除此之外,课堂上学生是自由的可以自由发挥及讨论。实验室充分提供给大家,让那个每个同学都能充分的去做实验。此次教学体系的建设就是让同学能够彻底明白每个实验的原理,能够从中收获到知识,更好地为未来所要从事的专业工作打好基础。提高学生的创新能力,真正的学到知识。当然我也会在为学生提供这样一个展现自我的。

4 总结

在此次教学体系的设计中,就是为了通过新的教学体系能够更好的让学生学好物理实验,更好的开发头脑的思维能力,提高学生的动手发言的勇气,自己也能更好的教学。

【参考文献】

[1]方莉俐,张明,梁富增,葛向红.加强学生综合素质,提高择业能力:应用物理课程体系与教学内容的综合研究与实践研究[C]//大学物理课程报告论坛文集.2008,7:209.

[2]王秀杰.应用物理专业普通物理实验改革尝试[J].中国科技教育,2009,1.

大学物理实验霍尔效应报告 第16篇

高考改革后,很多省份高考是自主命题,高考的模式也不尽相同,于是就出现了同样是理工科的学生,他们在高中选修测试的科目也可以不同,即使是同一个专业学生,选修测试科目也不尽相同。对大学物理实验课程而言,把物理作为选修测试科目的学生一般均能将物理理论与实验知识结合起来,具有一定的实验基础技能,以及分析和处理数据的能力;而其他学生物理理论和实验基础相对薄弱。这种差异随着应用型本科院校办学规模的不断扩大而愈发明显。因此,大学物理实验课程的教学,必须要考虑学生实验基础的差异,进行分层次、模块化教学。即实验内容打破传统的按力学、热学、电磁学、光学和近代物理等顺序编排的方式,按照由浅入深、循序渐进的原则,考虑到不同学生的物理基础和各专业物理实验的需求,把实验内容分成预备性、基础性、综合性、设计或研究性实验等四个教学模块,其中基础性和综合性实验模块为必修,而预备性、设计或研究性实验模块为选修[2-4]。预备性实验模块又可称为“前导性实验模块”,主要面向实验基础较差的学生,给他们提供一个前期的实验训练平台,尽快的适应大学物理实验课程内容,比如:单摆实验、测量物体的密度,测定重力加速度,测量薄透镜的焦距,测定冰的熔化热、测定非线性元件的伏安特性等。基础性实验模块设置的主要目的是让学生学会测量一些基本的物理量,操作一些基本的实验仪器,掌握基本的测量方法、实验技能以及分析和处理数据的能力等,范围可包括力、热、电、光、近代物理等领域的内容[2-3]。比如:金属线胀系数的测量,转动法测定刚体的转动惯量、液体比热容的测量,示波器的使用,直流电桥测量电阻,霍尔效应及其应用、迈克尔逊干涉仪、分光计测量棱镜的折射率,光栅衍射等。综合性实验模块可在一个实验中包含力学、热学、电磁学、光学、近代物理等多个领域的知识,综合应用各种实验方法和技术。这类实验设置的目的是为了让学生巩固在前一阶段基础性实验模块的学习成果,进一步拓宽学生眼界和思路,从而提高学生综合运用物理实验方法和技术的能力,比如:共振法测量弹性模量,密立根油滴实验,音频信号光纤传输技术试验,声速的测定,夫兰克-赫兹试验等。设计或研究性实验模块,主要面向学有余力、对物理实验饶有兴趣的学生。第一种方案是根据教师设计的实验题目,给定的实验要求及条件,让学生自行设计方案,并独立操作完成实验的全过程,记录相关数据,并做出独立的判断和思考。第二种方案是沿着基础物理实验的应用性教学目标的方向,组成小组,让学生以团队的形式自行选题、操作和撰写研究报告,完成整个实验流程。教师只要担负指导工作。通过以上两种方案,充分激发他们的创新意识、团队合作精神以及分析和解决问题的能力,使之具备基本的科学实验素养,比如自组显微镜、望远镜,万用表的组装与调试,电子温度计的组装与调试,非线性电阻的研究,非平衡电桥研究,音叉声场研究等。

二、开放式实验教学

大学物理实验主要是基础教学,主要的目标便是培养学生的科学思维和创造精神。开放式实验教学则给予了学生充分自由发挥的空间,学生活跃的灵感和充沛的创造力都可以藉由这个实验平台得到展示,让物理实验真正成为培养未来科学家的摇篮。同时,开放式实验教学可以相应提高实验室仪器设备的使用率,充分发挥其投资效益与使用价值,使应用型本科院校真正做到“成本最小化与效益最大化”[3-4]。因此,各高校应积极创造条件,尽可能进行开放式物理实验教学的尝试,更新教学观念,在教学内容、方法和考核等多个环节做出改革。结合分层次、模块化教学,笔者认为预备性实验模块、设计或研究性实验模块应向学生完全开放。物理实验基础薄弱的学生可选修预备性实验进行补差训练,学业优秀的、可独立完成课题的学生可在教师指导下进行专题实验研究,在时间、内容上灵活掌控,为培养优秀学生创造条件。但是,开放式实验教学也有一定的不足,比如,加大了教师的工作量,课题的选择良莠不齐,考核的标准难以掌控等等。所以,必须培养与建设一支爱岗敬业,同时又敢于革新、乐于革新的物理实验教师队伍。

三、建立网络虚拟实验室

虚拟实验是利用计算机及仿真软件来模拟实验的环境及过程,随着信息技术的发展,虚拟实验教学已经成为加强实践教学、实现培养应用型人才的又一重要手段。与昂贵的实验设备相比,只要很少的投入,便可有效缓解很多应用型本科院校在经费、场地、仪器等方面普遍面临的重重困难和压力,在大学物理实验教学中适当地引入虚拟实验,无疑非常地具有吸引力。而且开展网上虚拟实验教学,学生在课余时间可进行实验前的预习和实验后的复习,有助于提高大学物理实验教学的效率,能够突破传统实验对“时、空”的限制。对于一些实验仪器结构复杂、设计精密且价格昂贵的实验[3],学生无法进行实际操作,要弥补这些不足,可以通过仿真软件来模拟操作,在虚拟的环境中,学生一样可以接触现代化设备和科学实验方法。然而,虚拟实验替代不了真实的实验操作,而是作为传统实验的有效补充,因此,应该把传统实验和虚拟实验这两种教学模式有机地结合起来,扬长避短,才是更好的选择。

四、以学生为教学主体,综合运用多种教学方法

传统实验教学的流程往往是教师调整好实验仪器,课堂上先详细讲解实验原理、操作步骤和注意事项,然后做一个实验演示,接下来学生机械地按照实验既定步骤和要求重复操作,最后提交个大同小异的实验报告应付了事,甚至有的不做实验也能编造个大致的实验结果[4]。这种传统“灌输式”教学方法容易导致大学物理实验流于形式,不仅谈不上对学生科学思维的培养,而且在一定程度上还限制和扼杀了学生的创造力和想象力,难以激发他们对物理实验课的兴趣,更是偏离了应用型本科院校对人才培养的目标和要求。因此,我们必须确立学生的主体地位,灵活运用启发式、引导式、交互式等多种课堂教学方法,充分调动学生的积极性和创造性[4]。

(一)启发引导式教学

在大学物理实验教学中,教师应该大胆摒弃传统教学思维,把课堂还给学生,专注于对学生能力的培养,善于启发学生进行独立思考。教师在实验中恰当地设问,并给予基本理论的指导,由学生来自行探索、分析和解决问题。但是,启发式教学也有很多的难点,所有实验环节的设定,教师必须能够掌控实验的进程,具备深厚的理论素养和丰富的实践经验方可进行指导,不仅不意味着教学工作的轻松,反而对教师的职业素养提出了更高的要求。传统课堂的机械灌输工作量少了,但是实验过程环节的前期准备和过程指导多了,环节设置必须更加的巧妙和科学,教师自身进行过多次尝试后,确保实验的大方向不出错,试验方法相对成熟,才能更加有效地启发学生独立去完成实验,进行更多的尝试和探索。否则,这种名为启发,实则是放任自流的教学,不仅学生的创新精神得不到培养,教师也没有起到真正的指导作用,这将比传统的教学方法更加失败。此外,结合大学物理实验的特点,教师要引导学生运用多学科的知识从多角度来审视、分析和解决问题[4]。如测量半导体P-N结的物理特性实验,教师要引导学生综合运用材料学、固体物理学、电子学等多方面的知识来完成实验;引入激光全息照相、核磁共振等实验,使学生了解现代科技发展的前沿动态。全新知识点的引入同时也将极大地激发学生的学习兴趣,领略到物理实验与现代科学的魅力。

(二)交互式教学

大学物理实验霍尔效应报告 第17篇

一、实验目的和要求

了解霍尔效应原理:通过实验深入理解霍尔效应的基本原理,即导电材料中的电流与磁场相互作用产生电动势的效应。

测量霍尔元件参数:测量霍尔元件的灵敏度(kh)、载流子浓度(n)和迁移率(μ)。

研究霍尔元件特性:测绘霍尔元件的vh-is(霍尔电势差与工作电流)和vh-im(霍尔电势差与励磁电流)曲线,了解霍尔电势差vh与霍尔元件控制电流is、励磁电流im之间的关系。

测量磁感应强度及磁场分布:学习利用霍尔效应测量磁感应强度B及磁场分布。

消除系统误差:学习用“对称交换测量法”消除负效应产生的系统误差。

二、实验原理

霍尔效应

霍尔效应是导电材料中的电流与磁场相互作用而产生电动势的效应。当带电粒子(电子或空穴)在固体材料中受到磁场作用时,会受到洛伦兹力的作用而发生偏转,从而在垂直于电流和磁场的方向上产生正负电荷的积累,形成附加的横向电场,即霍尔电场。当霍尔电场力与洛伦兹力达到平衡时,霍尔电压vh达到稳定值。

霍尔电压vh、控制电流is、磁感应强度B和霍尔元件厚度d之间的关系可由下式表示:

vh = kh cdot is cdot B ] 其中,kh为霍尔元件的灵敏度,与元件的材料和厚度有关。

霍尔元件参数计算

1.载流子浓度n: [ n = frac{1}{k_h cdot d cdot e} ] 其中,e为电子电量。

2. 迁移率μ: 迁移率表示单位电场下载流子的平均漂移速度,是反映半导体中载流子导电能力的重要参数。通过测量霍尔电压vh、控制电流is和霍尔元件的几何尺寸,结合电导率的测量,可以计算出迁移率μ。

三、主要实验仪器

霍尔效应测试仪 - 电磁铁 - 二维移动标尺 - 特斯拉计 - 霍尔元件及引线 - 电脑及测试程序

四、实验内容及实验数据记录

测量霍尔元件灵敏度kh

1. 调节励磁电流im:将励磁电流im调节至,使用特斯拉计测量此时气隙中心磁感应强度B的大小。

2. 放置霍尔元件:移动二维标尺,使霍尔元件处于气隙中心位置。

3. 调节控制电流is:分别调节is为、、...、(数据采集间隔为),记录对应的霍尔电压vh值。

4. 数据处理:描绘is-vh关系曲线,求得斜率k1(k1=vh/is),根据k1和已知参数计算kh。

测量霍尔电压vh与励磁电流im的关系

1. 固定控制电流is:将is调节至。

2. 调节励磁电流im:分别调节im为100mA、200mA、...、1000mA(间隔为100mA),记录对应的霍尔电压vh值。

3. 数据处理:描绘im-vh曲线,验证线性关系的.范围,并分析当im达到一定值后,im-vh直线斜率变化的原因。

测量电磁铁气隙中磁感应强度B的分布

1. 调节励磁电流im:在0-1000mA范围内选择多个im值。

2. 移动霍尔元件:使用二维标尺移动霍尔元件,测量不同位置处的磁感应强度B值。

3. 数据处理:将测量结果用表格和曲线表示,描绘磁场分布(B-X曲线)。

五、实验数据处理与分析

1.灵敏度kh的计算 根据is-vh关系曲线的斜率k1和已知参数,计算霍尔元件的灵敏度kh。

2. 载流子浓度n和迁移率μ的计算 结合电导率的测量,利用公式计算载流子浓度n和迁移率μ。

3. 磁场分布分析 分析电磁铁气隙中磁感应强度B的分布情况,验证磁场分布的均匀性和变化规律。