時(shí)間：2023-02-28 15:52:54
序論：在您撰寫(xiě)靜電場(chǎng)的描繪實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)，參考他人的優(yōu)秀作品可以開(kāi)闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>
1.學(xué)習(xí)用模擬法測(cè)繪靜電場(chǎng)的原理和方法。
2.加深對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度和電位要領(lǐng)的理解。
3.用作圖法處理數(shù)據(jù)。
【實(shí)驗(yàn)儀器】
靜電場(chǎng)描繪儀、靜電場(chǎng)描繪儀信號(hào)源、導(dǎo)線、數(shù)字電壓表、電極、同步探針、坐標(biāo)紙等。
【實(shí)驗(yàn)原理】
在一些科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐中，往往需要了解帶電體周圍靜電場(chǎng)的分布情況。一般來(lái)說(shuō)帶電體的形狀比較復(fù)雜，很難用理論方法進(jìn)行計(jì)算。用實(shí)驗(yàn)手段直接研究或測(cè)繪靜電場(chǎng)通常也很困難。因?yàn)閮x表(或其探測(cè)頭)放入靜電場(chǎng)，總要使被測(cè)場(chǎng)原有分布狀態(tài)發(fā)生畸變;除靜電式儀表之外的一般磁電式儀表是不能用于靜電場(chǎng)的直接測(cè)量，因?yàn)殪o電場(chǎng)中不會(huì)有電流流過(guò)，對(duì)這些儀表不起作用。所以，人們常用“模擬法”間接測(cè)繪靜電場(chǎng)分布。
1、模擬的理論依據(jù)
模擬法在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中有極廣泛的應(yīng)用，其本質(zhì)上是用一種易于實(shí)現(xiàn)、便于測(cè)量的物理狀態(tài)或過(guò)程的研究，以代替不易實(shí)現(xiàn)、不便測(cè)量的狀態(tài)或過(guò)程的研究。 為了克服直接測(cè)量靜電場(chǎng)的困難，我們可以仿造一個(gè)與靜電場(chǎng)分布完全一樣的電流場(chǎng)，用容易直接測(cè)量的電流場(chǎng)模擬靜電場(chǎng)。
靜電場(chǎng)與穩(wěn)恒電流場(chǎng)本是兩種不同場(chǎng)，但是它們兩者之間在一定條件下具有相似的空間分布，即兩場(chǎng)遵守的規(guī)律在形式上相似。它們都可以引入電位U，而且電場(chǎng)強(qiáng)度E=-U/l;它們都遵守高斯定理:對(duì)靜電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度在無(wú)源區(qū)域內(nèi)滿足以下積分關(guān)系
∮E·ds = 0 ∮E·d l = 0
對(duì)于穩(wěn)恒電流場(chǎng)，電流密度矢量J在無(wú)源區(qū)域內(nèi)也滿足類似的積分關(guān)系
∮J·ds = 0 ∮J·d l = 0
由此可見(jiàn)，E和J在各自區(qū)域中滿足同樣的數(shù)學(xué)規(guī)律。若穩(wěn)恒電流空間均勻充滿了電導(dǎo)率為σ的不良導(dǎo)體，不良導(dǎo)體內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度E′與電流密度矢量J之間遵循歐姆定律
J=σE′
因而，E和E′在各自的區(qū)域中也滿足同樣的數(shù)學(xué)規(guī)律。在相同邊界條件下，由電動(dòng)力學(xué)的理論可以嚴(yán)格證明：像這樣具有相同邊界條件的相同方程，其解也相同。因此，我們可以用穩(wěn)恒電流場(chǎng)來(lái)模擬靜電場(chǎng)。也就是說(shuō)靜電場(chǎng)的電力線和等勢(shì)線與穩(wěn)恒電流場(chǎng)的電流密度矢量和等位線具有相似線的分布，所以測(cè)定出穩(wěn)恒電流場(chǎng)的電位分布也就求得了與它相似的靜電場(chǎng)的電場(chǎng)分布。
2、模擬條件
模擬方法的使用有一定條件和范圍，不能隨意推廣，否則將會(huì)得到荒謬的結(jié)論。用穩(wěn)流電場(chǎng)模擬靜電場(chǎng)的條件可歸納為幾點(diǎn)：
(1)穩(wěn)流場(chǎng)中電極形狀應(yīng)與被模擬的靜電場(chǎng)的帶電體幾何形狀相同。
(2)穩(wěn)流場(chǎng)中的導(dǎo)電介質(zhì)應(yīng)是不良導(dǎo)體且電阻率分布均勻，并滿足σ
才能保證電流場(chǎng)中的電極(良導(dǎo)體)的表面也近似是一個(gè)等位面。
(3)模擬所用電極系統(tǒng)與被模擬電極系統(tǒng)的邊界條件相同。
3、同軸圓柱形電纜的靜電場(chǎng)
利用穩(wěn)恒電流的電場(chǎng)和相應(yīng)的靜電場(chǎng)其空間形成一致性，則只要保證電極形狀一定，電極電位不變，空間介質(zhì)均勻，在任何一個(gè)考察點(diǎn)，均應(yīng)有U穩(wěn)恒=U靜電，或E穩(wěn)恒電極≥σ導(dǎo)電質(zhì)=E靜電。下面
圖 1
以同軸圓柱形電纜的“靜電場(chǎng)”和相應(yīng)的模擬場(chǎng)—“穩(wěn)恒電流場(chǎng)”來(lái)討論這種等效性。如圖10(a)所示，在真空中有一半徑a的長(zhǎng)圓柱導(dǎo)體A和一個(gè)內(nèi)徑b的長(zhǎng)圓筒導(dǎo)體B，它們同軸放置，分別帶等量異號(hào)電荷。由高斯定理可知，在垂直于軸線上的任何一個(gè)截面S內(nèi)，有均勻分布輻射狀電力線，這是一個(gè)與坐標(biāo)Z無(wú)關(guān)的二維場(chǎng)。在二維場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度E正平行于xy平面，其等位面為一簇同軸圓柱面。因此，只需研究任一垂直橫截面上的電場(chǎng)分布即可。
距軸心O半徑為r處(圖1(b))的各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度為
E 20r
式中λ為A(或B)的電荷線密度。其電位為
UrUaEdrUaarr1n (1) 20a
Ua 201na若rb時(shí)，Ub = 0則有
代入式(1)得 UrUa
距中心r 處場(chǎng)強(qiáng)為 Er1n(b/r) (2) 1n(b/a)UadUr1 (3) dr1n(b/a)r
其中A、B間不是真空，而是充滿一種均勻的不良導(dǎo)體，且A和B分別與電流的正負(fù)極相連，見(jiàn)圖2同軸電纜模擬電極間形成徑向電流，建立一個(gè)穩(wěn)恒電流場(chǎng)Er。可以證明不良導(dǎo)體中的電場(chǎng)強(qiáng)度Er與原真空中的靜電場(chǎng)Er是相同的。
4、同軸圓柱形電級(jí)間的電流場(chǎng)
取厚為t的圓柱形同軸不良導(dǎo)體片來(lái)研究，材料的電阻率為ρ則半徑r的圓周到半徑為(r+dr)的圓周之間的不良導(dǎo)體薄塊的電阻為
dRdr (4) 2tr
半徑r到b之間的圓柱片電阻為
Rrbbdrb1n (5) r2tr2tr
由此可知半徑a到b之間圓柱片的電阻為
(a)
圖2 同軸電纜模擬電極 Rabb1n (6) 2ta
若設(shè)U0 = 0，則徑向電流為
IUa2tUa (7) Rab1n(b/a)
1n(b/r) (8) 1n(b/a)距中心r處的電位為 UrIRrbUa
則穩(wěn)恒電流場(chǎng)Er′為
UadUr1Er (9) dr1n(b/a)r
可見(jiàn)式(2)與式(8)具有相同形式，說(shuō)明穩(wěn)恒電流場(chǎng)與靜電場(chǎng)的電位分布函數(shù)完全相同。即柱面之間的電位Ur與1nr均為直線關(guān)系。并且(Ur/Ua)相對(duì)電位僅是坐標(biāo)的函數(shù)，與電場(chǎng)電位的絕對(duì)值無(wú)關(guān)。顯而易見(jiàn)，穩(wěn)恒電流的電場(chǎng)E′與靜電場(chǎng)E的分布也是相同的。因?yàn)镋dUrdUrE (10) drdr
實(shí)際上，并不是每種帶電體的靜電場(chǎng)及模擬場(chǎng)的電位分布函數(shù)都能計(jì)算出來(lái)，只有在σ分布均勻幾種形狀對(duì)稱規(guī)則的特殊帶電體的場(chǎng)分布才能用理論嚴(yán)格計(jì)算。上面只是通過(guò)一個(gè)特例，證明了用穩(wěn)恒電流場(chǎng)模擬靜電場(chǎng)的可行性。
5、電場(chǎng)的測(cè)繪方法
由(10)式可知，場(chǎng)強(qiáng)E在數(shù)值上等于電位梯度，方向指向電位降落的方向。考慮到E是矢量，U是標(biāo)量，從實(shí)驗(yàn)測(cè)量來(lái)講，測(cè)量電位比測(cè)定場(chǎng)強(qiáng)容易實(shí)現(xiàn)，所以可先測(cè)繪等位線，然后根據(jù)電力線與等位線正交原理，畫(huà)出電力線。這樣就可由等位線的間距，電力線的疏密和指向，將抽象的電場(chǎng)形象地反映出來(lái)。
靜電場(chǎng)描繪儀(包括水槽、雙層固定支架、同步探針等)，如圖3所示，支架采用雙層式結(jié)構(gòu)，上層放記錄紙，下層放帶電極水槽。并將電極引線接出到外接線柱上，電極間有電導(dǎo)率遠(yuǎn)小于電極且各向均勻的導(dǎo)電介質(zhì)水。接通交流電源就可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在導(dǎo)電玻璃和記錄紙上方各有一探針，通過(guò)金屬探針臂把兩探針固定在同一手柄座上，兩探針始終保持在同一鉛垂線上。移動(dòng)手柄座時(shí)，可保證兩探針的運(yùn)動(dòng)軌跡是一樣的。由水槽上方的穿梭針找到待測(cè)點(diǎn)后，按一下記錄紙上方的探針，在記錄紙上留下一個(gè)對(duì)應(yīng)的標(biāo)記。移動(dòng)同步探針在水槽中找出若干電位相同的點(diǎn)，由此即可描繪出等位線。
使用方法：
(1)接線
靜電場(chǎng)測(cè)試儀信號(hào)源的輸出接線柱與電極接線柱相連，將探針架放好，并使探
針下探頭置于放有電極的水槽中，開(kāi)啟開(kāi)關(guān)，指示燈亮，有數(shù)字顯示。電壓表示值圖3 K為電場(chǎng)中某點(diǎn)對(duì)負(fù)極的電壓值。
(2)測(cè)量
調(diào)節(jié)靜電場(chǎng)測(cè)試儀電源前面板上電壓調(diào)節(jié)旋鈕，將開(kāi)關(guān)K打在電源電壓上，電表顯示所加的電壓值，單位為伏特，一般調(diào)到10V，便于運(yùn)算。然后將開(kāi)關(guān)打在測(cè)量，橫移動(dòng)探針架，數(shù)顯示表示值隨著運(yùn)動(dòng)而變化，從而測(cè)出每條等位線上的幾個(gè)電壓相等的點(diǎn)。
(3)記錄
在描繪架上鋪平坐標(biāo)紙，用螺釘夾住，當(dāng)電壓表顯示讀數(shù)認(rèn)為需要記錄時(shí)，輕輕按下記錄紙上的探針并在坐標(biāo)紙上，記錄電壓，為實(shí)驗(yàn)清楚快捷，每等位線不少于8個(gè)點(diǎn)，然后用光滑曲線連接即可。
【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】
1、長(zhǎng)直同軸圓柱面電極間的電位分布
(1)將電極水槽中加入適量的水，然后把它放在上層靜電場(chǎng)描繪儀的下層;
(2)按圖連接好電路，電壓表及探針聯(lián)合使用。
(3)把坐標(biāo)紙放在靜電場(chǎng)描繪儀的上層，并用四個(gè)螺釘夾好。
(4)調(diào)節(jié)靜電場(chǎng)描繪儀的電源(大約10V)。
(5)移動(dòng)探針座使探針在水中緩慢移動(dòng)，用數(shù)字電壓表測(cè)量電位差，找到等位點(diǎn)時(shí)按下坐標(biāo)紙上的標(biāo)記指針，做出標(biāo)記。分別作出6V、5 V、4 V、3 V、2V的五條等位線，每條等位點(diǎn)不得少于8個(gè)。
(6)根據(jù)等位點(diǎn)描繪等位線，并標(biāo)出每條等位線的電位。
(7)根據(jù)電力線和等位線垂直的提點(diǎn)，描繪被模擬空間中的電力線。
2、不規(guī)則電極間電位分布
(1)將水槽中的電極更換成兩圓柱面型。
(2)重復(fù)內(nèi)容一中的操作，分別作出8V、7 V、6V、5 V、4 V、3 V、2V的7條等位線。
【數(shù)據(jù)記錄與處理】
1、同軸圓柱面型電極間電位分布
(1)根據(jù)等位點(diǎn)描繪被模擬空間中的等位線。
(2)根據(jù)電力線和等位線垂直的提點(diǎn)，畫(huà)出被模擬空間中的電力線。 (3)測(cè)量每條電位線的半徑計(jì)算對(duì)應(yīng)的電位理論值，并與實(shí)驗(yàn)值比較計(jì)算相對(duì)誤差，將數(shù)據(jù)填入以下表格。
表：Ua V a mm b mm
(1)根據(jù)等位點(diǎn)描繪被模擬空間中的等位線。
(2)根據(jù)電力線和等位線垂直的提點(diǎn)，畫(huà)出被模擬空間中的電力線。 注意：將圖線粘貼在實(shí)驗(yàn)報(bào)告上
【思考題】
(1)用模擬法測(cè)的電位分布是否與靜電場(chǎng)的電位分布一樣?
(2)如果實(shí)驗(yàn)時(shí)電源電壓有效值不穩(wěn)定，那么是否會(huì)改變電力線和等位線的分布?為什么?
(3)試從你測(cè)繪的等位線和電力線分布圖，分析何處電場(chǎng)強(qiáng)度較強(qiáng)，何處電場(chǎng)強(qiáng)度較弱。
【注意事項(xiàng)】
(1)水槽由有機(jī)玻璃制成的，實(shí)驗(yàn)時(shí)要輕拿輕放，以免破碎。
(2)水層厚度要保持一致，即水槽要水平放置，以保證導(dǎo)電介質(zhì)的均勻性，且水不要過(guò)多也不要過(guò)少，水面要到達(dá)探針但不要淹沒(méi)電極。
關(guān)鍵詞： “用描跡法畫(huà)出電場(chǎng)中平面上的等勢(shì)線”實(shí)驗(yàn) 描繪電場(chǎng)等勢(shì)線實(shí)驗(yàn)演示器 靈敏電流計(jì) 改造
高中二年級(jí)物理的學(xué)生實(shí)驗(yàn)“用描跡法畫(huà)出電場(chǎng)中平面上的等勢(shì)線”，在實(shí)驗(yàn)中有的班級(jí)的學(xué)生對(duì)靈敏電流計(jì)損壞很嚴(yán)重，如何避免這種情況呢？我對(duì)靈敏電流計(jì)損壞的原因進(jìn)行了深入的分析，終于找出了這個(gè)問(wèn)題的主要原因：描繪電場(chǎng)等勢(shì)線實(shí)驗(yàn)演示器的設(shè)計(jì)有一個(gè)小小的不合理的地方。后來(lái)我對(duì)所有的描繪電場(chǎng)等勢(shì)線實(shí)驗(yàn)演示器進(jìn)行了一個(gè)小改造，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)使用情況表明：靈敏電流計(jì)得到了很好的保護(hù)。下面介紹一下我的做法。
先介紹一下這個(gè)實(shí)驗(yàn)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的是用描跡法描繪電場(chǎng)中平面上的等勢(shì)線。其原理與方法是：直接描繪靜電場(chǎng)中的等勢(shì)線是比較困難的，但由于穩(wěn)恒電流場(chǎng)遵從的規(guī)律在形式上和靜電場(chǎng)相似，因此可以利用導(dǎo)電紙中的恒定電流場(chǎng)模擬真空中的靜電場(chǎng)。具體的做法是將和靜電場(chǎng)中帶電體相同形狀的電極，按帶電導(dǎo)體的分布位置放在均勻的導(dǎo)電物質(zhì)中，導(dǎo)電物質(zhì)應(yīng)是導(dǎo)電率不大的不良導(dǎo)體（導(dǎo)電紙）。在電極上加上一定電壓（直流6伏）以后，導(dǎo)電物質(zhì)中將形成穩(wěn)定的電流場(chǎng)。實(shí)驗(yàn)中確定等勢(shì)點(diǎn)的根據(jù)：當(dāng)兩點(diǎn)電勢(shì)相等時(shí)，連接該兩點(diǎn)間的導(dǎo)線上就無(wú)電流通過(guò)，否則將有電流從高電勢(shì)點(diǎn)流向低電勢(shì)點(diǎn)。所以當(dāng)在電流場(chǎng)中與導(dǎo)電紙接觸的兩探針尖端的電勢(shì)差為零時(shí)，與探針相連的電流計(jì)中通過(guò)的電流強(qiáng)度為零，從而可以通過(guò)探針找出電流場(chǎng)中的等勢(shì)點(diǎn)，并依據(jù)等勢(shì)點(diǎn)描出等勢(shì)線。這個(gè)實(shí)驗(yàn)將要用到的實(shí)驗(yàn)器材有：1.靈敏電流計(jì)；2.導(dǎo)電紙一張；3.直流6伏的電源；4.電極一對(duì)連導(dǎo)線；5.電鍵一只；6.描繪電場(chǎng)等勢(shì)線實(shí)驗(yàn)演示器；7.復(fù)寫(xiě)紙一張；8.白紙一張；9.導(dǎo)線兩對(duì)。其實(shí)驗(yàn)步驟如下：
（1）在描繪電場(chǎng)等勢(shì)線實(shí)驗(yàn)演示器上按順序鋪上白紙、復(fù)寫(xiě)紙、導(dǎo)電紙各一張。
（2）在導(dǎo)電紙上壓上電極，接好電路。
（3）畫(huà)兩電極間的連線作為基準(zhǔn)線，在基準(zhǔn)線上大至分成六等分，得到五個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)。
（4）合上開(kāi)關(guān)后，將一個(gè)探針固定壓在一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，另一個(gè)探針在基準(zhǔn)線的兩側(cè)移動(dòng)，觀察電流表的指示，當(dāng)移到某點(diǎn)電流計(jì)示數(shù)為零時(shí)，此點(diǎn)即為基準(zhǔn)點(diǎn)的等勢(shì)點(diǎn)，稍用力將這點(diǎn)的位置復(fù)印到白紙上。如此在基準(zhǔn)線的兩側(cè)各找5―7個(gè)等勢(shì)點(diǎn)。
（5）換上另一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)后繼續(xù)找該基準(zhǔn)點(diǎn)的等勢(shì)點(diǎn)，直到所有基準(zhǔn)點(diǎn)都在基準(zhǔn)線兩側(cè)找到5―7個(gè)等勢(shì)點(diǎn)為止。
（6）取出白紙，沿各個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的等勢(shì)點(diǎn)連成平滑的等勢(shì)線，并依據(jù)等勢(shì)線繪出若干條電力線。
從整個(gè)實(shí)驗(yàn)看，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中必需注意：
（1）導(dǎo)電紙有導(dǎo)電物質(zhì)的一面應(yīng)該向上，這樣電路才能保證暢通。
（2）在探測(cè)與某一基準(zhǔn)點(diǎn)電勢(shì)相等的其它各點(diǎn)時(shí)，與該基準(zhǔn)點(diǎn)相接觸的探針要固定不動(dòng)，這樣電勢(shì)才能保證不變。
（3）一根探針固定不動(dòng)，另一根探針的跨度不要太大，以免兩探針間的電勢(shì)差太大而燒壞靈敏電流計(jì)；絕不允許將兩探針?lè)謩e同時(shí)觸到兩電極或兩接線柱，因?yàn)閮呻姌O及兩接線柱間的電勢(shì)差很大，這樣會(huì)立刻導(dǎo)致靈敏電流計(jì)燒毀。
從整個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)看，最容易損壞的儀器是靈敏電流計(jì)。靈敏電流計(jì)的量程是很小的，其測(cè)量范圍為-300微安―0―+300微安，兩檔壓降分別為30毫伏和750毫伏，允許通過(guò)的電流是很小的，稍大的電流、電壓都可以使其燒毀。如何保護(hù)好靈敏電流計(jì)是這個(gè)實(shí)驗(yàn)要切實(shí)注意的問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)表明，將兩探針?lè)謩e同時(shí)觸到兩電極是靈敏電流計(jì)被燒毀的主要原因。所以教師要在學(xué)生別強(qiáng)調(diào)第三點(diǎn)注意事項(xiàng)，講清楚道理并要求學(xué)生切記。
教師強(qiáng)調(diào)了注意事項(xiàng)，學(xué)生對(duì)儀器的損壞會(huì)減少，但還是難免會(huì)有個(gè)別學(xué)生將兩探針?lè)謩e同時(shí)觸到兩電極而使靈敏電流計(jì)被燒毀。如何杜絕這種現(xiàn)象發(fā)生呢？當(dāng)我們細(xì)心地觀察整個(gè)實(shí)驗(yàn)電路及儀器，就會(huì)發(fā)現(xiàn)描繪電場(chǎng)等勢(shì)線實(shí)驗(yàn)演示器正面的兩個(gè)電極及兩接線柱的側(cè)面是的。當(dāng)給描繪電場(chǎng)等勢(shì)線實(shí)驗(yàn)演示器接上直流6伏的電源時(shí)，兩個(gè)電極及兩接線柱的側(cè)面都帶上6伏的直流電，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)靈敏電流計(jì)的最大壓降750毫伏，所以只要將兩探針?lè)謩e同時(shí)觸到兩電極或兩接線柱，靈敏電流計(jì)馬上就會(huì)被燒壞。第一次做這個(gè)實(shí)驗(yàn)的學(xué)生心里總有一些慌張，操作實(shí)驗(yàn)時(shí)對(duì)教師強(qiáng)調(diào)的問(wèn)題也容易忘記；或者有個(gè)別學(xué)生根本就沒(méi)有聽(tīng)課，做實(shí)驗(yàn)時(shí)就亂來(lái)一通。這些情況都可能導(dǎo)致有學(xué)生將兩探針?lè)謩e同時(shí)觸到兩電極或兩接線柱而使靈敏電流計(jì)燒毀。對(duì)于這種情況，要想出一個(gè)辦法：即使學(xué)生將兩探針?lè)謩e同時(shí)觸到兩電極或兩接線柱也不會(huì)使靈敏電流計(jì)燒毀。所以必須對(duì)描繪電場(chǎng)等勢(shì)線實(shí)驗(yàn)演示器進(jìn)行改進(jìn)。描繪電場(chǎng)等勢(shì)線實(shí)驗(yàn)演示器的兩個(gè)電極及兩接線柱的側(cè)面是的，當(dāng)接上電源時(shí)是通電的。只要在兩個(gè)電極及兩接線柱的側(cè)面涂上一層油漆，當(dāng)學(xué)生將兩探針?lè)謩e同時(shí)觸到兩電極或兩接線柱時(shí)，油漆的絕緣作用會(huì)使兩探針不再帶電，就能保護(hù)靈敏電流計(jì)。
我對(duì)描繪電場(chǎng)等勢(shì)線實(shí)驗(yàn)演示器中設(shè)計(jì)不合理的地方進(jìn)行了小小的改造，使“用描跡法畫(huà)出電場(chǎng)中平面上的等勢(shì)線”實(shí)驗(yàn)更易成功，儀器得到了更好的保護(hù)。
參考文獻(xiàn)：
新課標(biāo)背景下的物理課堂要體現(xiàn)學(xué)生的自主性學(xué)習(xí)，其奧秘在于“師生角色的轉(zhuǎn)換”，變學(xué)生的被動(dòng)學(xué)為學(xué)生課堂上的主動(dòng)參與。讓學(xué)生親身去經(jīng)歷知識(shí)的形成過(guò)程，在歡快的課堂氛圍中學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，學(xué)以致用。物理本身是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，物理的很多定理或定律來(lái)源于實(shí)驗(yàn)，一個(gè)物理實(shí)驗(yàn)就是一個(gè)物理情景。
在平時(shí)的物理教學(xué)中，把知識(shí)還原成生活之中的小實(shí)驗(yàn)，在生活中體會(huì)物理知識(shí)。在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程當(dāng)中，我們要讓學(xué)生自己探索知識(shí)的形成過(guò)程，利用貼近生活的實(shí)驗(yàn)來(lái)激活學(xué)生的出現(xiàn)思維，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力。在實(shí)驗(yàn)設(shè)置的過(guò)程中，如何讓學(xué)生親身參與？根據(jù)幾年的教學(xué)實(shí)踐，筆者在實(shí)驗(yàn)改進(jìn)上進(jìn)行了大膽的嘗試，收到了很好的效果。它不僅能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，而且能幫助我們突破一些教學(xué)中的重、難點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的真正掌握，并且靈活應(yīng)用。
1 超重與失重
在講“超重與失重”一節(jié)中，對(duì)于完全失重的處理，筆者對(duì)原有實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，全新設(shè)計(jì)一個(gè)小實(shí)驗(yàn)。主要器材有一個(gè)空礦泉水瓶（底端帶洞）、一桶水。實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：
1）把礦泉水瓶中裝滿水，然后讓水瓶正立在空中，觀察水流動(dòng)情況。仍然把礦泉水瓶裝滿水，下面放上水桶，讓水瓶正立在空中自由下落。在做實(shí)驗(yàn)之前先讓學(xué)生猜測(cè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，學(xué)生發(fā)揮想象力，答案五花八門(mén)。在學(xué)生猜測(cè)之后，由學(xué)生代表站在板凳上親自演示實(shí)驗(yàn)。
2）通過(guò)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生提出問(wèn)題與討論：當(dāng)瓶中裝滿水，瓶靜立在空中時(shí)，為什么水會(huì)流出？當(dāng)瓶中裝滿水在空中自由下落時(shí)，瓶和水處于什么運(yùn)動(dòng)狀態(tài)？這種狀態(tài)下物體的加速度是多大？根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)，請(qǐng)分析瓶的受力情況？水和瓶之間還有擠壓?jiǎn)幔?/p>
學(xué)生通過(guò)討論進(jìn)行小結(jié)：當(dāng)物體向下的加速度為g時(shí)，且物體與接觸面的壓力為零時(shí)，這種現(xiàn)象屬于完全失重。
教師質(zhì)疑隨后質(zhì)疑：怎樣驗(yàn)證你們的結(jié)論呢？
3）學(xué)生討論并展示成果：學(xué)生利用上述實(shí)驗(yàn)器材分別把水瓶上拋和平拋。
本知識(shí)環(huán)節(jié)的講授采用改進(jìn)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)，把一個(gè)抽象的物理概念用一個(gè)簡(jiǎn)單的物理小實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究，最終學(xué)生得出科學(xué)的結(jié)論。這種方式教學(xué)首先讓學(xué)生先產(chǎn)生興趣，造成懸念，積極探索，使學(xué)生始終處于一種興奮狀態(tài)。進(jìn)而研究“完全失重”的形成過(guò)程。這樣教學(xué)，學(xué)生對(duì)于完全失重的概念的理解達(dá)到記憶并強(qiáng)化的過(guò)程。
2 電磁式等勢(shì)線描繪器描繪等勢(shì)線
2.1 實(shí)驗(yàn)原理
直接描繪靜電場(chǎng)的等勢(shì)線比較困難，利用恒定電流的電場(chǎng)模擬靜電場(chǎng)通過(guò)電磁手段用描跡法畫(huà)出電場(chǎng)中平面上的等勢(shì)線。
2.2 創(chuàng)新點(diǎn)
1）引入可控電磁探針和畫(huà)板，受幼兒畫(huà)板的啟發(fā)，用畫(huà)寫(xiě)板取代白紙復(fù)寫(xiě)紙來(lái)呈現(xiàn)等勢(shì)點(diǎn)，可控電磁探針用來(lái)尋找等勢(shì)點(diǎn)，可控電磁探針主要有兩部分構(gòu)成，連接紅色粗線的鐵芯也就是探針和連接紅藍(lán)細(xì)線帶觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)的線圈構(gòu)成。線圈接直流電源，鐵芯連線接靈敏電流計(jì)，找到等勢(shì)點(diǎn)后接通觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)，電磁探針產(chǎn)生磁場(chǎng)在畫(huà)寫(xiě)板上留下一點(diǎn)即對(duì)應(yīng)模擬靜電場(chǎng)中的等勢(shì)點(diǎn)，接下來(lái)斷開(kāi)電磁探針電源，繼續(xù)尋找下一等勢(shì)點(diǎn)，重復(fù)前面操作。
2）引入彈壓式接線柱，提高器材安全度和降低實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備難度。原裝置是柱狀接線柱，每做完一次需拆卸一次，配件很小易失，器材易損。實(shí)驗(yàn)所需三種紙都需打孔套到接線柱上，打孔時(shí)孔間距和孔的大小都需認(rèn)真處理否則影響實(shí)驗(yàn)效果，造成實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備工作難度大。彈壓式接線柱是在豎直鏍桿上套一彈簧，實(shí)驗(yàn)中調(diào)節(jié)螺帽就可以改變接觸點(diǎn)位置和接觸緊密程度，實(shí)驗(yàn)完畢旋松螺帽彈簧將接觸片輕松彈起就能取下實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這樣省去了拆卸環(huán)節(jié)避免了零配件的丟失保障器材安全，并且實(shí)驗(yàn)用紙或其它材料也不必再打孔處理，降低了實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備難度。
3）打破原實(shí)驗(yàn)材料限制，能利用日常生活中常見(jiàn)材料完成實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣。原有實(shí)驗(yàn)必須用碳粉導(dǎo)電紙，它對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)很是陌生的一種材料，對(duì)實(shí)驗(yàn)易產(chǎn)生的畏懼心理，不利于激發(fā)學(xué)生探究興趣，這種紙不易買(mǎi)到價(jià)格也相對(duì)較貴。改用畫(huà)寫(xiě)板后，利用畫(huà)寫(xiě)板耐濕的特點(diǎn)可用浸過(guò)蘇打液的潮濕狀態(tài)的棉布或厚牛皮紙等替代導(dǎo)電紙，學(xué)生用平時(shí)看得見(jiàn)摸得著的材料自制導(dǎo)電紙，增加實(shí)驗(yàn)的趣味性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。
4）低成本無(wú)污染。原有實(shí)驗(yàn)每做一次要耗費(fèi)白紙一張，導(dǎo)電紙最多用兩三次就不能再用，復(fù)寫(xiě)紙比導(dǎo)電紙稍耐用一些，但也需要頻繁更換，如做學(xué)生實(shí)驗(yàn)耗材量很大，累積起來(lái)實(shí)驗(yàn)成本較高，產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)廢物多而且大多只能被焚燒處理產(chǎn)生有害氣體污染大氣。利用畫(huà)寫(xiě)板和電磁探針作圖，可反復(fù)使用，投入低，不會(huì)產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)垃圾，符合低碳環(huán)保的理念。
5）可描繪多種情況等勢(shì)線分布。原器材因接線柱限制只能描繪等量異種點(diǎn)電荷等勢(shì)線分布，改進(jìn)后的器材可描繪帶電平行板間的電場(chǎng)，或非勻強(qiáng)場(chǎng)等。
2.3 使用方法：以描繪正負(fù)點(diǎn)電荷靜電場(chǎng)等勢(shì)線分布為例
1）將畫(huà)寫(xiě)板和浸過(guò)蘇打液的導(dǎo)電布鋪好連接電路，電壓直流10 v—14 v，閉合開(kāi)關(guān)產(chǎn)生模擬靜電場(chǎng)。普通探針和電磁探針上粗導(dǎo)線連接靈敏電流計(jì)，電磁探針尾端紅藍(lán)導(dǎo)線接學(xué)生電源，本探針經(jīng)試驗(yàn)直流 6 v效果最佳，在導(dǎo)電紙上取五個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，用電磁探針依次描出基準(zhǔn)點(diǎn)位置，普通探針對(duì)準(zhǔn)第一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)電磁探針在導(dǎo)電紙上輕輕移動(dòng)在基準(zhǔn)點(diǎn)附近尋找等勢(shì)點(diǎn)，找到后將電磁探針開(kāi)關(guān)閉合產(chǎn)生磁場(chǎng)在畫(huà)寫(xiě)板上留下點(diǎn)跡，按此方法依次尋找等勢(shì)點(diǎn)完成實(shí)驗(yàn)。
2）將彈壓式接線柱旋松，釋放彈片，取下畫(huà)寫(xiě)板，將等勢(shì)點(diǎn)用畫(huà)寫(xiě)筆用平滑曲線連接，正負(fù)點(diǎn)電荷靜電場(chǎng)等勢(shì)線分布就完成了。
3）觀察完畢后，用畫(huà)寫(xiě)板上的磁條掃過(guò)畫(huà)寫(xiě)板清除實(shí)驗(yàn)痕跡，整理器材實(shí)驗(yàn)完畢。
2.4 實(shí)驗(yàn)器的優(yōu)點(diǎn)
1）電磁式等勢(shì)線描繪器材料易尋、成本低廉、制作簡(jiǎn)單，易于操作，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，不會(huì)產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)廢物。
2）沖破原實(shí)驗(yàn)的局限性，可描繪多種電場(chǎng)，既可用于教師示教，也可讓學(xué)生自制上探究性實(shí)驗(yàn)課，激發(fā)學(xué)生制作和研究興趣。
3 驗(yàn)證動(dòng)量守恒實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)
驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)是高中物理課程的重要實(shí)驗(yàn)，按照教科書(shū)物理第二冊(cè)的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，把斜槽固定在桌子邊緣，在地面鋪上白紙復(fù)寫(xiě)紙，小球從斜槽上端滾下落到復(fù)寫(xiě)紙上，在白紙上留下落點(diǎn)痕跡，然后對(duì)落點(diǎn)及相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，驗(yàn)證碰撞前后動(dòng)量是否守恒。用此裝置在實(shí)際操作時(shí)，有以下缺點(diǎn)：斜槽裝置不穩(wěn)易滑動(dòng)，不能確保入射小球從同一高度滾下及碰撞前后兩小球做平拋運(yùn)動(dòng)；小球從斜槽滾下落到地面上滿地跑，有時(shí)落到桌斗里，學(xué)生到處找球，浪費(fèi)大量的時(shí)間；白紙直接放在地面上容易錯(cuò)位；小球落點(diǎn)分散，用圓規(guī)找落點(diǎn)誤差大，精度低；整個(gè)實(shí)驗(yàn)耗時(shí)較長(zhǎng)。為此我們對(duì)原裝置加以改進(jìn)。
1）實(shí)驗(yàn)時(shí)用凹槽接小球。避免做實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生到處找球，節(jié)省了大量的時(shí)間。
2）斜槽安裝支架，保證了斜槽的穩(wěn)定性，一次調(diào)整，多次使用，斜槽上端附電磁鐵，保證了入射小球從同一高度無(wú)初速度釋放。末端鑲嵌水平儀，保證了碰撞前后小球做平拋運(yùn)動(dòng)。
3）用帶中孔的透明同心圓片找圓心比圓規(guī)方便快捷，且提高了精度。
4）不用刻度尺測(cè)長(zhǎng)度，而用B4紙，在上面畫(huà)出的刻度直接讀出水平拋出距離并形成報(bào)告單，使實(shí)驗(yàn)測(cè)量與實(shí)驗(yàn)報(bào)告一體化。
關(guān)鍵詞：數(shù)理方程實(shí)驗(yàn)；教學(xué)改革；數(shù)學(xué)建模
中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2013）48-0035-03
一、引言
數(shù)學(xué)物理方程是人們對(duì)一些物理規(guī)律、物理過(guò)程和物理狀態(tài)進(jìn)行研究后歸結(jié)出來(lái)的一些偏微分方程，是微積分學(xué)產(chǎn)生以后，在實(shí)踐中產(chǎn)生并且不斷向前發(fā)展的教學(xué)分支之一[1]。數(shù)理方程教學(xué)的直接目標(biāo)是幫助學(xué)生掌握必要的數(shù)學(xué)知識(shí)和工具，為后續(xù)專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課作準(zhǔn)備；其長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)是訓(xùn)練學(xué)生的數(shù)學(xué)思維及運(yùn)用數(shù)學(xué)工具解決實(shí)際問(wèn)題的能力[2]。但該課程被公認(rèn)為“老師難教、學(xué)生難學(xué)、作業(yè)難做”[3]，而且隨著近幾年新技術(shù)的發(fā)展與變化，各高校為了適應(yīng)寬口徑科技人才培養(yǎng)的需要，將這門(mén)課的課時(shí)進(jìn)行了進(jìn)一步壓縮。因此，要保持教學(xué)內(nèi)容和提高教學(xué)質(zhì)量，任課教師迫切需要對(duì)教學(xué)手段進(jìn)行改革。通過(guò)對(duì)數(shù)理方程以往教學(xué)情況的實(shí)際調(diào)研來(lái)看，學(xué)生們對(duì)這門(mén)課普遍感覺(jué)畏懼、難以產(chǎn)生興趣。產(chǎn)生這種情緒的原因主要有兩點(diǎn)：（1）數(shù)學(xué)推導(dǎo)很長(zhǎng)、很多，例題比較抽象，過(guò)于陳舊，容易讓人乏味。（2）不知道數(shù)理方程課對(duì)其專業(yè)學(xué)習(xí)到底有何作用，因此不愿多花精力，想混及格就行[3]。我們教研組經(jīng)過(guò)研究和討論認(rèn)為，沒(méi)有學(xué)不好或?qū)W不會(huì)的知識(shí)，只是學(xué)生的主觀能動(dòng)性還沒(méi)有得到充分挖掘。因此，我們讓學(xué)生自由組合成三人小組，指導(dǎo)他們結(jié)合專業(yè)方向設(shè)計(jì)能夠用數(shù)理方程中三類典型偏微分方程進(jìn)行數(shù)學(xué)建模的實(shí)際物理或者專業(yè)實(shí)驗(yàn)，然后進(jìn)行相關(guān)物理量的測(cè)量、分析，同時(shí)進(jìn)行數(shù)學(xué)模型的理論計(jì)算和計(jì)算機(jī)軟件仿真等工作，并將其實(shí)驗(yàn)報(bào)告作為平時(shí)分重要參考。經(jīng)過(guò)近兩屆學(xué)生的實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，該課程的通過(guò)率得到了極大提高，學(xué)生的反映也很積極，甚至讓人驚喜，有些學(xué)生據(jù)此進(jìn)一步參加了數(shù)學(xué)建模比賽、物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新競(jìng)賽、大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃等，取得了良好的教學(xué)效益。
二、數(shù)理方程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的、特點(diǎn)和作用
開(kāi)授數(shù)理方程實(shí)驗(yàn)課的目的就是引導(dǎo)學(xué)生以研究、分析、解決實(shí)際問(wèn)題為導(dǎo)向，全面掌握數(shù)理方程這門(mén)課所包含的數(shù)學(xué)建模、數(shù)學(xué)分析、求解方法等，并培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛻?yīng)用計(jì)算機(jī)解決相關(guān)專業(yè)問(wèn)題的能力。相對(duì)于傳統(tǒng)數(shù)理方程教學(xué)而言，數(shù)理方程實(shí)驗(yàn)教學(xué)有三個(gè)新特點(diǎn)：（1）傳統(tǒng)數(shù)理方程的教學(xué)形式是以教師為中心，以課堂教學(xué)為中心；而數(shù)理方程實(shí)驗(yàn)則更多地強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，以課外實(shí)踐為中心。（2）傳統(tǒng)的數(shù)理方程教學(xué)追求理論的完整性、步驟的連貫性，繁雜冗長(zhǎng)的數(shù)學(xué)推理不可避免；而數(shù)理方程實(shí)驗(yàn)針對(duì)具體問(wèn)題進(jìn)行數(shù)學(xué)建模和求解，研究目標(biāo)明確，因而可以通過(guò)簡(jiǎn)明實(shí)踐來(lái)理解理論。（3）每個(gè)數(shù)理方程實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容具有相對(duì)的獨(dú)立性，可以將數(shù)學(xué)、物理、專業(yè)知識(shí)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用等眾多不同的領(lǐng)域結(jié)合起來(lái)，并借此介紹一些目前科學(xué)技術(shù)前沿廣泛運(yùn)用的知識(shí)，如非線性方程、小波變換、積分方程等。數(shù)理方程實(shí)驗(yàn)要求將實(shí)際物理實(shí)驗(yàn)（或者專業(yè)實(shí)驗(yàn)）、數(shù)學(xué)建模，以及計(jì)算機(jī)仿真三者融為一體，最后形成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。因此數(shù)理方程實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有以下三個(gè)方面的作用。
1.激發(fā)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性。在數(shù)理方程實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生們需要尋找滿足波動(dòng)方程、輸運(yùn)方程或者恒定場(chǎng)方程的實(shí)例，并進(jìn)行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，因此學(xué)習(xí)過(guò)程中分工合作、共同探討的氣氛得以形成。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量、計(jì)算、仿真過(guò)程中逐步取得的成功，學(xué)生們對(duì)數(shù)理方程的學(xué)習(xí)興趣極大地提高；通過(guò)將復(fù)雜難懂的物理、工程問(wèn)題直觀地顯示于物理現(xiàn)象或精美圖表，學(xué)生們更喜歡主動(dòng)地去研究、計(jì)算機(jī)編程計(jì)算專業(yè)課中的各種問(wèn)題。
2.促進(jìn)了學(xué)生的自學(xué)、編程和書(shū)面表達(dá)等多方面能力的提高，真正提高了學(xué)生的動(dòng)手、動(dòng)腦能力。因?yàn)橐幊糖蠼鈹?shù)理方程，首先要理解、掌握相關(guān)數(shù)學(xué)知識(shí)，這就迫使他們查閱、學(xué)習(xí)相關(guān)資料，并下意識(shí)地對(duì)教師所講解的數(shù)學(xué)知識(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈關(guān)注，畢竟“社會(huì)需要是科技發(fā)展的最大動(dòng)力”。而撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的書(shū)面表達(dá)能力、邏輯思維能力很有助益。通過(guò)將實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)與理論計(jì)算結(jié)果、計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果進(jìn)行比較，學(xué)生們更加感性地接受了理論指導(dǎo)實(shí)踐，實(shí)踐拓展理論的研究思路。
3.培養(yǎng)了學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)新意識(shí)。通信、電子類專業(yè)一般都會(huì)開(kāi)設(shè)《高頻電路基礎(chǔ)》、《微波技術(shù)與天線》、《電磁場(chǎng)傳輸理論》等課程，因此在引入三類典型二階線性偏微分方程、講解“分離變量法”、“格林函數(shù)法”及特殊函數(shù)時(shí)，都盡量以這些課程中的問(wèn)題為模型，然后讓學(xué)生利用專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，再結(jié)合數(shù)學(xué)建模的思想去完成數(shù)理方程實(shí)驗(yàn)。這樣不僅可以讓學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課時(shí)輕松自如，還會(huì)刺激他們思考實(shí)驗(yàn)過(guò)程中碰到的各種問(wèn)題。
三、數(shù)理方程實(shí)驗(yàn)示例
通過(guò)近幾年的積累，我們得到了很多以三類典型偏微分方程：波動(dòng)方程、輸運(yùn)方程和恒定場(chǎng)方程為數(shù)學(xué)模型的物理實(shí)驗(yàn)和專業(yè)實(shí)驗(yàn)的案例，下面分別介紹一二。
1.波動(dòng)方程實(shí)驗(yàn)示例?！段⒉夹g(shù)與天線》是通信、電子類專業(yè)的必修課，該課程中對(duì)于微波電路的分析主要有兩種方法：（1）場(chǎng)分析的方法；（2）“路”分析的方法[4]。這兩種方法都可以作為數(shù)理方程實(shí)驗(yàn)的案例，例如均勻傳輸線方程即可以作為波動(dòng)方程應(yīng)用的典型案例。均勻傳輸線（如圖1）可等效為具有分布參數(shù)的電路，因此可用“路”的分析方法建立傳輸線方程，并導(dǎo)出傳輸線方程的解。通過(guò)應(yīng)用Kirchhoff電壓定律和Kirchhoff電流定律，可推導(dǎo)出均勻傳輸線中電壓和電流所滿足的方程。
■=Ri（z，t）+L■■=Gi（z，t）+C■ （1）
這是均勻傳輸線方程，也稱電報(bào)方程。對(duì)于時(shí)諧電壓和電流，可用復(fù)振幅表示為u（z，t）=Re[U（z，t）ejωt]，i（z，t）=Re[I（z，t）ejωt]，將它們帶入式（1）并消元，即可得時(shí)諧傳輸線波動(dòng)方程：
■-γ2U（z）=0■-γ2I（z）=0 （1）
其中γ=■稱為傳播常數(shù)，若R≈G≈0，式（2）即為理想傳輸線中電壓、電流的一維波動(dòng)方程。
在這個(gè)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，若此理想輸線無(wú)限長(zhǎng)，并已知其初始電壓和初始電流分布，則可根據(jù)式（1）求出電壓和電流的“初始位移φ（z）”、“初始速度ψ（z）”，代入D’Alembert公式：
u（z，t）=■[φ（z+at）+φ（z-at）]+■■ψ（ξ）dξ （3）
可求得傳輸線上電壓和電流的傳播情況。
若理想傳輸線是有限長(zhǎng)度，實(shí)驗(yàn)中就可引入邊界條件。如終端短路，則V|z=l，為電壓場(chǎng)量的Dirichlet齊次邊界條件，再由式（1）第二式可得Iz|z=l=0，為電流場(chǎng)量的Neumann齊次邊界條件；如終端開(kāi)路，則I|z=l=0，為電流場(chǎng)量的Dirichlet齊次邊界條件，再由式（1）的第一式可得Vz|z=l=0，為電壓場(chǎng)量的Neumann齊次邊界條件。應(yīng)用高等數(shù)學(xué)中二階常微分方程的解法即可得式（2）的通解：
U（z）=A1e-γz+A2eγz=0I（z）=■（A1e-γz-A2eγz） （4）
其中，Z■=■稱為特性阻抗，然后再根據(jù)邊界條件求得電壓和電流的分布。
有條件的高?？捎镁W(wǎng)絡(luò)分析儀、50Ω微帶線、50Ω BNC連接線、開(kāi)路負(fù)載、短路負(fù)載、高阻微波同軸檢測(cè)探頭等進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)測(cè)量，我們還可以借助電子電路仿真軟件Multisim或者安捷倫公司的Advanced design system進(jìn)行上述微波電路的仿真，具體實(shí)驗(yàn)和仿真可參考文獻(xiàn)[5-7]。最后要求將數(shù)學(xué)模型求解的結(jié)果、實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果、仿真軟件計(jì)算結(jié)果放在同一表格或者同一張圖中進(jìn)行比較，這樣可以得到一份很好的數(shù)理方程與專業(yè)知識(shí)相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
另外，兩端固定均勻弦的微小橫振動(dòng)問(wèn)題是所有數(shù)理方程教材的經(jīng)典例題，我們可以用兩端固定的橡皮筋進(jìn)行振動(dòng)模擬，然后數(shù)碼攝像機(jī)進(jìn)行拍攝紀(jì)錄，通過(guò)計(jì)算機(jī)處理得到其橡皮筋任意一點(diǎn)在任意時(shí)刻的位移，并與Matlab編程計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較。還有，通過(guò)在水槽中用試管滴水得到二維水波振蕩，用數(shù)碼相機(jī)連拍功能獲取不同時(shí)刻水波振動(dòng)狀態(tài)，可與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較。學(xué)生通過(guò)這些實(shí)驗(yàn)不僅理解了方程的含義、求解方法，還學(xué)會(huì)了如何用這些實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)量弦的密度、波的傳播速度等重要物理參量。
2.輸運(yùn)方程實(shí)驗(yàn)示例。半導(dǎo)體物理學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)中許多問(wèn)題都可歸集為反應(yīng)擴(kuò)散方程（或稱輸運(yùn)方程）問(wèn)題，在諸多重要物理參數(shù)測(cè)量方面有很多應(yīng)用，如氣體、液體擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)量等。目前很多學(xué)校都能開(kāi)展“測(cè)定氣體導(dǎo)熱系數(shù)”物理實(shí)驗(yàn)，所需儀器主要有FB-202型氣體導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定儀、溫度計(jì)、氣壓計(jì)等。其物理模型為：在圓柱形容器內(nèi)的沿軸線方向上有一根溫度恒為T(mén)1的鎢絲（如圖2），容器內(nèi)壁的溫度近似為室溫T2（T1>T2），鎢絲的半徑為r1，鎢絲長(zhǎng)為L(zhǎng)，容器的半徑為r2，由于T1>T2，容器中的待測(cè)氣體必然形成一個(gè)沿徑向分布的溫度梯度，由于熱傳導(dǎo)，鎢絲溫度下降，本實(shí)驗(yàn)用熱線恒溫自動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)維持鎢絲溫度恒為T(mén)1。如對(duì)其進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，得其輸運(yùn)方程方程模型：
■-■Δu（■，t）=f（■，t） （5）
其中u為溫度分布，c為氣體比熱容，ρ為氣體密度，k即為所求熱傳導(dǎo)系數(shù)。由于每秒鐘氣體熱傳導(dǎo)所耗散的熱量就等于維持鎢絲的溫度恒為T(mén)1時(shí)所消耗的電功率，所以圓柱形容器中氣體的溫度分布保持為一個(gè)穩(wěn)定的徑向分布的溫度場(chǎng)，
■+■■+■■=0 r1
然后用分離變量法求解此數(shù)學(xué)定解問(wèn)題，得u（r）=（T1-T2）Inr/In（r1/r2）。學(xué)生以三人為一小組做實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，再用Matlab或Origin進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后與理論模型計(jì)算值進(jìn)行比較，最后進(jìn)行誤差分析，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。通過(guò)此實(shí)驗(yàn)學(xué)生不僅掌握了如何測(cè)量氣體的熱傳導(dǎo)系數(shù)，加深了對(duì)輸運(yùn)方程的理解，還學(xué)會(huì)了如何使用數(shù)據(jù)處理軟件，對(duì)學(xué)生今后的學(xué)習(xí)很有裨益。
3.恒定場(chǎng)方程實(shí)驗(yàn)示例。一般高校的普通物理實(shí)驗(yàn)室都開(kāi)設(shè)靜電場(chǎng)描繪實(shí)驗(yàn)，使用實(shí)驗(yàn)儀器有：AC-12靜電場(chǎng)描繪電源、靜電場(chǎng)描繪儀等（如圖3（a）所示）。以同心水槽中電位分布為研究對(duì)象，可得二維極坐標(biāo)系下Laplace方程定解問(wèn)題：
Δu=0， a≤r≤bu|■=V1，u|■=V2 （7）
學(xué)生可用分離變量法求得其理論解，還可以用Comsol、Matlab等仿真軟件比較容易的得到其電位分布圖，再通過(guò)與實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)得到的電位分布圖進(jìn)行比較（圖3（b）），從而直觀、深刻地理解物理原型、數(shù)學(xué)模型，并至少掌握了一種計(jì)算機(jī)仿真軟件的應(yīng)用。此實(shí)驗(yàn)中根據(jù)不同電極形狀的水槽，還可讓學(xué)生在不同坐標(biāo)系下（如雙曲坐標(biāo)系、直角坐標(biāo)系）進(jìn)行分離變量法，從而對(duì)Sturm-Liuville本征值問(wèn)題有更深刻的認(rèn)識(shí)。
總的來(lái)說(shuō)，數(shù)理方程實(shí)驗(yàn)的完成首先需要教師指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)、掌握相關(guān)數(shù)學(xué)知識(shí)和求解方法，然后引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行相關(guān)物理、或者專業(yè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、測(cè)量，并根據(jù)物理規(guī)律分析這些實(shí)驗(yàn)的物理原型，建立起數(shù)學(xué)模型，再由學(xué)生自己進(jìn)行計(jì)算機(jī)編程計(jì)算或利用現(xiàn)有商業(yè)軟件進(jìn)行仿真，最后通過(guò)觀察、比較數(shù)學(xué)模型理論結(jié)果、實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)和計(jì)算機(jī)軟件仿真結(jié)果，進(jìn)行總結(jié)，完成數(shù)理方程實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的今天，教師在傳授一門(mén)課的基本知識(shí)的同時(shí)，應(yīng)比以往任何時(shí)候更注重傳授學(xué)習(xí)和研究這門(mén)課程的方法，完成由引導(dǎo)式學(xué)習(xí)到自主學(xué)習(xí)的根本性轉(zhuǎn)變[8]。通過(guò)一年來(lái)數(shù)理方程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索和實(shí)踐，我們發(fā)現(xiàn)數(shù)理方程實(shí)驗(yàn)課能夠利用學(xué)?，F(xiàn)有教學(xué)儀器和設(shè)備，將物理知識(shí)、專業(yè)知識(shí)、數(shù)學(xué)知識(shí)，以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)“教學(xué)、實(shí)踐、科研”三位一體[9]的教學(xué)模式。學(xué)生們通過(guò)課題式的研究覺(jué)得的數(shù)理方程是很有用的一門(mén)課，能夠?qū)W以致用，縮短了書(shū)本理論到專業(yè)應(yīng)用的距離，該課程的通過(guò)率相應(yīng)地也得到了極大提高。有很多同學(xué)通過(guò)設(shè)計(jì)數(shù)理方程實(shí)驗(yàn)得到啟發(fā)，進(jìn)一步參加了數(shù)模競(jìng)賽、物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新競(jìng)賽、大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃等各類比賽，取得了良好的教學(xué)效益。另外，我們認(rèn)為數(shù)理方程實(shí)驗(yàn)反過(guò)來(lái)對(duì)物理實(shí)驗(yàn)、專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)也有借鑒意義。
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設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)介于基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)與實(shí)際科學(xué)實(shí)驗(yàn)之間，是在學(xué)生完成一定數(shù)量的基礎(chǔ)性、驗(yàn)證性及綜合性實(shí)驗(yàn)之后，對(duì)實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程進(jìn)行科學(xué)訓(xùn)練的實(shí)驗(yàn)課題。實(shí)驗(yàn)課題一般由實(shí)驗(yàn)中心綜合考慮教師的意見(jiàn)后提出，由實(shí)驗(yàn)室為學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)條件。學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)課題研究的內(nèi)容，自行搜集并閱讀相關(guān)的參考資料，綜合比較各種實(shí)驗(yàn)方法實(shí)施的可能性、適用條件、實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確程度，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室提供的實(shí)驗(yàn)條件，推證理論，選擇相對(duì)完善的實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)方案確定之后，應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案的原理和實(shí)驗(yàn)精度要求，選擇測(cè)量誤差較小的測(cè)量方法。應(yīng)綜合考慮分辨率、準(zhǔn)確度、量程和價(jià)格四因素，根據(jù)誤差的等作用原理選擇合理、配套的測(cè)量?jī)x器。在測(cè)量中，要確定最有利的條件，選擇合理的數(shù)據(jù)處理方法，分析各種誤差產(chǎn)生的原因，從數(shù)據(jù)中判斷系統(tǒng)誤差是否存在，尋求減小或消除實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差的方法，以提高實(shí)驗(yàn)質(zhì)量，如進(jìn)行“簡(jiǎn)諧振動(dòng)的研究”、“設(shè)計(jì)和組裝熱敏電阻溫度計(jì)”、“測(cè)定平行電流間的磁場(chǎng)力”、“球坑法測(cè)定薄層厚度”、“導(dǎo)熱系數(shù)的智能測(cè)量”等設(shè)計(jì)要求較高的實(shí)驗(yàn)。這樣，按照實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分成不同的階段，構(gòu)建從易到難、從基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)到綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、從實(shí)驗(yàn)知識(shí)和技能的學(xué)習(xí)到科學(xué)思維訓(xùn)練和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程新體系，以滿足不同專業(yè)、不同知識(shí)基礎(chǔ)學(xué)生的需要，使優(yōu)秀人才得到更大的發(fā)展空間。
在當(dāng)今新技術(shù)迅速發(fā)展的時(shí)代，物理實(shí)驗(yàn)課程應(yīng)該是被新技術(shù)、新手段不斷改造、不斷填充的開(kāi)放系統(tǒng)，是不斷改革、不斷發(fā)展的動(dòng)態(tài)教學(xué)體系。要使物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展相適應(yīng)，做到與時(shí)俱進(jìn)，教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)把握課程前沿，有意識(shí)地增加一些應(yīng)用性或涉及現(xiàn)代高新技術(shù)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，如太陽(yáng)能電池技術(shù)、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)智能檢測(cè)、光纖技術(shù)、共振技術(shù)、光學(xué)信息處理技術(shù)、微弱信號(hào)檢測(cè)技術(shù)、光譜技術(shù)、混沌、納米材料和薄膜制備技術(shù)等與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)相融合的知識(shí)和內(nèi)容，增加與“諾貝爾物理獎(jiǎng)”相關(guān)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，使現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)研究成果滲透到傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容中，及時(shí)反映學(xué)科最新進(jìn)展，激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的興趣和科研熱情，培養(yǎng)他們的科學(xué)思維能力和創(chuàng)新能力。
物理實(shí)驗(yàn)與其他自然科學(xué)相互滲透，有了越來(lái)越多的交叉點(diǎn)。物理實(shí)驗(yàn)課程不僅是理工科學(xué)生進(jìn)行后續(xù)科學(xué)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練的重要基礎(chǔ)，也是許多非物理類專業(yè)學(xué)生的必修課程之一，而這部分學(xué)生群體應(yīng)該引起我們的關(guān)注。為了體現(xiàn)因材施教的原則，對(duì)于跨專業(yè)的學(xué)生應(yīng)開(kāi)設(shè)一些與其所學(xué)專業(yè)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，這些體現(xiàn)物理理論在其他專業(yè)應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，能使學(xué)生在物理實(shí)驗(yàn)中充分感受到物理科學(xué)在實(shí)際工作和生活中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的思想，調(diào)動(dòng)其學(xué)習(xí)熱情，激發(fā)其求知欲望。
例如，偏光顯微鏡部分的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是地質(zhì)專業(yè)的特有實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，但地質(zhì)專業(yè)課上側(cè)重的是與鏡頭材料性能相關(guān)的光的偏振知識(shí)，很少涉及顯微鏡的工作原理及組裝等教學(xué)內(nèi)容。所以，在對(duì)地質(zhì)專業(yè)學(xué)生進(jìn)行偏光顯微鏡組裝的教學(xué)實(shí)踐中，可以把專業(yè)課和實(shí)驗(yàn)課強(qiáng)調(diào)的重點(diǎn)加以整合，在傳統(tǒng)顯微鏡組裝實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合光線的偏振原理，對(duì)內(nèi)容進(jìn)行加深和擴(kuò)展，增加組裝偏光顯微鏡的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。對(duì)于環(huán)境科學(xué)專業(yè)而言，應(yīng)根據(jù)其專業(yè)特點(diǎn)，增加環(huán)境噪聲的測(cè)量實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生在進(jìn)行基本實(shí)驗(yàn)操作技能訓(xùn)練的同時(shí)，加深對(duì)環(huán)境專業(yè)相關(guān)理論的理解，為后續(xù)的環(huán)境專業(yè)課程學(xué)習(xí)奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。再如，滲流場(chǎng)與電場(chǎng)具有相似性，在油田開(kāi)發(fā)專業(yè)的學(xué)生做振蕩電路實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以啟發(fā)學(xué)生利用該電路模擬油田的產(chǎn)液變化。
二、實(shí)施多樣化教學(xué)，提高學(xué)生的科研素養(yǎng)
（一）設(shè)立廢舊儀器實(shí)驗(yàn)室
廢舊儀器實(shí)驗(yàn)室能夠?qū)崿F(xiàn)廢物再利用，是一種變廢為寶的措施。應(yīng)充分利用實(shí)驗(yàn)室提供的物質(zhì)和空間資源，集中已老化報(bào)廢但部分部件仍能正常使用的已淘汰廢舊設(shè)備，配以儀器的使用說(shuō)明或者搜集到的相關(guān)圖片、文字資料，收集各類廢舊家電、工具、儀器設(shè)備、配件等，再配備計(jì)算機(jī)，設(shè)立廢舊儀器實(shí)驗(yàn)室。廢舊儀器實(shí)驗(yàn)室是物理實(shí)驗(yàn)愛(ài)好者的樂(lè)園，學(xué)生通過(guò)仔細(xì)研讀儀器使用說(shuō)明書(shū)、圖片或者利用網(wǎng)絡(luò)資源查閱文字資料，面對(duì)實(shí)物了解儀器的構(gòu)造、基本原理和使用方法，這不僅有利于學(xué)生對(duì)教材內(nèi)容的真正理解，而且有助于培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、動(dòng)手能力。教師可以向?qū)W生展示以往破壞性操作的后果或進(jìn)行實(shí)地演示，讓學(xué)生明白規(guī)范化操作的必要性，為學(xué)生在以后的實(shí)驗(yàn)操作中養(yǎng)成良好的操作習(xí)慣打下基礎(chǔ)。學(xué)生還可以自行設(shè)計(jì)小制作，動(dòng)手拆卸出廢舊家電、儀器設(shè)備中的有用部分，對(duì)各部分進(jìn)行組裝。雖然小制作的功能還不夠完善，制作也很粗糙，但學(xué)生在親自動(dòng)手、動(dòng)腦的活動(dòng)中體驗(yàn)到學(xué)習(xí)的興趣、成功的快樂(lè)，這樣的體驗(yàn)?zāi)苁箤W(xué)生終身受益。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生還可以對(duì)儀器進(jìn)行維修，成為實(shí)驗(yàn)室工作的小助手，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使其感覺(jué)學(xué)有所用。在廢舊儀器實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生通過(guò)對(duì)儀器改進(jìn)的方案進(jìn)行驗(yàn)證，以檢驗(yàn)改進(jìn)方案實(shí)施的可行性，培養(yǎng)創(chuàng)新思維。廢舊儀器實(shí)驗(yàn)室還可以為實(shí)驗(yàn)課程中未能順利完成操作的學(xué)生提供再一次學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，使他們學(xué)會(huì)排除實(shí)驗(yàn)中的故障，對(duì)實(shí)驗(yàn)有更深刻的認(rèn)識(shí)。
（二）開(kāi)設(shè)公選課
高校應(yīng)以素質(zhì)教育為目的，以物理廢舊實(shí)驗(yàn)室和物理演示實(shí)驗(yàn)室為基地，對(duì)全體在校學(xué)生包括文科學(xué)生開(kāi)設(shè)《大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)》、《物理實(shí)驗(yàn)發(fā)展史》、《物理現(xiàn)象探索》等公選課程，供學(xué)生選修?？梢灾攸c(diǎn)關(guān)注物理實(shí)驗(yàn)發(fā)展史中對(duì)物理學(xué)的發(fā)展、人類的進(jìn)步起到關(guān)鍵作用的重要實(shí)驗(yàn)，如赫茲的電磁波實(shí)驗(yàn)、楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)、盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)、密里根的油滴實(shí)驗(yàn)等，討論這些實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)發(fā)展進(jìn)程中的歷史重要性、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)思想以及別具匠心的設(shè)計(jì)理念。教師在講課過(guò)程中可以引入名人案例，利用榜樣的力量感染學(xué)生，用科學(xué)的世界觀武裝學(xué)生，使學(xué)生明確物理實(shí)驗(yàn)的意義，并在回溯物理發(fā)展歷史過(guò)程中的著名實(shí)驗(yàn)時(shí)得到人生的啟示。應(yīng)開(kāi)放物理廢舊實(shí)驗(yàn)室和物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)基地，讓學(xué)生親自動(dòng)手操作儀器，仔細(xì)觀察物理現(xiàn)象并進(jìn)行思考，使其加深對(duì)物理世界的感性認(rèn)識(shí)，強(qiáng)化對(duì)物理概念、物理規(guī)律的理解，體會(huì)到實(shí)驗(yàn)思想的嚴(yán)謹(jǐn)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的巧妙，培養(yǎng)其理性思維方式，提高其創(chuàng)新能力和科學(xué)觀察能力。
（三）開(kāi)展多媒體課件制作競(jìng)賽
大學(xué)生的電腦操作能力普遍較強(qiáng)，想象力豐富，思維活躍，具有很大的智力潛能和實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，這有助于教師轉(zhuǎn)換思想，接受新的理念、方法，從而提高教學(xué)質(zhì)量?？梢試L試由學(xué)院牽頭、物理實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)、學(xué)生會(huì)組織，選聘相關(guān)專家和學(xué)生代表為評(píng)委，在實(shí)驗(yàn)課的中期或后期，開(kāi)展物理實(shí)驗(yàn)多媒體課件制作競(jìng)賽。物理實(shí)驗(yàn)室應(yīng)在學(xué)期前期安排好競(jìng)賽時(shí)間、與物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相關(guān)的實(shí)驗(yàn)選題、評(píng)選規(guī)則等實(shí)施方案，方便學(xué)生早做準(zhǔn)備，學(xué)生則以自愿報(bào)名的形式參與。為了鼓勵(lì)學(xué)生積極參賽，除適當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)獎(jiǎng)勵(lì)外，還可以在期末實(shí)驗(yàn)考核和綜合測(cè)評(píng)中對(duì)獲獎(jiǎng)學(xué)生給予不同程度的加分獎(jiǎng)勵(lì)。參賽學(xué)生必須在實(shí)驗(yàn)課前、課中和課后做大量充分、細(xì)致的工作：課前要認(rèn)真預(yù)習(xí)，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)思想和重要儀器的使用方法，必要時(shí)查閱資料，做到思路清晰；課中要認(rèn)真操作，熟練掌握基本操作規(guī)則，準(zhǔn)確記錄原始數(shù)據(jù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中可能遇到的故障，并分析原因、找出排除故障的方法；課后要認(rèn)真進(jìn)行測(cè)量數(shù)據(jù)處理，并就如何減小實(shí)驗(yàn)誤差進(jìn)行討論，對(duì)實(shí)驗(yàn)疑點(diǎn)、相關(guān)知識(shí)進(jìn)行拓展學(xué)習(xí)。開(kāi)展多媒體課件制作競(jìng)賽，能夠充分發(fā)揮學(xué)生的想象力及創(chuàng)新能力，為學(xué)生搭建一個(gè)展示自我、勇于創(chuàng)新的平臺(tái)。
（四）引導(dǎo)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)研究和科研活動(dòng)
俗語(yǔ)說(shuō)“：授人以魚(yú)，不如授人以漁。”進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅要讓學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)應(yīng)該如何做，還要知道為什么這樣做，更要思考可以做什么。教師在實(shí)驗(yàn)課教學(xué)過(guò)程中，要積極引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合物理實(shí)驗(yàn)課程項(xiàng)目，應(yīng)用先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)技術(shù)和手段，主動(dòng)參與物理實(shí)驗(yàn)研究和實(shí)驗(yàn)室科研項(xiàng)目，在學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)基本理論、獲得科學(xué)操作技能的同時(shí)，有效培養(yǎng)其創(chuàng)造性思維和科學(xué)實(shí)踐能力。實(shí)驗(yàn)研究包括物理實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn)與設(shè)計(jì)方法討論、異常實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的產(chǎn)生因素及改進(jìn)措施分析、實(shí)驗(yàn)儀器的改進(jìn)和維修方法的探討、實(shí)驗(yàn)故障的產(chǎn)生原因及排除故障的方法研究、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法及實(shí)驗(yàn)誤差分析、實(shí)驗(yàn)失敗的原因及解決辦法研究等。
例如，在“靜電場(chǎng)模擬”實(shí)驗(yàn)中，傳統(tǒng)的靜電場(chǎng)描繪儀是以導(dǎo)電紙或水作為兩電極間的電介質(zhì)，大多使用雙層結(jié)構(gòu)的描繪儀，采用等臂記錄法來(lái)描繪，用數(shù)字電壓表觀測(cè)等電位點(diǎn)，這種設(shè)計(jì)存在缺陷，不能很好地描繪靜電場(chǎng)，學(xué)生反映實(shí)驗(yàn)誤差太大。教師可以引導(dǎo)學(xué)生查閱資料，綜合利用物理、化學(xué)知識(shí)多方位地進(jìn)行設(shè)計(jì)、改進(jìn)，提出可行的改進(jìn)意見(jiàn)，并用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。在“分光儀的調(diào)整和使用及三棱鏡折射率的測(cè)定”、“用光柵測(cè)光波波長(zhǎng)”、“用分光計(jì)進(jìn)行光譜定性分析”等實(shí)驗(yàn)中，分光計(jì)作為這些實(shí)驗(yàn)的重要儀器，經(jīng)過(guò)不斷演變和改進(jìn)，設(shè)計(jì)更加科學(xué)，結(jié)構(gòu)也更加精密、復(fù)雜，其使用和調(diào)整都有嚴(yán)格的規(guī)范要求，這對(duì)于初次接觸分光計(jì)的學(xué)生來(lái)說(shuō)是嚴(yán)格的考驗(yàn)。部分學(xué)生在調(diào)整分光計(jì)時(shí)，對(duì)載物臺(tái)調(diào)平的操作雖花費(fèi)了大量時(shí)間，仍不能達(dá)到很好的調(diào)平效果。
教師可以適時(shí)組織“分光儀載物臺(tái)快速調(diào)平法”的討論，引導(dǎo)和鼓勵(lì)學(xué)生積極思考和解決這個(gè)問(wèn)題。這樣的討論能夠激發(fā)學(xué)生探究問(wèn)題的興趣，并鼓勵(lì)優(yōu)秀學(xué)生脫穎而出。另外，教師可以積極組織并有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合所學(xué)專業(yè)和個(gè)人興趣，積極參與教師和實(shí)驗(yàn)室的科研項(xiàng)目，以增加師生間的交流，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，為其自我能力的提升提供平臺(tái)。例如，機(jī)械和電子專業(yè)是集機(jī)械、電子技術(shù)、信息處理、計(jì)算機(jī)等技術(shù)為一體，以計(jì)算機(jī)應(yīng)用為特色的綜合性學(xué)科，這種機(jī)電一體化應(yīng)用的專業(yè)特色可以應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)儀器的設(shè)計(jì)和制作中，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)儀器的更新改造。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)、較強(qiáng)的程序設(shè)計(jì)和軟件開(kāi)發(fā)能力，可以參與實(shí)驗(yàn)軟件、實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用等研究，以培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，滿足學(xué)生學(xué)以致用的成就感。
三、利用現(xiàn)代教學(xué)手段，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量
應(yīng)改變傳統(tǒng)的黑板加粉筆的教學(xué)模式，以適當(dāng)?shù)暮诎灏鍟?shū)為輔助，利用現(xiàn)代教學(xué)手段，制作穿插圖片、動(dòng)畫(huà)、音視頻、虛擬現(xiàn)實(shí)等材料的高質(zhì)量多媒體課件，建立網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源庫(kù)，引進(jìn)網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的信息化和網(wǎng)絡(luò)化，豐富教學(xué)內(nèi)容，增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)的趣味性，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)參與、主動(dòng)探索、主動(dòng)思考的能力。尤其是對(duì)于利用常規(guī)方法進(jìn)行圖形和數(shù)據(jù)處理比較困難的部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理就比較容易完成。利用CAI教學(xué)課件作為輔助教學(xué)工具，可以將復(fù)雜的圖表、實(shí)物圖、電路圖等通過(guò)圖像、聲音、動(dòng)畫(huà)、影像等形式形象地展示出來(lái)。仿真實(shí)驗(yàn)可以利用計(jì)算機(jī)技術(shù)把實(shí)驗(yàn)原理的理解、實(shí)驗(yàn)儀器的結(jié)構(gòu)、實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書(shū)寫(xiě)、教師的指導(dǎo)和學(xué)生的操作活動(dòng)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，將一些因?qū)嶒?yàn)室客觀條件限制還未開(kāi)出的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，通過(guò)模擬物理實(shí)驗(yàn)在計(jì)算機(jī)上完成，其效果甚至好于實(shí)際實(shí)驗(yàn)的效果，能方便學(xué)生自己安排時(shí)間進(jìn)行預(yù)習(xí)、操作及復(fù)習(xí)?，F(xiàn)代化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)還能促使學(xué)生在校園網(wǎng)上反復(fù)查閱教師課件等教學(xué)資料，以提高實(shí)驗(yàn)效果，并對(duì)一些疑難問(wèn)題及實(shí)驗(yàn)方法、技術(shù)和儀器改進(jìn)方面的想法在網(wǎng)上隨時(shí)與教師進(jìn)行交流和討論，教師要鼓勵(lì)學(xué)生提出改進(jìn)性建議，設(shè)計(jì)出科學(xué)合理的方案，培養(yǎng)學(xué)生的科研能力。教師還可以利用校園網(wǎng)絡(luò)及時(shí)公布學(xué)生每次實(shí)驗(yàn)的評(píng)定情況，使學(xué)生及時(shí)了解自己的實(shí)驗(yàn)成績(jī)和存在的問(wèn)題，如果需要，可以隨時(shí)預(yù)約重做實(shí)驗(yàn)。
四、實(shí)行開(kāi)放式教學(xué)，強(qiáng)化因材施教
實(shí)行全方位、多層次的開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不只局限于時(shí)間和空間的開(kāi)放，更重要的是教學(xué)內(nèi)容、方法和手段的開(kāi)放，是觀念意識(shí)的開(kāi)放。開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)室可以實(shí)現(xiàn)對(duì)外聯(lián)網(wǎng)，給教師和學(xué)生帶來(lái)極大的方便。
（一）有助于體現(xiàn)以人為本的原則
學(xué)生登錄校園網(wǎng)的網(wǎng)上選課系統(tǒng)，根據(jù)教務(wù)處對(duì)實(shí)驗(yàn)的課程安排，結(jié)合自身的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)、興趣愛(ài)好和所修專業(yè)的特點(diǎn)，可以自主選擇實(shí)驗(yàn)時(shí)間和實(shí)驗(yàn)題目。這體現(xiàn)了以人為本、因材施教、因人而異的原則，滿足了不同需求、不同層次、不同專業(yè)學(xué)生的要求，有效推進(jìn)了數(shù)字化校園建設(shè)。在物理實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放教學(xué)的模式下，學(xué)生可以有目的地選擇與專業(yè)相適應(yīng)的物理實(shí)驗(yàn)，通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)充分感受到物理科學(xué)在實(shí)際工作和生活中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)以致用的思想意識(shí)。開(kāi)放的物理實(shí)驗(yàn)室使學(xué)生在時(shí)間和空間上有了更大的靈活性，為學(xué)生安排學(xué)習(xí)時(shí)間、制定學(xué)習(xí)計(jì)劃和發(fā)展方向帶來(lái)極大的便利，符合當(dāng)今社會(huì)所倡導(dǎo)的自主化、人性化管理理念，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理工作的信息化、網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)具有促進(jìn)作用。
（二）有助于學(xué)生完成課前預(yù)習(xí)和數(shù)據(jù)處理
開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)可以將實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的預(yù)習(xí)和數(shù)據(jù)處理的環(huán)節(jié)安排到實(shí)驗(yàn)室課上完成。與理論課相比，實(shí)驗(yàn)課的一個(gè)重要特點(diǎn)是要求學(xué)生能夠多思考、多分析，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)操作，所以，明確實(shí)驗(yàn)任務(wù)、了解儀器的結(jié)構(gòu)功能及操作要領(lǐng)、掌握誤差來(lái)源及減小誤差的方法等實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)工作尤為重要。但是，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)前預(yù)習(xí)只限于對(duì)實(shí)驗(yàn)教材的閱讀及撰寫(xiě)預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，學(xué)生從教材上生澀的專業(yè)術(shù)語(yǔ)、模糊不清的儀器結(jié)構(gòu)圖中感覺(jué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容枯燥乏味或看不懂，只能盲目地抄襲實(shí)驗(yàn)講義，以應(yīng)對(duì)教師的課前檢查，這樣不僅浪費(fèi)了學(xué)生的時(shí)間和精力，不會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有所裨益，而且會(huì)影響學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣。讓學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室面對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器有針對(duì)性地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前預(yù)習(xí)，可以使難以理解的內(nèi)容變得生動(dòng)、易懂，學(xué)生的興趣大增，預(yù)習(xí)質(zhì)量明顯提高，避免了以往實(shí)驗(yàn)前預(yù)習(xí)的諸多弊病。學(xué)生可以在課堂上進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，教師可以當(dāng)堂進(jìn)行批改點(diǎn)評(píng)，對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告中出現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)加以糾正，不斷總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，調(diào)整和完善課堂教學(xué)內(nèi)容，探索適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方式。
（三）有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維
開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)室可以彌補(bǔ)課堂教學(xué)時(shí)間的不足，為實(shí)驗(yàn)課內(nèi)不能順利完成實(shí)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)失敗的學(xué)生提供完成實(shí)驗(yàn)或者重新實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)。在開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室的時(shí)間內(nèi)，學(xué)生還可以做一些難度較大或者感興趣的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，充分發(fā)揮自身潛能，培養(yǎng)獨(dú)立思考、積極探索、不斷創(chuàng)新的精神和永不滿足、追求卓越的態(tài)度。例如，在“拉脫法測(cè)定液體的表面張力系數(shù)”的實(shí)驗(yàn)中，有些學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)測(cè)定后，希望探索溫度對(duì)液體表面張力系數(shù)的影響、液體表面張力系數(shù)與液體中所含雜質(zhì)濃度的關(guān)系。學(xué)生通過(guò)查閱大量文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，在課余時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)設(shè)備的潛力，以最少的投資發(fā)揮最大的效益，使課內(nèi)實(shí)驗(yàn)與課外開(kāi)放實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，滿足學(xué)生求知和創(chuàng)新的欲望。開(kāi)放式教學(xué)模式可以為學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)和個(gè)性發(fā)展創(chuàng)造良好的外部環(huán)境，滿足其求知、探索和創(chuàng)新的欲望，側(cè)重于創(chuàng)新精神與能力的培養(yǎng)，體現(xiàn)以人為本的教學(xué)理念，可以有效解決當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題。
五、完善實(shí)驗(yàn)考核制度，保證教學(xué)效果
實(shí)驗(yàn)考核是檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的重要手段，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的基本組成部分，也是實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作的重要環(huán)節(jié)。完善的考核制度能夠客觀反映學(xué)生的理論知識(shí)水平、操作技能，科學(xué)評(píng)定學(xué)生的綜合實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、實(shí)事求是的工作作風(fēng)和開(kāi)拓創(chuàng)新、不斷探索的精神。針對(duì)學(xué)生不注重平時(shí)的實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程，抄襲、修改或編造數(shù)據(jù)的不良作風(fēng)，對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)課程成績(jī)可采用“課程總評(píng)成績(jī)100％＝平時(shí)成績(jī)60％＋期末實(shí)驗(yàn)操作測(cè)試成績(jī)40％”的折算方式來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。在總評(píng)成績(jī)中，平時(shí)成績(jī)比例要加大，目的是鼓勵(lì)學(xué)生重視平時(shí)的實(shí)驗(yàn)，以提高實(shí)驗(yàn)操作水平。平時(shí)成績(jī)涉及的評(píng)定因素較多，包括出勤、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)情況、實(shí)驗(yàn)操作完成情況、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量等，教師要善于觀察，做好平時(shí)的實(shí)驗(yàn)記錄，做到客觀公正、實(shí)事求是。另外，教師還要考察學(xué)生是否能獨(dú)立地排除實(shí)驗(yàn)故障，課堂提問(wèn)、課堂討論、提交作業(yè)及工作態(tài)度等情況都可以用來(lái)綜合考察學(xué)生，評(píng)定學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。其中，實(shí)驗(yàn)操作及動(dòng)手能力是學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程的關(guān)鍵，教師要進(jìn)行巡視考察。對(duì)于學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，要考察實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)性、數(shù)據(jù)處理方法、誤差的計(jì)算、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差及分析、異常現(xiàn)象的解釋等。
為了對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行更全面的考核，突出對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作技能的考核力度，教師不能只看實(shí)驗(yàn)報(bào)告，要杜絕抄襲報(bào)告的現(xiàn)象。具體的做法是，在學(xué)期期末，教師選取一些以實(shí)驗(yàn)基本操作技能為考核重點(diǎn)的題目，學(xué)生隨機(jī)抽取題目后，經(jīng)過(guò)30分鐘的準(zhǔn)備工作，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)操作，回答實(shí)驗(yàn)涉及的問(wèn)題，并當(dāng)場(chǎng)完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫(xiě)。教師要在學(xué)生的操作過(guò)程中進(jìn)行巡視，觀察學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性和熟練程度以及數(shù)據(jù)記錄、實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理、解決問(wèn)題方法、臺(tái)面整潔與否等實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。對(duì)于綜合性、設(shè)計(jì)性、應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，尤其是涉及物理知識(shí)與學(xué)生所學(xué)專業(yè)相關(guān)的項(xiàng)目，要通過(guò)考察設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)論文等方式進(jìn)行綜合考核。對(duì)于在多媒體課件制作競(jìng)賽中獲獎(jiǎng)以及在實(shí)驗(yàn)研究和科研活動(dòng)中表現(xiàn)突出的學(xué)生，可以在期末實(shí)驗(yàn)操作測(cè)試和期末綜合測(cè)評(píng)中給予不同程度的加分獎(jiǎng)勵(lì)。總之，應(yīng)不斷完善實(shí)驗(yàn)考核制度，促使學(xué)生在研究中勤于觀察思考，善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的積極性、主動(dòng)性和自覺(jué)性，進(jìn)一步提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
六、結(jié)束語(yǔ)
關(guān)鍵詞：獨(dú)立學(xué)院；物理實(shí)驗(yàn)；人才培養(yǎng)；教學(xué)改革
高等教育高度發(fā)達(dá)的今天，獨(dú)立學(xué)院如雨后春筍般異軍突起，旨在培養(yǎng)本科應(yīng)用型人才，辦大眾教育而非精英教育。培養(yǎng)社會(huì)廣泛需要的、有專長(zhǎng)的、較高層次的應(yīng)用型人才則成為獨(dú)立學(xué)院的首要任務(wù)。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是高等學(xué)校教育體系的重要組成部分，對(duì)提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題能力，創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力有著其他課程的不可替代性。對(duì)于以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為主要目標(biāo)的獨(dú)立學(xué)院的大學(xué)生來(lái)說(shuō)，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課對(duì)工科學(xué)生無(wú)疑是一門(mén)重要的、必修的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課。然而由于各工科專業(yè)方向不同，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目繁多，涉及面廣，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課的學(xué)時(shí)有限，全面的學(xué)學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容就比較困難。
1．針對(duì)不同專業(yè)知識(shí)點(diǎn)的需要選擇不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，使大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課和后續(xù)的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課、專業(yè)課的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)有機(jī)的結(jié)合
我院是一所以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為主的獨(dú)立學(xué)院，工科專業(yè)按大的方向可分為：計(jì)算機(jī)與生物工程兩大類。具體專業(yè)有計(jì)算機(jī)應(yīng)用、電子信息工程、信息與計(jì)算機(jī)科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、電子科學(xué)與技術(shù)、生物工程、化學(xué)工程與工藝、食品科學(xué)與工程、食品質(zhì)量與安全、食品營(yíng)養(yǎng)與檢測(cè)、食品加工技術(shù)、食品生物技術(shù)和生物技術(shù)與應(yīng)用。目前，我院的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)只考慮實(shí)驗(yàn)課輪次循環(huán)方便，教學(xué)內(nèi)容和模式是：工科各專業(yè)學(xué)生學(xué)完誤差理論后，統(tǒng)一從力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)實(shí)驗(yàn)各選幾個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，然后按實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的難易分成基本物理量的測(cè)量與儀器使用性實(shí)驗(yàn)、綜合性物理量測(cè)量、簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)三個(gè)模塊，分三級(jí)梯度授課。在實(shí)驗(yàn)課的過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)不同專業(yè)的學(xué)生對(duì)不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目反應(yīng)不同，電子信息工程專業(yè)、電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生對(duì)電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)興趣很濃，實(shí)驗(yàn)也很認(rèn)真，而對(duì)力、熱學(xué)的一些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目如：拉伸法測(cè)金屬絲楊氏彈性模量、剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)定等則不太感興趣，實(shí)驗(yàn)也常常敷衍了事。反之，生物工程、食品科學(xué)與工程專業(yè)的學(xué)生則對(duì)電磁學(xué)的一些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目如：靜電場(chǎng)描繪、磁場(chǎng)強(qiáng)度的測(cè)定等表示不可理解。并且經(jīng)常有學(xué)生問(wèn)這個(gè)實(shí)驗(yàn)和他們學(xué)的專業(yè)有什么聯(lián)系。
面對(duì)這種情況，筆者認(rèn)為我們應(yīng)對(duì)各專業(yè)的知識(shí)結(jié)構(gòu)，包括專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課、專業(yè)課設(shè)置情況以及實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的內(nèi)容進(jìn)行研究，在學(xué)院物理實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)裝備條件下，同時(shí)能夠保持物理課程的特點(diǎn)的基礎(chǔ)上篩選盡可能與專業(yè)方向靠攏的必修實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革。具體做法是針對(duì)不同專業(yè)知識(shí)點(diǎn)的需要，選擇不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。生物工程類專業(yè)后續(xù)課程需要的力、熱學(xué)、光學(xué)的知識(shí)較多，從基本物理量的測(cè)量與儀器使用性實(shí)驗(yàn)開(kāi)始就盡可能的選擇力、熱學(xué)、光學(xué)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目如：楊氏彈性模量測(cè)定、物體密度測(cè)定、等厚干涉、分光計(jì)的調(diào)整與三棱鏡折射率測(cè)量、偏振光的觀察與應(yīng)用等。而計(jì)算機(jī)類專業(yè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的選擇則緊緊圍繞電磁學(xué)、近代物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目展開(kāi)，如：電橋測(cè)電阻、示波器的使用、靜電場(chǎng)描繪、普朗克常數(shù)測(cè)定等，然后再把所選實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分成基本物理量的測(cè)量與基本儀器使用性實(shí)驗(yàn)、基本實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練性實(shí)驗(yàn)、綜合和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，實(shí)施三級(jí)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。
2．同一實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目不同專業(yè)選擇不同的實(shí)驗(yàn)方法，使大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課既結(jié)合專業(yè)應(yīng)用又滿足物理學(xué)的基本需要
大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課作為工科學(xué)校大學(xué)生進(jìn)校的第一門(mén)科學(xué)實(shí)驗(yàn)課程不僅肩負(fù)著讓學(xué)生受到嚴(yán)格的、系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練，掌握科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)、方法和技巧，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維能力和創(chuàng)新精神、培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力的使命，同時(shí)也是使學(xué)生通過(guò)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)對(duì)物理概念理解的深化，了解物理概念和規(guī)律產(chǎn)生的科學(xué)技術(shù)背景及其歷史性的貢獻(xiàn)的必要手段。因此僅僅從后續(xù)的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課、專業(yè)課及其實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)應(yīng)用角度去設(shè)置大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目顯然是不夠的，為了使學(xué)生既能夠比較全面的掌握大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)所涉及的物理學(xué)概念和教學(xué)內(nèi)容，達(dá)到系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練，掌握科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)、方法和技巧的要求，又能夠和學(xué)生自己所學(xué)專業(yè)有機(jī)結(jié)合，我們應(yīng)采取同一實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目對(duì)不同專業(yè)選擇不同的實(shí)驗(yàn)方法。例如：金屬揚(yáng)氏彈性模量測(cè)定對(duì)于生物工程類專業(yè)的學(xué)生直接選用傳統(tǒng)的光杠桿尺讀望遠(yuǎn)鏡法進(jìn)行測(cè)量，而對(duì)于需要熟練掌握示波器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器計(jì)算機(jī)類專業(yè)的學(xué)生采用金屬動(dòng)態(tài)揚(yáng)氏模量實(shí)驗(yàn)儀進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
3．引入高新技術(shù)，賦予大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課以現(xiàn)代氣息
高新技術(shù)的發(fā)展，科技信息的激增和知識(shí)更新的加快促使高等教育向更加重視素質(zhì)教育的方向發(fā)展，獨(dú)立學(xué)院的目標(biāo)是培養(yǎng)高級(jí)應(yīng)用型人才，要培養(yǎng)高級(jí)應(yīng)用型人才，就必須使工程技術(shù)人才培養(yǎng)的第一個(gè)環(huán)節(jié)――大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)接軌。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)只有和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)接軌才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和熱情，也才能使現(xiàn)代科技進(jìn)步的成果滲透到傳統(tǒng)的經(jīng)典課程內(nèi)容之中，例如計(jì)算機(jī)技術(shù)、光學(xué)信息處理技術(shù)、傳感器技術(shù)、仿真技術(shù)、光譜技術(shù)等在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容中都已經(jīng)涉及，把這些先進(jìn)的技術(shù)引入到大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中，不僅能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和熱情，同時(shí)，從物理實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思想、物理實(shí)驗(yàn)方法、儀器的設(shè)計(jì)原理、結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用等方面拓寬了學(xué)生的知識(shí)面，培養(yǎng)了他們的綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。這就要求我們必須改變和調(diào)整傳統(tǒng)的教學(xué)方法和手段，同時(shí)有先進(jìn)的儀器設(shè)備和較為充足的經(jīng)費(fèi)保障。
4．建立開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，營(yíng)造多元化教學(xué)環(huán)境，實(shí)行以綜合能力判定學(xué)生成績(jī)的考核方法
職業(yè)教育的培養(yǎng)目標(biāo)不僅是使學(xué)主懂得某一專業(yè)的基礎(chǔ)理論與基本知識(shí)，而且更重要的是要培養(yǎng)他們具有某一崗位群所需要的生產(chǎn)操作和組織能力，善于將技術(shù)意圖或工程圖紙轉(zhuǎn)化為物質(zhì)實(shí)體，并能在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)和組織管理，解決生產(chǎn)中的實(shí)際問(wèn)題。高職畢業(yè)生是一種專業(yè)理論夠用、生產(chǎn)技術(shù)操作熟練的組織能力強(qiáng)的復(fù)合型人才。針對(duì)學(xué)生未來(lái)發(fā)展的需要，物理課要注重培養(yǎng)學(xué)生的科技創(chuàng)新能力。通過(guò)豐富多彩的科技活動(dòng)，可以擴(kuò)大學(xué)生視野、增長(zhǎng)知識(shí)，培養(yǎng)他們動(dòng)手動(dòng)腦的能力，發(fā)展個(gè)性，增進(jìn)身心健康，使他們得到全面和諧的發(fā)展，為社會(huì)提供合格人才。
物理是一門(mén)歷史悠久的自然學(xué)科。隨著科技的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步，物理已滲入到人類生活的各個(gè)領(lǐng)域。尤其在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的今天，培養(yǎng)學(xué)生科技創(chuàng)新能力，提高學(xué)生對(duì)科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力的認(rèn)識(shí)，物理教學(xué)起著至關(guān)重要的作用。以下從幾方面談?wù)勗诮虒W(xué)中所進(jìn)行的培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的探索和體會(huì)。
2.在物理課堂教學(xué)中滲透創(chuàng)新能力培養(yǎng)
課堂教學(xué)是教師傳播物理知識(shí)的主要陣地，也是學(xué)生獲取物理知識(shí)的主要途徑。加強(qiáng)科技創(chuàng)新能力培養(yǎng)必須從課堂教學(xué)做起，充分發(fā)揮課堂教學(xué)的主渠道作用。
2.1 強(qiáng)調(diào)物理與日常生活的關(guān)系
物理是一門(mén)實(shí)用性很強(qiáng)的科學(xué)，與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、日常生活有著極為密切的聯(lián)系。在教學(xué)中結(jié)合具體的教學(xué)內(nèi)容，緊密聯(lián)系生產(chǎn)和生活實(shí)際，突出知識(shí)的實(shí)用性。例如“雜技表演時(shí)演員為什么能成功完成各種驚險(xiǎn)動(dòng)作”等一系列問(wèn)題，引入“物體的平衡”一節(jié)課題的教學(xué)，在研究了物體的平衡即平衡條件后，對(duì)生活中的許多有關(guān)現(xiàn)象就可以理解了。體育運(yùn)動(dòng)中的許多項(xiàng)目都要利用到平衡。橋梁、起重機(jī)、建筑物都要保持平衡，所以設(shè)計(jì)時(shí)要分析各部分受力情況，根據(jù)平衡條件進(jìn)行計(jì)算以便確定幾何尺寸或選擇適當(dāng)?shù)牟牧稀：芏嗤瑢W(xué)對(duì)體育運(yùn)動(dòng)熟悉和愛(ài)好。因此還應(yīng)結(jié)合力學(xué)知識(shí)，分析和計(jì)算推鉛球的水平射程與初速度的關(guān)系；利用動(dòng)量定理認(rèn)識(shí)接籃球時(shí)減少?zèng)_擊力的方法；利用運(yùn)動(dòng)定律、靜摩擦力、力的分解、合成和轉(zhuǎn)動(dòng)力矩等多方面知識(shí)分析拔河能取勝的關(guān)鍵。物理知識(shí)與生活現(xiàn)象恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)合。能提高學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣。物理知識(shí)、物理規(guī)律本身就是對(duì)自然現(xiàn)象的總結(jié)和抽象。通過(guò)這些知識(shí)的介紹，使學(xué)生更加認(rèn)識(shí)到科學(xué)知識(shí)在日常生活中的地位和作用，從而更加激發(fā)學(xué)生主動(dòng)觀察、探究身邊所發(fā)生的各種現(xiàn)象，樹(shù)立愛(ài)科學(xué)、學(xué)科學(xué)的良好品質(zhì)。
2.2 在課堂中加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)
物理學(xué)科本身就是一門(mén)實(shí)驗(yàn)科學(xué)，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、科學(xué)思維能力、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度、團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)、創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)造能力。加強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要從以下幾方面入手。
2.2.1 利用實(shí)驗(yàn)課加強(qiáng)對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)
要使每次實(shí)驗(yàn)都能較好地完成預(yù)計(jì)的任務(wù)，關(guān)鍵在于師生思想上的準(zhǔn)備和現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)。凡是學(xué)生對(duì)要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊竺鞔_，對(duì)所用儀器性能了解，對(duì)實(shí)驗(yàn)原理和操作步驟清楚，實(shí)驗(yàn)課的收獲就比較大。為此，每次實(shí)驗(yàn)前，師生一起對(duì)實(shí)驗(yàn)的有關(guān)問(wèn)題進(jìn)行討論研究，確定實(shí)驗(yàn)方案，估計(jì)可能會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題和解決辦法，堅(jiān)決克服實(shí)驗(yàn)的盲目性。當(dāng)然，在操作過(guò)程中，常常還會(huì)出現(xiàn)一些學(xué)生在預(yù)習(xí)時(shí)想不到的問(wèn)題。如在描繪靜電場(chǎng)等勢(shì)線的實(shí)驗(yàn)中，有的學(xué)生找等勢(shì)點(diǎn)時(shí)幾次都見(jiàn)到檢流計(jì)的指針往同一個(gè)方向偏轉(zhuǎn)。這時(shí)啟發(fā)他們能否找到使檢流計(jì)指針向相反方向偏轉(zhuǎn)的點(diǎn)？組內(nèi)同學(xué)經(jīng)過(guò)研究判斷出大致位置，并用事實(shí)證實(shí)這次推斷，進(jìn)而再確定出檢流計(jì)指針無(wú)偏轉(zhuǎn)點(diǎn)的位置，順利地完成實(shí)驗(yàn)。在實(shí)踐過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題，總是要求學(xué)生要在動(dòng)手的同時(shí)，充分動(dòng)腦，啟發(fā)他們自己動(dòng)手排除故障，教師絕不包辦代替。
2.2.2 增加自我設(shè)計(jì)、改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)教學(xué)的任務(wù)之一是要培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力，根據(jù)確定的目的任務(wù)，讓學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，這對(duì)學(xué)生是一種很好的鍛煉。每章學(xué)習(xí)都安排一些這樣的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。在“測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，沒(méi)有讓學(xué)生完全按照教材給出的方案按部就班地做，而是把實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊笾v清楚以后，讓每個(gè)學(xué)生根據(jù)所學(xué)的知識(shí)，設(shè)計(jì)一種或幾種實(shí)驗(yàn)電路，并把自己的設(shè)計(jì)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)記錄表格、注意事項(xiàng)都寫(xiě)出來(lái)，在實(shí)驗(yàn)前各抒己見(jiàn)，然后按自己正確的設(shè)計(jì)進(jìn)行試驗(yàn)。這樣，學(xué)生實(shí)驗(yàn)的積極性很高。又如在研究牛頓運(yùn)動(dòng)定律等實(shí)驗(yàn)時(shí)，購(gòu)置的儀器與教材上寫(xiě)的不同，先讓學(xué)生們觀察儀器的構(gòu)造，然后共同討論如何應(yīng)用該裝置完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。由于是經(jīng)過(guò)學(xué)生思考后設(shè)計(jì)出的方案，他們做起實(shí)驗(yàn)來(lái)更興奮和認(rèn)真。
2.2.3 把一部分演示實(shí)驗(yàn)改為學(xué)生實(shí)驗(yàn)
課堂演示實(shí)驗(yàn)對(duì)課堂教學(xué)有著重要的作用。但由于有些演示儀器比較小，不容易使教室內(nèi)每個(gè)同學(xué)都看清楚實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，為了提高實(shí)驗(yàn)觀察的效果，使學(xué)生加深對(duì)知識(shí)的理解，也為了增加學(xué)生動(dòng)手的機(jī)會(huì)，教師克服了儀器不足和時(shí)間緊張的困難，設(shè)法將原來(lái)作為演示的一些實(shí)驗(yàn)改為學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，如靜電、導(dǎo)體的電荷分布、靜電屏蔽，用驗(yàn)電器觀察電場(chǎng)線、自感現(xiàn)象、光的反射、折射、全反射、棱鏡，等等。
2.2.4 要求學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告
在此過(guò)程中要求學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作得到的數(shù)據(jù)，運(yùn)用定理或公式，利用數(shù)學(xué)手段進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)分析，最后得出物理結(jié)論。從而培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和獨(dú)立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是提高學(xué)生綜合能力特別是創(chuàng)造能力的有效途徑。
2.3 注重介紹物理發(fā)展史和科技新成果
在教學(xué)過(guò)程中，根據(jù)具體的教學(xué)內(nèi)容，選用適當(dāng)?shù)奈锢韺W(xué)史材料，例如“伽利略的自由落體實(shí)驗(yàn)”、“法拉第的電磁感應(yīng)定律”、“愛(ài)因斯坦創(chuàng)立相對(duì)論”等，不失時(shí)機(jī)地對(duì)學(xué)生進(jìn)行物理學(xué)史教育。通過(guò)物理學(xué)發(fā)展史和科學(xué)家生平介紹，啟示學(xué)生要有為科學(xué)獻(xiàn)身的精神，要有堅(jiān)韌不拔的意志和頑強(qiáng)拼搏的勇氣，立志要高攀和進(jìn)取，從而激發(fā)學(xué)生科技創(chuàng)新的勇氣。同時(shí)，在教學(xué)中有意識(shí)地介紹我國(guó)建設(shè)科研的新成就，介紹物理學(xué)在生產(chǎn)、科技領(lǐng)域中的運(yùn)用，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到所學(xué)的知識(shí)確實(shí)有用，如講到振動(dòng)時(shí)介紹超聲波在工程技術(shù)中的應(yīng)用（超聲波清洗、超聲波探傷、海底深度測(cè)量）；講到圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，介紹地球衛(wèi)星及應(yīng)用，天體物理學(xué)的一些知識(shí)，講到靜電場(chǎng)時(shí)，介紹靜電的應(yīng)用（除塵、噴漆、復(fù)?。┖头乐轨o電危害的方法；學(xué)到電磁波的傳送和接收時(shí)，介紹利用電磁波定位、測(cè)量、導(dǎo)航、傳遞圖像、遙控等；講到材料的電阻率時(shí)，介紹世界上關(guān)于超導(dǎo)體的研究情況及我國(guó)在這一競(jìng)爭(zhēng)中的最新成果；學(xué)到光學(xué)知識(shí)時(shí)，介紹光導(dǎo)纖維在醫(yī)學(xué)和光通訊技術(shù)以及天文學(xué)上的應(yīng)用；介紹光電管在自動(dòng)控制中的作用；介紹激光的性能和應(yīng)用，如利用激光單色性好進(jìn)行激光通訊、等離子測(cè)試，利用它的能量集性用于打孔、焊接、切割及醫(yī)學(xué)上用做手術(shù)刀，利用相干性好可作光源進(jìn)行全息照相，等等。我的體會(huì)是教學(xué)中的這些結(jié)合，不僅可以使嚴(yán)密科學(xué)的教材內(nèi)容變得有血有肉，富有趣味，便于記憶，而且可以擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，激發(fā)他們強(qiáng)烈的求知欲。同時(shí)指出祖國(guó)建設(shè)對(duì)五年制職業(yè)學(xué)生的殷切期望，激勵(lì)學(xué)生奮發(fā)上進(jìn)，增強(qiáng)歷史責(zé)任感。使學(xué)生受到良好的科技創(chuàng)新意識(shí)的教育。
3.在物理課外活動(dòng)中滲透創(chuàng)新能力培養(yǎng)
物理課外活動(dòng)也是加強(qiáng)對(duì)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要陣地。與課堂教學(xué)相比，課外活動(dòng)具有更大的靈活性和選擇性。
3.1 開(kāi)展科技小制作
根據(jù)學(xué)校的實(shí)際情況，積極組織學(xué)生開(kāi)展科技小制作活動(dòng)，首先著手編寫(xiě)科技活動(dòng)的輔導(dǎo)材料，該材料共涉及41個(gè)研究參考課題，包括力學(xué)（如力的相互作用小車、模擬火箭等）；熱學(xué)（如自制孔明燈等）；電學(xué)（如把音樂(lè)生日卡改門(mén)鈴、火災(zāi)報(bào)警器等）；光學(xué)（如簡(jiǎn)易幻燈機(jī)、自制萬(wàn)花筒等）多個(gè)部分。將自然科學(xué)知識(shí)由淺到深；涉及傳統(tǒng)課題和目前的熱門(mén)課題等眾多方向；目的是使學(xué)生關(guān)注身邊的現(xiàn)象，養(yǎng)成科學(xué)的分析問(wèn)題解決問(wèn)題的習(xí)慣，不僅培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)腦的能力，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)。教師將輔導(dǎo)材料編輯成冊(cè)，目的是努力做到編寫(xiě)的內(nèi)容有系統(tǒng)性、綜合性和可操作性。其次，向?qū)W生介紹古今中外科技小發(fā)明。將古今中外科技小發(fā)明的構(gòu)思、原理及作用介紹給學(xué)生，這對(duì)每個(gè)學(xué)生不僅是一個(gè)學(xué)習(xí)的過(guò)程，同時(shí)還能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造欲望，啟迪學(xué)生的創(chuàng)造思路。之后學(xué)生開(kāi)始進(jìn)行材料的采購(gòu)，制造設(shè)計(jì)，方法的改進(jìn)等工作。教師要求學(xué)生不僅要完成科技小制作，還要撰寫(xiě)科技小論文。因此要求學(xué)生自學(xué)，通過(guò)學(xué)習(xí)使學(xué)生學(xué)會(huì)怎樣寫(xiě)科技小論文，寫(xiě)哪些方面的內(nèi)容，啟發(fā)學(xué)生觀察周圍事物，觀察自然界中的各種現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)和揭示其奧秘，寫(xiě)出有價(jià)值的科技小論文。我們認(rèn)為科學(xué)教育不僅僅是傳授知識(shí)、掌握技能，更主要的是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)方法和科學(xué)能力。只有在具備豐富的科學(xué)知識(shí)和技能的同時(shí)，學(xué)生才能逐步形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和高尚的科學(xué)道德修養(yǎng)。我們確定了以普及科技基礎(chǔ)知識(shí)、緊密聯(lián)系社會(huì)生活、樹(shù)立科學(xué)態(tài)度、養(yǎng)成科學(xué)品質(zhì)為目標(biāo)的科技教育，通過(guò)各種有效途徑，向?qū)W生介紹科學(xué)知識(shí)，發(fā)展學(xué)生科技創(chuàng)新的技能。
3.2 指導(dǎo)學(xué)生閱讀科普讀物
根據(jù)學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)，指導(dǎo)學(xué)生閱讀有關(guān)的科普讀物，如指導(dǎo)學(xué)生到閱覽室去瀏覽《我們愛(ài)科學(xué)》中的科普文章，借閱《數(shù)理化科學(xué)演義》等科普讀物，使學(xué)生更多地了解科技知識(shí)和科技發(fā)展的新動(dòng)向，增加學(xué)生的科技知識(shí)，并組織“實(shí)用物理知識(shí)競(jìng)賽”，以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)、讀書(shū)的積極性，使學(xué)生掌握更多的科學(xué)文化知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的科技閱讀能力。
3.3 舉辦科普知識(shí)演講
回顧100年來(lái)特別是愛(ài)因斯坦發(fā)表《相對(duì)論》以來(lái)，物理學(xué)對(duì)科學(xué)技術(shù)、人類社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等諸多方面的貢獻(xiàn)，為喚醒人們對(duì)物理學(xué)的重視，聯(lián)合國(guó)教科文組織，專門(mén)設(shè)定國(guó)際物理年。作為物理教師我們有義不容辭的責(zé)任。我們?cè)趯W(xué)生中開(kāi)展“物理學(xué)的貢獻(xiàn)”演講活動(dòng)，目的在于使學(xué)生認(rèn)識(shí)到科技知識(shí)與社會(huì)發(fā)展、生產(chǎn)、生活緊密聯(lián)系在一起。在舉辦科技演講時(shí)，要求學(xué)生認(rèn)真選擇材料，或根據(jù)有關(guān)資料撰寫(xiě)講稿，根據(jù)平時(shí)收集的材料，集中學(xué)習(xí)。學(xué)生通過(guò)收集軍事科學(xué)、航天技術(shù)、通信技術(shù)、空間技術(shù)、科學(xué)家的事例與貢獻(xiàn)等材料，將搜集的資料在班上進(jìn)行專題介紹，或利用板報(bào)介紹科普知識(shí)及物理知識(shí)的應(yīng)用。通過(guò)這些活動(dòng)，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生進(jìn)行思想品德教育和科學(xué)素質(zhì)教育。
4.結(jié)束語(yǔ)
