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霍爾效應實驗報告

時間:2022-11-25 22:42:41

開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇霍爾效應實驗報告,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。

霍爾效應實驗報告

第1篇

關鍵詞:物理實驗;參與性學習;獨立學院

近年來,隨著各行各業對創新型應用型人才的需求,本科教學的模式也該隨之變革。多年來中國的教育使得大多數學生養成被動的學習方式,重理論、輕實踐,不愿花費時間去找辦法解決實際問題。而參與性教學是解決這一現狀的比較好的方式。大學物理實驗課程是學生進入大學遇到的第一門實踐性課程。開展好這一門課對學生的意義重大。除了學習操作儀器處理數據等一些必需的技能外,還必須讓學生明白在實踐中發現問題進而解決是十分重要的。目前,物理實驗參與性學習甚至研究性學習在一些大學中已開展得比較系統,如東南大學、復旦大學皆有自己的一套物理實驗研究性教學模式。對于這些學校,一方面,教學和科研實驗室條件好;另一方面,學生基礎好,對學習有興趣并更具鉆研精神,參與性教學比較容易開展。而對于獨立學院,相對來說實驗室條件有局限性,教師的主要任務是搞好教學,大部分學生也是以拿到學分為目標而完成課程。但是,筆者認為獨立學院的學生也是需要進行參與性學習培養的。本文結合筆者的教學經驗討論在現有條件下如何在獨立學院的物理實驗課程中開展參與性學習。

一、獨立學院物理實驗教學現狀

以中國傳媒大學南廣學院為例,該學院對廣播電視工程、通信、電信專業的學生開展了大學物理實驗課程的教學。實驗教學內容包括力學、光學、電磁學這幾部分,基本符合對工科電類本科生的培養要求。學院針對自己所具備的實驗儀器已經編寫出配套的實驗教材,并在10年來的教學中積累了豐富的教學經驗,但仍然存在一些問題需要重視和解決。

1.實驗教學模式化。實驗課的流程是教師講解實驗原理,介紹實驗儀器,安排實驗內容,學生按部就班測量數據,撰寫實驗報告。在這種模式下,學生往往在原理還比較模糊的情況下就機械性地測量數據,最后雖然完成了實驗,但很多學生并沒有去思考實驗設計、儀器搭配等基本問題,應具備的科學和工程素養得不到提高。

2.實驗報告形式死板。實驗報告使用的是統一的實驗報告冊。上面分為實驗目的、實驗儀器、實驗原理、實驗步驟、數據處理與分析這幾塊。除了最后一塊,大多數學生只是不加思考去抄實驗教材。一則浪費時間,二則沒有琢磨和真正理解實驗原理和實驗中的一些實際問題。

3.實驗考核形式單一。目前,實驗成績由兩部分構成,出勤和操作占50%,實驗報告占50%。一方面,學生是按教師的講解按部就班操作的,很難提高學生操作技能和解決問題的能力;另一方面,由于實驗報告形式死板,實驗報告成績相差也不大,不能反映學生對實驗的真實掌握情況,也不能通過實驗成績對學生實現成績上的區分和應有的激勵作用。

二、物理實驗參與型學習方案探討

目前,國內獨立性學院正處于發展初期,學校往往由于辦學條件和生源層次的限制,無法在實驗科研條件和學生課外科研項目上有太多的投入。在長期的教學實踐中,筆者總結出以下幾種參與性學習方案,并取得了較好的效果。

1.改進實驗報告形式。實驗報告采取一份報告對應一個實驗的形式。報告上印制好做該實驗前需要作答的問題,用來檢查學生的預習情況。接著是數據表格的填寫、誤差分析、作圖等。最后是實驗完成后需要作答的一些問題。該方法既能大大節約學生書寫實驗報告的時間,又能使他們更加認真地進行預習,通過問題不知不覺地對實驗原理和實驗方法進行掌握。

2.與學生一起解決實驗中遇到的問題。當學生在做實驗時,總會碰到一些意想不到的問題。教師可以抓住這些機會,在排除實驗儀器故障或錯誤實驗方法時,讓學生參與其中觀察,思考甚至動手來一起討論解決這些問題,這樣能夠使得學生深刻地了解儀器的構造,并提高其發現解決問題的能力。

3.拓展實驗小課題。在常規實驗內容的基礎上,教師還可以建議學生利用現有儀器去探究其他的物理現象和規律,自己完成感興趣的實驗小課題。比如分光計實驗的常規內容是對三棱鏡的頂角和汞光燈綠色譜線折射率的測量,在此基礎上,教師可以啟發學生測量汞燈的光譜和色散曲線。再比如,霍爾效應實驗中除了常規的測量線圈軸線上的磁場外,還可以將測量擴展到整個空間的磁場分布。這種擴展可以有很多,它既不需要購買新儀器,又可以鍛煉他們科學研究的能力。本文通過分析獨立性學院物理實驗課程的現狀,探討設計了具有較強可行性的參與性實驗教學方案。希望通過開展上述參與性學習方案,利用現有的實驗室教學條件在規定的必修課時內,促使獨立學院工科學生掌握實驗研究的方法和手段,培養應有的科學研究和工程技術素養。

參考文獻:

[1]陳乾,戴玉蓉,錢鋒.課內外相結合引導低年級學生自主研學[J].實驗室研究與探索,2011,30(10).

第2篇

關鍵詞:傳感器;檢測技術;實驗教學改革;應用型人才培養;教學效果

中國分類號:G642.0 文獻標識碼:A

一、引言

《傳感器與檢測技術》作為自動化、測控技術與儀器及電子信息工程等專業的專業課程,具有很強的實踐性和應用性,同時傳感器實驗教學是整個教學環節中的一個重要組成部分。長期以來,理論教學重于實驗教學的觀念根深蒂固,影響了傳感器教學的效果,為適應應用型人才培養目標,傳統的傳感器實驗教學迫切需要改革。

二、傳感器實驗教學中存在的主要問題

1.實驗項目驗證性多于設計性和綜合性

目前,我院使用的傳感器實驗裝置是由浙江天煌提供的型傳感器實驗箱,所提供的實驗項目大多為驗證性實驗,設計性、綜合性的實驗內容較少。比如電阻應變式傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器、霍爾式傳感器、熱電阻傳感器和光電式傳感器等,用來驗證傳感器的工作原理、被測量與電量之間如何轉換;學生通過實驗了解傳感器的物理效應,比如,電阻應變式傳感器,當施加壓力時,傳感器的電阻發生變化,通過測量電路,轉換成電壓輸出,這樣的實驗,與實際工程相差甚遠。工程中,需要的是傳感器的參數、特性和使用方法等,以至于學生沒有更多的實踐空間,與工程實踐脫節嚴重。

2.實驗內容單調

目前,我院使用的傳感器實驗箱對學生的開放程度比較低,傳感器的測量電路學生很少接觸到,不涉及或很少涉及傳感器的安裝、接線和信號處理等,學生只是進行簡單的接線,記錄實驗數據,對實驗原理和方法根本不去關心,這種通過實驗箱完成的以驗證性實驗為主的實驗方式不利于培養學生實驗的積極性和動手能力;有時傳感器實驗模塊出現故障時,學生會比較感興趣,想拆開看看里面到底是什么結構,經過仔細研究會發現里面的電路比實驗本身要有趣得多。而且,大多數實驗項目的都是測量壓力、位移和溫度等,對于振動、轉速等不能測量,實驗項目比較單一。根據目前培養方案的實驗學時分配,實驗項目主要集中在壓力、位移和溫度的測量,比如位移的測量,雖然不同的傳感器原理不同,但實驗操作步驟及接線相似,對學生動手能力沒有提高,限制了學生的創新思維。

3.教學方式單調枯燥

傳統的傳感器實驗教學是注入式的,從實驗原理、步驟、實驗注意事項,都面面俱到地由老師講解,然后學生被動地按老師的演示方法進行實驗操作。這使學生處于被動的學習狀態,甚至有的學生做完后還不知道做這個實驗為什么這樣做,扼制了學生學習的主觀性、創造性,阻礙了學生的全面綜合素質的培養,實驗效果一般。

4.實驗考核手段單一

傳統的實驗教學中,學生實驗成績是按照實驗報告完成情況進行考核,包括實驗預習、實驗操作步驟、實驗結果及數據處理等,存在同學之間互相抄襲的問題,不能夠真實反映學生對實驗掌握的真實水平。為了激發學生實驗的積極性,將實驗成績計入學生的平時成績,占30%~40%。

三、傳感器實驗教學改革的應對措施

1.深化傳感器實驗教學改革,著力培養學生動手能力

根據傳感器實驗教學存在的問題,對目前的傳感器實驗教學進行全面改革:從教師的教學觀念,到學生的實驗的目的等各方面都要認識到傳感器實驗在傳感器教學中的重要性,在實際實驗教學中不斷培養學生獨立的操作動手能力。總體上說,注重引導,使學生普遍對實驗重視程度提高,能主動預習準備實驗,甚至帶著問題進實驗室。

2.改革傳感器實驗教學的內容及方法

(1)實驗教學內容的改革

為使學生通過實驗,掌握傳感器的基本原理,鞏固教學內容;在實驗教學過程中除了要求學生得出實驗數據外,還要求對數據進行處理,包括非線性誤差、靈敏度的計算及思考題的分析等。同時,開發設計性實驗項目,如電子秤,對電子秤標定時要反復調節差動放大器增益電位器Rw3及零位電位器 Rw4,直至托盤空時電壓表顯示為0V,200g砝碼時顯示為0.2V,反復調節最終是可以達到要求。

(2)實驗教學方法的改革

在實驗教學方法上,要注意因材施教,采用啟發式教學方法。實驗課前要求學生預習,課上根據具體實驗項目的特點,可以不進行演示實驗,只簡單介紹傳感器的結構、原理,注意事項,讓學生自己動手操作,發揮主觀能動性。教師對學生操作過程中存在的問題進行指導,并對測量結果進行驗收。比如在做差動變壓器零點殘余電壓測試實驗時,學生調不出來零點殘余電壓時銜鐵對應的位置,這時老師可以提問學生,差動變壓器銜鐵向兩個方向移動,輸出電壓的大小和相位都是怎么變化的,明白了移動方向不同,相位不同,就能夠根據示波器上的波形判斷出什么位置時的輸出電壓是零點殘余電壓。通過像這個實驗一樣的實驗教學方法改革,我們認識到如果在每次實驗指導中都能夠采用啟發式的方法引導學生,那么學生就能夠舉一反三,還能激發學生的學習興趣。

3.改革課程考核方法

學生通過實驗不僅能很好理解理論知識,還可以培養學生的動手、創新能力。因此,將實驗成績考核定位在是否理解并靈活應用所學知識以及鼓勵創新實踐的過程,而不僅僅是結果正確與否。以實驗課的上課經驗,采用當面驗收的方式,通過演示和口頭介紹展示實驗過程,學生完成實驗報告。實驗成績包括學生的實驗操作過程、實驗數據的測量;同時為了確保實驗數據的真實性,要求每組學生提交一份實驗數據,由指導教師確認后成績才有效。

四、傳感器實驗教學改革效果分析

通過傳感器實驗教學方法的改革實踐,改革的目的就是要讓學生感覺到每一個實驗都是一次挑戰,必須要有充分的準備、細心的操作和靈活的思維。每一次實驗的完成,不僅要讓學生的實驗能力得到充分的訓練和提高,更重要的是要激發學生的主觀性和創造性。

實踐證明:改革傳統的教學方法,采用啟發式教學法進行實驗教學,能很好地激發學生的學習的興趣,明顯提高教學效果。

參考文獻:

[1]鄧長輝.傳感器與檢測技術 [M].大連:大連理工大學出版社,2012.

[2]周杏鵬.現代檢測技術[M].北京:高等教育出版社,2010.

[3]李晉堯.傳感器與檢測技術課程教學方法改革[J].教育教學論壇,2012(35).

[4]孫傳友.現代檢測技術及儀表[M].北京:高等教育出版社,2012.

第3篇

關鍵詞:物理實驗;教學;新模式

中圖分類號: G4 文獻標識碼:A

基金項目:本文系鄭州輕工業學院校級基金項目資助(2014XJJ009)

大學物理實驗課是工科院校一門非常重要的實踐課程。隨著時代的進步,面對新時代的大學生,傳統的實驗教學方法受到空前的挑戰,本文主要介紹課題組近幾年來針對目前大學物理實驗教學中存在的幾個問題,實踐教學改革獲得的一些經驗。

一、教學中存在的問題

根據本校學生上實驗課情況并結合一些調查結果[1],發現當前大學物理實驗課教學中存在著如下幾個問題:

1.學習積極性不高,預習效果較差;

本校實驗課上課環節包括課前檢查預習,但通過檢查發現20位學生中真正做預習者寥寥無幾,預習部分書寫混亂,預習思考題答案幾乎雷同,在課堂講解提問時,學生能回答出問題者也很少。

2.實驗課中缺乏思考, 難以自主獲取知識;

這一問題主要表現在課堂上實驗操作環節,學生碰到困難時不能積極主動閱讀教材解決問題,而一味讓老師講解或問同學,其實教材對實驗步驟的描述很清楚,只需認真閱讀,實際操作便可完成,但多數學生不愿意動腦筋,缺乏努力探索精神。

3.實驗報告抄襲現象嚴重。

數據處理是大學物理實驗教學中一個重要環節,通過數據處理可以培養學生一絲不茍的科研態度和處理問題的能力。但在教學實踐中發現由于實驗數據繁雜,處理數據中誤差分析要求較高,所以有一大部分學生不愿意靜下心來花時間處理數據,致使出現嚴重的數據抄襲現象。

二、原因分析

1.傳統教學模式陳舊

傳統大學物理實驗課,一般分為原理講解、操作演示、學生操作和教師輔導幾個部分。針對當前的大學生,這種方式可能在第一次上實驗課時還比較新鮮,但整個學期每次實驗課都如此重復,學生會感到乏味。此種課堂教學方法已經不能滿足現代大學生的思維模式,達不到培養學生動手能力,培養學生實踐探索精神的要求。

2.數據處理冗繁

每次實驗課結束都會留數據處理這一項作業,由于實驗數據比較多,處理時,不僅需要計算還需要作圖,人工計算,手繪各種關系曲線圖費時費力,而且容易出錯。學生不愿意花時間和精力進行繁雜的數據處理,致使大部分學生選擇在課前抄襲。

三、教學探索

基于目前大學物理實驗教學中存在的諸多問題,提出幾項適合大學物理實驗課的改革措施。

1.因實驗內容施教

在本校,大學物理實驗課項目包括力學、熱學、電學和光學幾類實驗[2]。一般光學實驗比較難,其它電學和力學的實驗相對簡單。在教學中,根據實驗的難易程度,采用不同的課堂教學模式,如轉動慣量的測量、金屬比熱容的測量、霍爾效應及應用這些原理和操作都很簡單的實驗,課堂上教師就不做主要講解和演示,讓學生分組討論后自己動手操作,期間如果有問題教師再及時輔導補充。但對于分光計的調整和使用實驗、邁克爾孫干涉儀的調整和使用實驗以及多用電表的設計與制作等操作較難的實驗,在課堂上,教師首先讓學生分組討論然后講解演示實驗。

2.因學生層次施教

針對班內學生理論基礎差異和動手能力差異實行不同的教學模式,在課堂上,首先根據學生情況分組,然后讓每組中實驗能力強的學生帶動基礎差、動手能力差的學生從理論到操作進行討論、分析30分鐘。目的是通過討論調動每一位學生的學習積極性,通過爭辯,學生可以盡量把實驗搞懂。預習過后,推選其中理解透徹的學生給大家講解,學生自己講實驗,對于學生來說更有親和力、吸引力。

3.引入計算機技術進行數據處理

數據處理是實驗中一項重要工作,會包括平均值計算、標準偏差計算、擬合方程和作圖等工作。實驗中會測量出大量數據,學生如果手工進行這項工作既麻煩又容易出錯。現在學生幾乎每個人都有電腦,并且也開設了相應的計算機課程,學生習慣于使用計算機處理一些事務。而計算機的一些軟件如Excell、origin和Matlab等在處理數據方面非常便捷,具有明顯優勢。

基于此,本課題組教師在實驗數據處理部分,根據實驗數據的特點引導學生應用不同的軟件進行數據處理,如轉動慣量實驗,本課題組要求學生通過Excell軟件做表格,只需在Excell表格中,按照表格的模式修改成相應的形狀然后復制在word中就可以了,另外可以直接通過Excell計算平均值或求和。

熱導率的測量實驗數據處理中,有一項要求學生利用T-t數據組繪制散熱盤的冷卻曲線(T~s曲線),實驗中引導學生用origin做關系曲線如圖1所示,通過使用origin軟件,學生不僅可以正確處理數據還可以學會一種繪圖軟件。

圖1 散熱盤冷卻曲線

電子逸出功測量實驗中需要測量的數據較多,處理計算量大。如果利用Matlab優越的計算和作圖性能,將簡化實驗處理的工作量并提高數據處理的科學性。考慮到學生年級較低計算機編程能力較差,實驗中教師將編寫好的Matlab代碼給學生讓回去進行數據處理。

四、結論

隨著時代的進步,大學物理實驗教學也面臨諸多挑戰,面對不同的實驗內容,不同層次的學生,如果都采用一種教學模式進行教學自然不會收到很好的教學效果,另外,實驗數據處理還采用傳統處理方法,勢必學生會感到困難、煩躁并且準確率不高。本課題組在調查研究基礎上采取相應的教學措施,活躍了課堂氣氛,調動了學生學習積極性,并且讓學生將物理實驗與計算機技術結合起來。培養了學生分析問題解決問題的能力,同時能促進學生計算機水平的提高。

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