時間:2022-04-29 04:46:11
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篇全息照相實驗報告,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。
大學物理實驗分為基礎性實驗、綜合性實驗和設計性實驗。理想的實驗教學模式應該是分層次教學模式,按照先開設基礎性實驗,再開設綜合性實驗,最后開設設計性實驗的順序授課,這樣安排由淺入深、循序漸進,利于教學活動的展開,可以有效的培養學生的動手能力、創新能力以及對實驗數據的處理和分析能力。而現實情況卻給這種教學模式提出一些難以解決的問題:(1)隨著多年擴招,學生人數逐年遞增,儀器數目的增長遠不及學生人數的增長,而在上課時為保證教學效果一臺儀器最多容納兩名同學同時使用,儀器數目嚴重制約著上課學生的人數,一個實驗一般只能保證有一個班或者半個班的學生來做;(2)大學物理實驗一次課為3學時,同一個實驗一天最多只能排三次課,即上午、下午和晚上各上一次課,那么一個實驗一周最多只能重復15次左右。如果所有的班級都按同樣的順序來上實驗課,對于大部分高校來說每個實驗每周要重復的次數都大于15次,這樣在排課上就會出現困難。為了解決這個問題,大部分高校目前都采用輪轉授課的方式來排課,即各實驗室同時開課,然后各班在實驗室之間進行輪轉。由于學時的限制,大部分高校的大學物理實驗只開兩個學期甚至有個別學校只開一個學期,這樣就會出現一學期的實驗課包含三類實驗中的兩類或者三類的情況。如果輪轉授課,那么就很難保證讓所有學生都先做基礎性實驗,再做綜合性實驗,最后做設計性實驗,也就是說必然有部分學生打破理想的上課順序,這樣分層次教學模式就很難實行了。另外,由于在中學階段各地區、各學校對實驗課的重視程度不同,導致剛入校大學生的實驗基礎及實驗能力差異較大。而大學物理實驗課是大學生最先接觸的實驗課之一,所以我們在授課時必須考慮到這個差異。而在傳統教學模式下,教師在實驗課上對所有學生的要求是完全一致的,沒有任何差異。這樣就會使學生出現兩種極端,部分實驗能力強的學生迅速完成實驗,而部分實驗能力差的學生需要他人幫忙或是延長時間才能完成實驗,甚至有個別學生為完成實驗選擇抄襲其它同學的實驗數據。長此以往,實驗能力強的學生會認為實驗課程過于簡單,學不到多少知識,對自己的能力提高沒有幫助,會逐漸對物理實驗課程失去興趣;實驗能力差的學生由于經常不能獨立完成實驗,會認為課程太難,自己無法掌握,在逐漸喪失自信心的同時勢必對物理實驗課程提不起興趣。在傳統教學模式下,兩類極端的學生都會逐漸喪失對實驗課程的興趣,顯然不利于學生動手能力、創新能力等的培養,一種新的教學模式的提出迫在眉睫。
2對比教學模式
通過以上分析,我們需要在無法實行分層次教學模式的情況下,提出一種新的教學模式,而且這種教學模式要既能滿足大多數學生的學習要求,又兼顧兩類極端學生的學習要求,更廣泛的激發學生的學習興趣。為此我們提出對比教學模式。
2.1演示實驗和課堂實驗的對比
在實驗課前增加演示實驗內容,學生通過觀察或親自參與有趣的演示實驗,會對接下來要做實驗產生強烈的興趣。如:做全息照相實驗時,演示白光再現全息照片;做測量物體的轉動慣量實驗時,讓學生參與演示茹科夫斯基凳;做受迫振動實驗時,讓學生參與演示魚洗盆等。學生在完成實驗以后,通過與演示實驗的對比可以引發更多的思考。(1)在全息照相實驗前演示白光再現全息照片,而各高校在實驗中做的基本都是激光再現全息照片。做完全息照相實驗以后,學生會發現自己的照片無法在白光下直接觀測,而需要在激光下觀測。這時學生就會產生疑問,為什么不讓我們拍攝能直接在白光下觀測的白光再現全息照片,這樣觀測起來不是更方便嗎?此時教師可以讓學生課后查找相關資料,然后在實驗報告上解釋這個問題。通過這樣帶著疑問去學習的過程,學生對全息照相的理解會更加深刻。(2)在測量物體的轉動慣量實驗前,學生參與演示茹科夫斯基凳時,雙臂平伸凳子轉速減慢,雙臂收縮凳子轉速加快。通過分析可以知道雙臂平伸時轉動慣量大,雙臂收縮時轉動慣量小,最終得出結論:總質量一定的情況下,質量分布離轉軸越遠,轉動慣量越大。做實驗時給學生提供的塑料圓柱、金屬圓桶和實心球的質量基本一樣,讓學生做完實驗來驗證上面的結論是否正確。學生懷著好奇心,在做實驗時就會更加認真,更有利于其能力的培養。
2.2多種實驗方案的對比
許多實驗都有多種實驗方案,如:聲速的測量、測細絲直徑、電橋測電阻等。我們可以在實驗條件允許的情況下,鼓勵學生盡可能多的采用多種方案來做實驗,以激發學生的創新意識,對實驗能力不同的學生做不同要求,更能有效的培養他們的動手能力和創新能力。下面是一些具體的做法。(1)在全息照相實驗中采用難易不同的兩種光路進行照相。實驗能力強的學生可以選擇用傳統光路進行實驗,通過認真調節、精確計算,使光路滿足以下三個條件:參考光和物光的光程相差不太大,不大于所用激光的相干長度;參考光和物光的夾角在20°~30°之間;參考光與物光的光強比為3∶1~5∶1之間。實驗能力弱的學生可以選擇用簡化光路進行實驗,此光路經過簡單調節就可以滿足上面提到的三個條件。采用以上做法,可以讓所有學生都能自己動手完成實驗,實驗能力都得到了一定程度的培養。實驗完成以后,可以組織學生對兩種光路進行對比分析,如對兩種光路實驗結果進行對比,可以發現用簡化光路的實驗成功率比較高,經過分析可以發現:①簡化光路中的光學元件個數比傳統光路少,由9個減少為5個,所以外界振動對實驗的影響也較傳統光路要小,故而照相成功率高。②簡化光路容易調節,學生只需要調節感光底板和物體的位置及角度就可以使參考光和物光的光程差、夾角和光強比在都在合適的范圍內。而傳統光路中光學元件較多,調節比較復雜,經常需要反復調節,中間過程如果某些地方沒注意,導致某個條件沒得到滿足,實驗就會失敗,觀察不到全息照片。也可以組織同學討論簡化光路與傳統光路的適用情況,利用簡化光路拍攝表面凸凹程度小的物品效果較好,如:鑰匙、硬幣等。簡化光路不但可以拍攝反光性好的金屬材料,也可以拍攝反光性差的塑料材料如中性筆筆帽等。而對于表面凹凸差距比較大的物體采用傳統光路拍攝的效果較好。通過這樣的分析過程,學生的分析能力可以得到提高。(2)除了以上介紹的做法還可以讓學生在實驗過程中作如下對比,如:在測量聲速時,可以對行波法和駐波法進行對比;在測量液體密度時,可對讓靜力稱衡法和比重瓶法進行對比;在測量金屬材料彈性模量時可以對靜態拉伸法和動態懸掛法進行對比等。在多種實驗方案對比教學的過程中,教師不但要注意引導學生選用不同實驗方案,更要注重組織學生對實驗方案進行分析。這樣才能使學生將所學的理論與實驗操作相結合,在不斷的分析過程中找到操作過程中的不足,進而提高學生分析問題解決問題的能力。
3對比教學模式的評價體系
在采取多種實驗方案對比教學的時候,由于供學生選擇的實驗方案不是唯一的,各種方案的難易程度未必相同。這種情況下如果沒有一個合理的評分標準,學生為快速完成實驗往往會選擇容易的實驗方案,這樣就達不到預期的教學效果。所以在給出學生成績時,必須充分考慮實驗方案的難易程度,才能達到較好的教學效果,準確體現學生的實驗水平。我們根據學生選擇實驗方案的難易程度在評分時引入權重系數,課堂實驗分數=對所選實驗方案進行實驗操作得分×權重系數。由于各實驗所涉及的實驗方案難度不同,所以權重系數并不是一個定值,而是根據實驗的特點分成幾種情況。(1)對于兩種實驗方案難度相近,實驗操作難度低的實驗,兩種方案都做權重系數為1,只用一種方案為0.6。(2)對于兩種實驗方案難度相近,操作難度高的實驗,兩種方案都做權重系數為1,只用一種方案為0.8。(3)對于兩種實驗方案難度明顯不同的實驗,兩種方案都做權重系數為1,選擇難的實驗方案的為0.9,選擇簡單實驗方案的為0.6。權重值由教師在課前給出,學生可根據自己的水平及想要取得的成績選擇實驗方案。為了鼓勵學生勇于創新、積極思考,學生在實驗時有創新或在實驗后能對實驗方案進行深入分析時,可以給其適當加分。
4結語
【關鍵詞】:大學物理;實驗教學;改革研究;實踐能力;創新能力
中圖分類號:G420 文獻標識碼:A 文章編號:1003-8809(2010)-08-0109-01
1 大學物理實驗教學的現狀及存在的問題
1.1 剛進大學的大學生實驗能力和技能嚴重滯后
目前國內依然處于應試教育的大潮中,初高中物理教學“重理論、輕實驗”的教學現象依然十分嚴重。導致當前大學物理實驗教學與中學物理實驗教學嚴重脫節。
1.2 傳統大學物理實驗教學中教師與學生的任務分配不均
部分院校中,教師依然是實驗教學中的“主角”,而學生只是“配角”或者干脆就扮演起了“群眾演員”的角色。實驗理論和動手操作上大部分乃至全部都由老師全權,學生不愿動腦想想或是動手做做,不知道為什么做這個實驗以及做這個實驗的相關理論依據是什么。
1.3 實驗儀器陳舊,實驗內容老套。實驗方法單一
由于各院校經濟條件不一,致使一些學校的實驗儀器過時陳舊,學生很難把握住儀器的使用尺度,外界的環境因素對儀器的精確度造成很大影響。加上部分院校的師資力量水平有限。也會出現實驗項目和實驗手段老套單一的現象。這樣就會導致了生厭倦實驗課程,并抱以敷衍了事的心態。
1.4 實驗室不完全面向師生開放,學校教學自我封閉
由于先進實驗設備價格昂貴,易損壞,因此有些學校不愿開放這些實驗室,只是作為裝飾學校的飾品,只可遠觀不能近取;還有些學校自恃有一些優秀實驗教學方法,不肯與外界交流,自鳴得意,這些都嚴重影響學校的發展和學生的進步。
1.5 大學物理理論課與實驗課的任課教師不統一
兩種教師各行其是,互相交流很少甚至有可能空白。兩種課在一定的時候還有可能相互涉及講授或操作,這樣也會導致課時的浪費。許多實驗內容會涉及到初高中實驗教學內容。這與目前大學物理理論課相關聯甚少。
1.6 現行的實驗評價方法不規范、不科學
大部分教師僅僅依靠學生的實驗報告內容來進行考核,作為該課程成績的評定標準。這樣就避免不了的導致一些學生不獨立完成實驗過程,根本無法反映學生的實驗實際操作能力,培養學生的創新能力。
以上六點是目前大學物理實驗教學中普遍存在的現狀和問題。這些在不同程度上加大了大學物理實驗教師的教學壓力,阻礙了學生自身科學素質和能力的發展。
` 2 大學物理實驗教學改革
2.1 更新觀念,注重實驗教學
物理學是一門以實驗為基礎的科學。通過學習,學生可以驗證物理規律,發現物理規律。還可學習到物理學中的新概念、新技術和新的實驗方法,提高學生與科學技術發展相適應的能力。培養科學素質、理論聯系實際和創新能力。新的改革形勢下,教師、學生以及學校都必須更新其概念,相互促進、相互協作、相互彌補。教師要改變自己的教學角色和教學作用,改變教學方法。教師是學生在學習道路上的引導者和指導者。學生始終如一是中心體,教師應確立“為學而教”的教學思想,不應一味地甘做“雷鋒”、“父母”角色。學生作為學習的主體,是知識的汲取者,應主動獲取教師在實驗教學中所教授的理論知識并運用這些理論知識結合到實際實驗中,積極動腦思考這些知識在實驗中所起到的作用,加強自身動手能力,激發自我拓展延伸能力,虛心接受來自教師、同學之間的指導和幫助,有自己的思維方式。
2.2 改革課程體系。實現物理實驗內容的現代化
21世紀知識經濟體系中,多學科相互滲透,相互結合。而單一的力學、光學、電磁學等基礎實驗教學已無法滿足培養優秀大學生所必需的條件。因此要有機地將其他物理實驗課程的教學融合在一起。部分院校缺乏一些可以反映物理與高科技密切相關的實驗,如低溫超導體、液晶技術、光纖技術、激光全息照相等等。不僅可以培養學生學習物理實驗的興趣,更可培養學生與科學技術的發展相適應的能力,真正使學生做到與時俱進,成為新世紀新局面下的全新全能人才。還應適時地增加創造性、研究性、獨立自主性的物理實驗。讓學生真正可以結合實驗,開發思維,激發動手操作能力和動腦創新能力。
2.3 優化實驗器材,先進實驗設備,全面面向學生開放實驗室
礙于實驗器材的老化、實驗設備的破舊落后以及先進實驗室的封閉,所以做實驗變得繁冗復雜,難以操作,嚴重影響師生進行實驗教學,阻礙其能力發展。所以需要院校領導和師生必須通力協作,共同努力。領導者們應該積極為師生配備一些新的、先進的、符合當今實驗教學的實驗儀器;而教師和學生也必須加強實驗室的管理和操作規范,盡量做到避免損壞實驗器材,真正做到規范使用、操作實驗設備,愛護實驗設備。
2.4 派遣實驗先進小組去往兄弟院校、企業單位、科研機構進行實驗交流
現今有些大學固步自封,不愿與其他院校或單位機構進行實驗學習方面的交流。這樣不僅滯后自身了解當前知識信息的速度,更阻礙了學習先進實驗教學方法的步伐。因此各校領導及師生應積極與外界交流,學習我們缺乏的先進的實驗教學的知識和方法。也可將各校的富有特色的優秀的實驗教學模式傳授給他人學習與借鑒,提高院校在外界社會中的知名度和地位,其學生畢業后也將會廣泛地被社會所認可。
2.5 科學使用師資力量,完善實驗考核方法
科學完善師資力量的使用。在理論和實驗課程教學中,盡可能做到由同一老師進行講授和指導。若條件限制時,一定要關注理論教師與實驗教師之間的交流,使彼此在教學上相輔相成,真正做到“理論服務實驗,實驗證明理論”。在實驗考核方面,應把考核重點放在學生自主創新、動手操作以及思維拓展等方面,從實質根本上鍛煉學生實際聯系實驗能力,提高學生的科學素養。