大學(xué)物理探究性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

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摘要：針對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題，提出了基于探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的以及新型應(yīng)用型人才培養(yǎng)需求，將計(jì)算機(jī)PAS⁃CO實(shí)驗(yàn)軟件與大學(xué)物理探究性實(shí)驗(yàn)相融合。注重培養(yǎng)工科類院校本科生的探索創(chuàng)新能力。嘗試設(shè)計(jì)出一種新穎的探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，大大改善了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)軟件；創(chuàng)新能力；探究性實(shí)驗(yàn)，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)

1計(jì)算機(jī)PASCO實(shí)驗(yàn)軟件與大學(xué)物理探究性實(shí)驗(yàn)相融合

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式其實(shí)仍然是各高校主要的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段。雖然某些高校已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱中加入探究性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，即學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教師的指導(dǎo)下根據(jù)實(shí)驗(yàn)室提供的儀器設(shè)備自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目并在實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放時(shí)間內(nèi)獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)量、數(shù)據(jù)處理和結(jié)果分析等過(guò)程。但是這種開(kāi)放式的探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)尚存在著很多問(wèn)題，如探究性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目擬定的選題較多，指導(dǎo)教師經(jīng)常要延長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放時(shí)間；學(xué)生自主組合和操作實(shí)驗(yàn)儀器，導(dǎo)致儀器設(shè)備損壞嚴(yán)重等問(wèn)題。物理實(shí)驗(yàn)軟件作為一種先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，如何能更好地服務(wù)于開(kāi)放式的探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)而提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和效果將具有重要的實(shí)際意義。根據(jù)我校的探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式以及新型應(yīng)用型人才培養(yǎng)需求，我們通過(guò)PASCO實(shí)驗(yàn)軟件設(shè)計(jì)出學(xué)生進(jìn)行大學(xué)物理探究性實(shí)驗(yàn)的步驟和流程。PASCO實(shí)驗(yàn)軟件是一種先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、處理和分析的計(jì)算機(jī)軟件，主要是通過(guò)各類傳感器與數(shù)據(jù)通用接互將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送給計(jì)算機(jī)。學(xué)生運(yùn)用PASCO實(shí)驗(yàn)軟件自主設(shè)計(jì)的一維系統(tǒng)牛頓第二定律驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)所需的實(shí)驗(yàn)設(shè)備有PAS⁃car動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)傳感器、高分辨率力傳感器、靈敏滑輪、質(zhì)量塊和架子套件、物理實(shí)驗(yàn)用細(xì)繩、數(shù)據(jù)通用接口、PASCO電腦軟件等。本實(shí)驗(yàn)的目的是為了驗(yàn)證一維系統(tǒng)的牛頓第二定律。在低摩擦的小車上施加一個(gè)已知大小的力，以此來(lái)測(cè)量小車的加速度。整個(gè)實(shí)驗(yàn)分為兩部分：1)驗(yàn)證質(zhì)量不變時(shí)，加速度與合外力成正比。小車和傳感器的總質(zhì)量不變，通過(guò)增加砝碼的質(zhì)量來(lái)改變合外力，研究加速度與合外力的關(guān)系；2)驗(yàn)證合外力不變時(shí)，加速度與質(zhì)量成反比。“力—加速度”圖，左圖是小車和傳感器上施加的力f1與加速度a1的關(guān)系圖，右圖是增加砝碼質(zhì)量后小車上施加的力f2與加速度a2之間的關(guān)系圖。

2結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)我校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的實(shí)際問(wèn)題將計(jì)算機(jī)PASCO實(shí)驗(yàn)軟件與大學(xué)物理探究性實(shí)驗(yàn)結(jié)合，打破了傳統(tǒng)的開(kāi)放式探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的局限性。這將有利于培養(yǎng)學(xué)生自主動(dòng)手能力和科學(xué)實(shí)驗(yàn)的探索創(chuàng)新精神以及新型應(yīng)用型人才的塑造，同時(shí)也豐富了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容，提高了學(xué)生對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的興趣，更加有利于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量和效果。

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作者：孫權(quán)海 駱海峰 史浩 方宇 朱守金 蘇磊 單位：安徽三聯(lián)學(xué)院基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心 安徽三聯(lián)學(xué)院電子電氣工程學(xué)院