物理教学新改革管理技术

　　正确认识现在物理教学的新应用发展制度以及现在物理教学的新发展方向有什么意义呢?同时我们应该怎样来促使现在物理的新应用技巧呢?文章选自：《现代物理知识》,《现代物理知识》读者对象颇为广泛，有科学工作者、教育工作者、科学管理干部、大学生、中学生和其他物理学爱好者。该刊在传播和普及科学技术知识时能以严肃认真的态度做到正确和准确。信息量较大，知识面较广，所发表的文章具有很强的科学性、知识性和趣味性，在科技界和教育界有着普遍的感召力和广泛的影响面。正如该刊刊歌所言：“她用物理的情趣，引我们科苑揽胜;她用知识的力量，助我们奋起攀登!”

　　摘要：综合设计性实验与大学生创新能力的培养不是几个实验就能完成的,是一个复杂的系统工程,只有每一个教育工作者都积极参与行动起来,从教学工作的一点一滴做起,才能真正达到培养学生创新能力的目的。此外,在以后的教学中还需要根据学生具体情况相应调整和改进教学方法。

　　关键词：物理教学,教学模式,教学论文

　　1提高学生实验预习的针对性

　　在以往与学生的交谈中了解到,有一部分学生进实验室之前根本就不进行预习;一部分同学虽说是提前预习了,但上课时会发现他们根本就没明白实验设计原理;还有一部分同学只预习明白了其中一部分,但仍然影响课上正常进行。为了督促学生很好地进行预习,我们在正式上课前一周把实验卡片发给学生,实验卡片包括以下内容:思考题、实验内容及数据处理、注意事项、评分标准等。其中思考题的设置主要是为了提高学生预习的针对性,抓住实验设计核心和实验要点。同时,为了调动学生的积极性,要求学生进实验室之前把这些思考题回答在预习报告上。为了避免部分同学完全不进行预习就来做实验,在课堂上抄写实验预习报告,我们还要求学生一进实验室就即刻提交实验预习报告。对于双光栅法测微弱振动位移量实验,我们设计的思考题如下:

　　(1)微弱振动的振幅如何获得?

　　(2)本实验中如何得到拍频波?其拍频大小由什么决定?

　　(3)激光器射出的激光波长为635nm,由此可知其频率为多少?能直接探测吗?若不能,怎么解决?

　　(4)为什么要使用光拍?形成光拍的条件是什么?(理论上)

　　(5)如何判断动光栅与静光栅的刻痕已平行?

　　(6)作外力驱动音叉谐振曲线时,为什么要固定信号功率?测量时首先要找到音叉的什么频率?如何找?

　　2围绕思考题分小组讨论

　　学生独立进行实验预习时,思路上总会有一定的局限。往往可能因搞不懂某些小知识点阻碍实验预习的正常进行。所以,我们在正式上课时,首先将学生分成两组(每组5名学生),思考题分成两部分,每组负责一部分,讨论20分钟并给出思考题的答案。这样做不仅发挥了学生的自主性,还增强了学生的团队合作意识。同时,也可以使极少数没有预习的同学也略学到一些。

　　3提问+提示引导的方式使学生明确实验思路

　　有相当一部分同学为了完成实验来做实验,总是着急做实验,一遇到问题就叫老师帮忙,而不去认真思考,不设法自己解决。还有,学生在实验时总是不能将理论课中所学知识灵活地运用到实验中来,这是一种普遍现象。所以在学生自己动手实验前,我们采取了以下教学环节:明确理论上要达到什么目的,借助什么实验器件可以达到此目的,理论和实验器件的结合最终如何达到目的。下面仍以双光栅法测微弱振动位移量实验为例展现具体过程。从实验题目来看的话,提问学生最终要得到哪个物理量?大部分学生可以回答出来:音叉振动的振幅。提示学生,要测量的是长度,有什么获得办法?学生会提出用刻度尺、游标卡尺等。再引导学生观察音叉振动的特点。音叉振动的幅度很小,肉眼完全无法分辨,而且振动的位置时刻在变化,教师否定这种方法。那怎么办呢?再提示学生我们是综合设计实验,可以考虑力学、光学、电学等方法。再看实验题目,学生会说出利用双光栅法。新的问题出现:什么是双光栅法?这时要带着学生一起复习光学中所学知识———光栅。首先回忆光栅的结构,从单缝衍射、双缝干涉的衍射图样,猜想光栅的衍射图样。同时,利用教学器件激光笔演示激光通过一光栅后投影在墙上的衍射图样,与分析结果比对,直观明了。学生清楚了光栅的概念后,说明双光栅即是一动一静两光栅,其中动光栅贴在音叉上随音叉一起振动。再紧接着提问:为什么要用双光栅法?这时学生一般会不知所措,提示从光的频率方面考虑。已知实验激光波长,提问学生激光频率大小在什么量级。提供给学生仪器价格信息,比如Agilent公司几个GHz的示波器价格在百万元左右,直接探测激光这么高频率的光非常困难,而且仪器造价昂贵。此方法行不通。进一步提示学生,现在光频率太高了,简单的想法是降低频率,这时再让学生观察我们实验提供的示波器能探测的频率,随便告诉学生这个仪器只需要几千元左右,实验成本大幅降低。又一新问题出现:怎么降低?部分学生能说出光拍法。这个时候类比音拍的概念,来讲解光拍。根据波的叠加原理,得出获得强的光拍信号的理论及实验条件:利用一动一静两光栅得到同方向传播、且频率相差很小的两列光波的叠加。

　　数学推导得出动光栅的振动速度与光拍频率的关系:ωd=2πvd,其中ωd是光拍圆频率,v是动光栅振动速度(也即音叉振动速度。),d是光栅密度。即F拍=ωd2π=vd=v·n0,其中n0=1d为光栅密度。这样力学量v和光学量F拍之间搭起了桥梁。学生熟知音叉振动的振幅与音叉振动速度的关系:A=12T/20v(t)dt=12T/20F拍(t)n0dt=12n0T/20F拍(t)dt。引导学生从频率的基本定义出发分析积分结果所代表的物理意义:半个音叉振动周期内光拍拍频波的个数(借助示波器!)。在学生清楚了音叉振幅的测量方法后,再来回顾振动的知识,即音叉振动的特点。提问学生音叉振动属于简谐振动、阻尼振动、受迫振动等中的哪一类振动?学生能够正确回答:受迫振动。提问学生哪些因素影响受迫振动的振幅?如何影响?利用荡秋千、共振引起桥梁断裂等例子引导学生找到答案:策动力的大小和频率,且固定策动力频率时,策动力越大,振幅越大;固定策动力大小,改变策动力频率,共振时,振幅最大,此时策动力频率接近固有频率,远离固有频率时,振幅迅速减小。所以在研究音叉振动的谐振曲线时,考虑的是策动力频率对音叉振动振幅的影响,此时应固定策动力大小。但是前提是选择好合适的策动力大小,若策动力太大,半个音叉振动周期内光拍拍频波的个数太多,眼睛无法分辩。若策动力太小,振动太微弱,无法研究振动。要研究谐振曲线,最简单的方法是找到共振点,提问学生怎么找?这时实验仪器是打开的,让学生静下来注意听音叉发出的声音。引导学生说出音叉发出的声音和音叉振幅的关系。学生明白了找共振点的方法是听声音。这时进一步提问我们人耳能准确地分辨出哪个声音最大吗?学生会说不能,那怎么办?再回到计算振幅的公式,学生会恍然大悟,示波器上半个音叉振动周期内光拍拍频波的个数最多时,对应的即是共振点。最后,和学生一起总结实验思路:

　　(1)调整光路,经光电转换器后在示波器上观察到强的光拍信号;

　　(2)寻找音叉振动的谐振点,调整音叉功率和频率,听音叉声音,并借助示波器。

　　(3)测量完整的谐振曲线,此时固定音叉功率。随后学生自己整理思路,自己独立动手完成实验。

　　4对部分学生进行进一步指导

　　按步骤3讨论完实验思路后,由于学生个体的差异,相当一部分同学还是有很多不明白的地方。这时再单独指导。了解学生的问题,搞清学生的问题出现在哪里。先让学生从理论上找出答案,然后再让学生寻找具体哪个或哪些实验仪器部件可以达到目的。而不是直接告诉学生结果。这个环节学生起主导作用。

　　5实验报告

　　中对实验步骤的要求为了督促学生对实验操作过程进行回顾,我们特别要求在实验报告上详细写出实验步骤。学生在完成这一部分的过程中有时会发现操作过程中的重大失误。教师在批阅实验报告时也能从这一部分及时发现学生的问题,引起学生对细节问题的关注,培养全面良好的实验习惯和能力。同时这一要求还可以加深学生对实验设计思路的认识。

　　6实验报告中对实验数据处理的要求

　　实验报告中要求将实验原始数据进行整理列表,反复要求学生标明物理量、单位及有效数字,培养良好习惯和严谨的科学态度,为以后教学和科研工作打基础。要求利用Excel、Origin等软件进行作图,培养学生计算机处理数据的能力。这一教学方法是在对三届学生的教学过程中逐渐摸索出来的,受到了较好的效果,具体体现在教学评估成绩的提高:第一届学生给教师的教学评估成绩为92.03,第二届学生给教师的教学评估成绩为94.27,第三届学生给教师的教学评估成绩为94.41。

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