設(shè)計(jì)性研究性物理實(shí)驗(yàn)

1、設(shè)計(jì)性研究性物理實(shí)驗(yàn)(designing and researching physics experiments)教學(xué)目的與要求：課程性質(zhì)：“設(shè)計(jì)性研究性物理實(shí)驗(yàn)”（以下簡稱“設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)”）是為培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)和創(chuàng)新 精神而開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程，它由“設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)1”、“設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)2”和“設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn) 3”等三個(gè)部分組成，每個(gè)部分面向不同年級不同專業(yè)的木科生開放，對學(xué)生棊礎(chǔ)知識(shí) 的要求也有所不同?；緝?nèi)容：包括力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)和光學(xué)等物理學(xué)各主要領(lǐng)域，溶入了當(dāng)前學(xué)生感興趣的新技術(shù) 與新應(yīng)用。基木要求：“設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)1”通過本課程增氏冇關(guān)的物理學(xué)的知識(shí)和才干，培養(yǎng)實(shí)踐能力和創(chuàng)新精 神，提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)。

2、“設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)2”著重提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，主耍指實(shí)際動(dòng)手進(jìn)行科學(xué)研究工作的 能力。這包括杳閱文獻(xiàn)資料的能力，根據(jù)具體要求設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力，在實(shí)踐屮發(fā)現(xiàn)問 題、分析問題、解決問題的能力，以及總結(jié)、歸納能力，撰寫論文的能力（書面表達(dá)能 力）等等。要求學(xué)生在2-4次實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi)，按照一定的要求去設(shè)計(jì)、研究和完成一個(gè) 小的實(shí)驗(yàn)課題。“設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)3”以“獲得創(chuàng)新成果”為冃的，要求學(xué)生在一個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)中，完成一 至二個(gè)小型研究課題。這些課題貝有一定的創(chuàng)新性，課題涉及的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法貝-有綜 合性，耍求學(xué)生口己調(diào)研和查閱資料，口己設(shè)計(jì)、裝配、調(diào)試實(shí)驗(yàn)裝置，直至完成。教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配：“設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)1” （每周

3、2學(xué)時(shí)，計(jì)2學(xué)分）1. 力學(xué)實(shí)驗(yàn)（6-8學(xué)時(shí)）：吹幣入杯、銅噴洗、表面張力趣味實(shí)驗(yàn)、蠟燭熄滅后水而升高 原因的實(shí)驗(yàn)探究等2. 電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)（12-14學(xué)時(shí)）:水與電的系列實(shí)驗(yàn)、尖端放電和靜電電動(dòng)機(jī)、靜電除塵、 聲波測距、磁懸浮、頻閃法測定電扇的轉(zhuǎn)速、口制無線電發(fā)射臺(tái)、單向旋轉(zhuǎn)磁場、壓電陶瓷 等3. 光學(xué)實(shí)驗(yàn)（1214學(xué)時(shí)）:海市蜃樓、小魔術(shù)“變色”水、光源閃爍揭密、奇妙的圓孔 與圓盤衍射、用鋼尺測量激光的波長、光通信、激光竊聽等4. 實(shí)驗(yàn)拓展：適于物理基礎(chǔ)好，有較強(qiáng)動(dòng)手能力的學(xué)生。有“箔式應(yīng)變片性能研究”、“音叉頻率的測量”、“斜面下滑的奧秘”、“聲速的測量”等近十個(gè)拓展性實(shí)驗(yàn)可供 選做。“設(shè)計(jì)

4、性實(shí)驗(yàn)2”（每周3學(xué)時(shí)，計(jì)2學(xué)分）1. 傳感器類（12學(xué)時(shí)）：怫化錮磁電阻傳感器、霍爾傳感器、硅光電池、溫度傳感器等2. 薄膜類（12學(xué)時(shí)）：鐵電薄膜、氮化硼薄膜、光學(xué)薄膜、金剛石薄膜等3. 光譜與光信息處理類（12學(xué)時(shí)）：液晶光閥、氫原子光譜、全息照相、分光光度計(jì)等4. 實(shí)驗(yàn)的深入研究（12學(xué)吋）：邁克耳孫干涉儀、分光計(jì)、直流電橋、數(shù)字溫度計(jì)等 “設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)3” （每周3學(xué)時(shí),計(jì)3學(xué)分）在下列實(shí)驗(yàn)或教師另行開設(shè)的實(shí)驗(yàn)題目選擇完成12個(gè)題目：1. 液休表面張力系數(shù)的測量2. 激光光電傳感器在落球法測量液體粘滯系數(shù)中的應(yīng)用3. 集成i/v變換器與除法器在光學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用4. 望遠(yuǎn)鏡與顯微鏡的組裝

5、5. 太陽能電池基木特性的測量6. 液晶光閥實(shí)驗(yàn)研究7. 光學(xué)薄膜的制備與特性研究8. 川cvd方法制備金剛石膜9. 磁控濺射制備立方氮化硼薄膜10. 光鐵子的組裝、測試和應(yīng)用11. 隧道顯微鏡的應(yīng)用和樣品分析12. 粉碎電磁波的性質(zhì)和應(yīng)川教學(xué)方式：以自學(xué)為主。學(xué)生不是在已安排好的儀器上照教材的規(guī)定步驟按兒下按鈕，讀兒個(gè)數(shù) 據(jù)，從而順利完成實(shí)驗(yàn)，而是在口學(xué)教材的基礎(chǔ)上自主地進(jìn)行探索性的實(shí)驗(yàn)，他們有機(jī) 會(huì)口行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置，準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材，擬定實(shí)驗(yàn)步驟，提出實(shí)驗(yàn)方案，在教師的指導(dǎo) 下，進(jìn)行獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)允許失敗，允許重做，鼓勵(lì)探索，鼓勵(lì)創(chuàng)新?？己朔绞剑骸霸O(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)1”以各實(shí)驗(yàn)的成績?yōu)榭己艘罁?jù)，

6、其屮實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力占30%,實(shí)驗(yàn)報(bào)告占 60%,學(xué)習(xí)態(tài)度占10%0整個(gè)學(xué)期耍求共寫6篇實(shí)驗(yàn)報(bào)告，其中力學(xué)1篇、電磁學(xué)3 篇、光學(xué)2篇，學(xué)生自己挑每階段最理想的實(shí)驗(yàn)寫報(bào)告，提侶寫自行設(shè)計(jì)的有創(chuàng)新內(nèi)容 的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。“設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)2”要求寫6-9篇實(shí)驗(yàn)報(bào)告，學(xué)生選1個(gè)實(shí)驗(yàn)按學(xué)術(shù)論文的格式撰寫期 末報(bào)告，其中平吋成績占70%,期末報(bào)告占30%o“設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)3”要求用powerpoint作口頭報(bào)告，撰寫學(xué)術(shù)論文。成績評定視論文質(zhì)量 而定，能夠在國內(nèi)正式學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表的，方可得a等。教材與參考書：教材：1. 趙在忠，童培雄等編著.自學(xué)物理實(shí)驗(yàn)（上、下）.自編講義2. 沈元華.基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn).北京：高等教冇岀版社

7、.20033. 沈元華、陸申龍編.設(shè)計(jì)性研究性物理實(shí)驗(yàn)教程.上海：復(fù)旦大學(xué)出版社.2004參考書：1. 鄭永令，賈起民.力學(xué)（第二版）.北京：高等教育出版社.20002. 賈起民，鄭永令，陳暨耀.電磁學(xué)（第二版）.北京：高等教育出版社.20013. 章志鳴，沈元華，陳惠芬.光學(xué)（第二版）.北京：高等教育出版社.20004. 王秉超等.普通物理演示實(shí)驗(yàn)新編.北京：高等教育出版社.19975. 方鴻輝，劉貴興.創(chuàng)造性物理實(shí)驗(yàn).上海.上?？茖W(xué)普及教育出版社.1999本課程歷史沿革：1985年，實(shí)驗(yàn)中心以大量演示實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，對一年級學(xué)主開設(shè)了 “自學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”選修課， 訃學(xué)生真正自己做實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)著

8、重對物理現(xiàn)象的觀察、分析和研究，特別注意科學(xué)性與趣味性 的結(jié)合，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)新精神。z后，該課程作為全校公共選修課向文、理、 醫(yī)、管等各院系全面開放。經(jīng)過十多年的實(shí)踐，這門課已具有設(shè)計(jì)性研究性實(shí)驗(yàn)的雛形。1994年開始，屮心又把一學(xué)期的普通物理實(shí)驗(yàn)分為“基礎(chǔ)”和“提高”兩個(gè)階段，在提高階 段的“小課題實(shí)驗(yàn)”中，讓學(xué)生自己安排和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，使他們的獨(dú)立思考能力和實(shí)際動(dòng)手能力都得 到很好地訓(xùn)練和提高。近十年的實(shí)踐和改進(jìn)，“小課題實(shí)驗(yàn)”已帯有設(shè)計(jì)性研究性實(shí)驗(yàn)的性質(zhì)。為了進(jìn)一步提高優(yōu)秀學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛯?shí)驗(yàn)素質(zhì)，中心口 1995年起對三年級學(xué)生開設(shè)了 “綜 合實(shí)驗(yàn)”選修課，這種實(shí)驗(yàn)具冇先進(jìn)性、設(shè)計(jì)性、研究性和綜合性，是對科學(xué)實(shí)驗(yàn)全過程進(jìn)行深入 訓(xùn)練的課程。在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生自己查閱文獻(xiàn)、收集資料、自己推證有關(guān)理論、自己決定實(shí)驗(yàn)方案、 自己選擇實(shí)驗(yàn)器材、獨(dú)立進(jìn)行操作和測量，授后，將實(shí)驗(yàn)成果寫成論文，進(jìn)行答辯。實(shí)際上，這種 “綜合物理實(shí)驗(yàn)”就是-種早期的設(shè)計(jì)性研究性實(shí)驗(yàn)。在這些工作的基礎(chǔ)上，2000年實(shí)驗(yàn)屮心獲得“21世紀(jì)高等教育教學(xué)改革項(xiàng)目”經(jīng)費(fèi)的資助， 對設(shè)計(jì)性研究性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了更深入的研究與更廣泛的實(shí)踐，把上述各項(xiàng)改革成果進(jìn)一步捉高，并進(jìn)