近代物理實驗課程大綱

PAGEPAGE2《近代物理實驗》課程大綱一、課程信息課程名稱近代物理實驗適用專業(yè)物理學課程代碼05011114課程類別必修學分學時2學分/64學時開設(shè)學期5先修課程熱學、電磁學、光學、原子物理學后續(xù)課程電動力學、固體物理二、課程簡介《近代物理實驗》是高等師范學校物理學專業(yè)的一門重要的必修課程。它是在普通物理實驗和電子學實驗基礎(chǔ)上開設(shè)的一門綜合性實驗技術(shù)與實驗方法課程。通過本課程的學習，使學生掌握一些較先進的和綜合性的實驗方法和技能，加深對近代物理的一些重要概念和規(guī)律和理解，擴大知識面，培養(yǎng)初步的獨立的科學實驗和科學研究能力。三、課程目標（一）課程目標設(shè)置通過本課程的學習，學生能達到以下目標：目標1：基元電荷的帶電量的測量，光速的測量，微波特性的研究以及多普勒效應的驗證等，科學進行實驗數(shù)據(jù)的采集與分析，規(guī)范撰寫實驗報告。目標2：普朗克常數(shù)的測量、氬原子第一激發(fā)電位的測量、塞曼裂距計算電子的荷質(zhì)比、核磁共振校準磁場和測量g因子等，科學進行實驗數(shù)據(jù)的采集與分析，規(guī)范撰寫實驗報告。目標3：三維照片的拍攝和再現(xiàn)，直線光柵和圓光柵測量線位移和角位移，雙光柵衍射消色散成像關(guān)系方程的驗證，測量未知光柵的空間頻率，加熱功率與熱輻射強度的關(guān)系的探索，科學進行實驗數(shù)據(jù)的采集與分析，規(guī)范撰寫實驗報告。目標4：聲光偏轉(zhuǎn)曲線、聲光器件的3dB帶寬以及衍射效率與超聲功率之間的關(guān)系的測量，超聲在聲光晶體中的傳播速度的計算，GMR模擬傳感器的磁電轉(zhuǎn)換特性曲線、GMR的磁阻特性曲線以及GMR開關(guān)（數(shù)字）傳感器的磁電轉(zhuǎn)換特性曲線的測量，DPPH樣品電子的g因子及共振線寬的測量，室溫下康銅合金、P（N）型半導體的塞貝克系數(shù)的測量，科學進行實驗數(shù)據(jù)的采集與分析，規(guī)范撰寫實驗報告。目標5：經(jīng)歷近代物理實驗小組合作學習與實驗探索的過程，感受團隊協(xié)作的重要性，具有群體合作學習體驗。（二）課程目標對畢業(yè)要求分解指標的支撐關(guān)系畢業(yè)要求分解指標課程目標3.學科素養(yǎng)3-2掌握物理學的基本實驗方法和實驗技能，能夠依據(jù)物理學原理和思想科學地設(shè)計物理實驗方案，能夠正確使用實驗儀器設(shè)備，科學進行實驗數(shù)據(jù)的采集與分析，規(guī)范撰寫實驗報告，并具有一定的實驗探究能力和創(chuàng)新能力。目標1（H）目標2（H）目標3（H）目標4（H）8.溝通合作8-2理解學習共同體重要作用，具有團隊協(xié)作精神，能夠參加小組學習、專題研討、團隊互動、網(wǎng)絡(luò)共享等協(xié)作學習活動，與同學合作交流，分享經(jīng)驗和資源。目標5（M）（三）課程目標對畢業(yè)要求的支撐矩陣圖課程目標踐行師德學會教學學會育人學會發(fā)展師德規(guī)范教育情懷學科素養(yǎng)教學能力班級管理綜合育人學會反思溝通合作1-11-21-32-12-22-33-13-23-34-14-24-34-45-15-25-36-16-26-37-17-28-18-2課程目標1H課程目標2H課程目標3H課程目標4H課程目標5M四、教學要求課程目標教學內(nèi)容學時教學重點教學難點教學方式學習方式課程思政結(jié)合點目標11.密里根油滴實驗41.實驗原理2.儀器的調(diào)節(jié)3.練習測量3.正式測量1.油滴的選擇2.計算基元電荷的帶電量課堂講授操作演示合作探究實驗操作課堂問答2.光速的測定41.實驗原理2.連接電路3.示波器的使用4.光速的測量1.光的調(diào)制和差頻的一般原理及基本技術(shù)2.測量反射鏡滑車位置變化對應的測相波形移動的時間課堂講授操作演示合作探究實驗操作課堂問答通過分光計的調(diào)節(jié)和使用訓練，培養(yǎng)科學嚴謹?shù)墓そ尘瘛?.微波特性的研究41.實驗原理2.模擬晶體的調(diào)整3.實驗儀器的安裝4.實驗操作5.作出I-θ曲線，在圖上找出從不同晶面入射對應的衍射角1.微波代替X射線模擬布拉格衍射的實驗方法2.微波從不同晶面入射時滿足布拉格衍射的入射角的理論值的計算課堂講授操作演示合作探究實驗操作課堂問答4.多普勒效應41.實驗原理2.儀器的安裝3.實驗數(shù)據(jù)的記錄和處理1.勻加速直線運動，驗證牛頓第二定律。2.自由落體運動，由V-t關(guān)系直線的斜率求重力加速度目標21.光電效應測普朗克常數(shù)41.實驗原理2.測量伏安特性曲線3.驗證愛因斯坦方程，并由此確定普朗克常數(shù)4.數(shù)據(jù)的記錄和處理1.由伏安特性曲線計算普朗克常數(shù)課堂講授操作演示合作探究實驗操作課堂問答通過數(shù)據(jù)處理，培養(yǎng)實事求是、嚴謹規(guī)范的科學態(tài)度。2.夫蘭克赫茲實驗41.實驗原理2.氬元素的第一激發(fā)電位測量3.逐差法處理數(shù)據(jù)1.夫蘭克赫茲IA-VG2K曲線的獲得課堂講授操作演示合作探究實驗操作課堂問答通過了解邁克爾孫干涉儀在物理學發(fā)展史上的作用，感悟嚴謹認真、追求真理的科學精神。3.塞曼效應41.實驗原理2.共軸等高調(diào)節(jié)3.觀察塞曼效應和分裂譜線的橫向偏振特性與縱向偏振特性；4.由塞曼裂距計算電子的荷質(zhì)比1.鼓輪的讀數(shù)2.由塞曼裂距計算電子的荷質(zhì)比課堂講授操作演示合作探究實驗操作課堂問答4.核磁共振41.實驗原理2.利用核磁共振校準磁場和測量g因子1.校準永久磁鐵中心的磁場B02.測量19F的g因子目標31.全息照相41.實驗原理2.光路調(diào)節(jié)3.拍攝物體的三維全息圖4.圖像的再現(xiàn)1.實驗光路的調(diào)節(jié)2.拍攝物體的三維全息圖課堂講授操作演示合作探究實驗操作課堂問答通過實驗方案的設(shè)計，培養(yǎng)創(chuàng)新意識。2.莫爾效應及光柵傳感實驗儀41.實驗原理2.觀察直線光柵、徑向圓光柵、切向圓光柵的莫爾條紋并驗證其特性3.用直線光柵測量線位移4.用圓光柵測量角位移1.用直線光柵測量線位移2.用圓光柵測量角位移課堂講授操作演示合作探究實驗操作課堂問答通過實驗方案的設(shè)計，培養(yǎng)創(chuàng)新意識。3.光柵攝影成像儀41.觀察光柵的色散現(xiàn)象2.觀察匯合光譜成像及消色散成像現(xiàn)象3.驗證雙光柵衍射消色散成像關(guān)系方程4.測量未知光柵的空間頻率1.驗證雙光柵衍射消色散成像關(guān)系方程2.測量未知光柵的空間頻率課堂講授操作演示合作探究實驗操作課堂問答4.熱輻射實驗儀41.實驗原理2.通過相對低溫的熱輻射實驗認識影響熱輻射強度的各種因素及其與熱輻射強度的定量關(guān)系。3.探索加熱功率與熱輻射強度的關(guān)系。1.通過相對低溫的熱輻射實驗認識影響熱輻射強度的各種因素及其與熱輻射強度的定量關(guān)系。2.探索加熱功率與熱輻射強度的關(guān)系。課堂講授操作演示合作探究實驗操作課堂問答目標41.晶體的聲光效應實驗儀41.聲光互作用的原理。2.學習掌握CCD的基本工作原理3.測量聲光偏轉(zhuǎn)曲線，做出偏轉(zhuǎn)量與超聲頻率之間的關(guān)系曲線。4.計算超聲在聲光晶體中的傳播速度。5.測量聲光器件的3dB帶寬。6.測量衍射效率與超聲功率之間的關(guān)系，繪制聲光調(diào)制曲線。1.測量聲光偏轉(zhuǎn)曲線，做出偏轉(zhuǎn)量與超聲頻率之間的關(guān)系曲線。2.計算超聲在聲光晶體中的傳播速度。3.測量聲光器件的3dB帶寬。4.測量衍射效率與超聲功率之間的關(guān)系，繪制聲光調(diào)制曲線。課堂講授操作演示合作探究實驗操作課堂問答2.巨磁電阻效應及應用實驗儀41.了解GMR效應的原理2.測量GMR模擬傳感器的磁電轉(zhuǎn)換特性曲線3.測量GMR的磁阻特性曲線4.測量GMR開關(guān)（數(shù)字）傳感器的磁電轉(zhuǎn)換特性曲線5.用GMR傳感器測量電流6.用GMR梯度傳感器測量齒輪的角位移，了解GMR轉(zhuǎn)速（速度）傳感器的原理1.測量GMR模擬傳感器的磁電轉(zhuǎn)換特性曲線2.測量GMR的磁阻特性曲線3.測量GMR開關(guān)（數(shù)字）傳感器的磁電轉(zhuǎn)換特性曲線4.用GMR傳感器測量電流課堂講授操作演示合作探究實驗操作課堂問答3.電子順磁共振實驗儀（射頻段）41.電子自旋共振的基本原理，實驗現(xiàn)象，實驗方法。2．測量DPPH樣品電子的g因子及共振線寬1.測量DPPH樣品電子的g因子及共振線寬課堂講授操作演示合作探究實驗操作課堂問答4.熱電效應實驗儀41.測量室溫下鎳鉻合金的塞貝克系數(shù)，并判斷金屬類型（反常金屬）。2.測量室溫下康銅合金的塞貝克系數(shù)，并判斷金屬類型（正常金屬）。3.測量室溫下P型半導體的塞貝克系數(shù)，并判斷導電類型。4.測量室溫下N型半導體的塞貝克系數(shù)，并判斷導電類型。5.驗證金屬熱電偶的均質(zhì)導體定律。6.驗證金屬熱電偶的中間導體定律。7.驗證金屬熱電偶的中間溫度定律。8.驗證金屬熱電偶的參考電極定律。9.測量不同溫度下材料的塞貝克系數(shù)。1.測量室溫下鎳鉻合金的塞貝克系數(shù)，并判斷金屬類型（反常金屬）。2.測量室溫下康銅合金的塞貝克系數(shù)，并判斷金屬類型（正常金屬）。3.測量室溫下P型半導體的塞貝克系數(shù)，并判斷導電類型。4.測量室溫下N型半導體的塞貝克系數(shù)，并判斷導電類型。5.測量不同溫度下材料的塞貝克系數(shù)。課堂講授操作演示合作探究實驗操作課堂問答目標5團隊協(xié)作0要求：3~4人組成實驗小組，小組成員共同協(xié)作開展各實驗項目的合作探究，包括擬定實驗方案、觀察與分析實驗現(xiàn)象、記錄與處理實驗數(shù)據(jù)、撰寫實驗報告等。合作探究實驗操作五、考核與評價課程考核內(nèi)容、考核方式與課程目標對應情況課程目標考核內(nèi)容考核方式形成性評價終結(jié)性評價目標11.密里根油滴實驗2.光速的測定3.微波特性的研究4.多普勒效應1.實驗操作2.實驗報告3.隨堂問答期末技能考試目標21.光電效應測普朗克常數(shù)2.夫蘭克赫茲實驗3.塞曼效應4.核磁共振1.實驗操作2.實驗報告3.隨堂問答期末技能考試目標31.全息照相2.莫爾效應及光柵傳感實驗儀3.光柵攝影成像儀4.熱輻射實驗儀1.實驗操作2.實驗報告3.隨堂問答期末技能考試目標41.晶體的聲光效應實驗儀2.巨磁電阻效應及應用實驗儀3.電子順磁共振實驗儀（射頻段）4.熱電效應實驗儀1.實驗操作2.實驗報告3.隨堂問答期末技能考試目標5團隊協(xié)作1.小組互評（二）考核評價方案考核類型考核內(nèi)容考核評價方式考核評價標準分值課程目標平時形成性評價（70%）密里根油滴實驗實驗操作、實驗報告、隨堂問答1.實驗報告各項目的實驗報告滿分100分。依據(jù)實驗報告規(guī)范性，實驗數(shù)據(jù)記錄和處理的規(guī)范合理性，實驗結(jié)果的準確性以及實驗反思進行評分。2.實驗操作依據(jù)實驗操作的規(guī)范性和正確性進行評分。3.隨堂問答依據(jù)回答問題的正確與性，語言表述的準確程度進行評分。5目標1光速的測定實驗操作、實驗報告、隨堂問答5目標1微波特性的研究實驗操作、實驗報告、隨堂問答5目標1多普勒效應實驗操作、實驗報告、隨堂問答5目標1光電效應測普朗克常數(shù)實驗操作、實驗報告、隨堂問答5目標2夫蘭克赫茲實驗實驗操作、實驗報告、隨堂問答5目標2塞曼效應實驗操作、實驗報告、隨堂問答5目標2核磁共振實驗操作、實驗報告、隨堂問答5目標2全息照相實驗操作、實驗報告、隨堂問答5目標3莫爾效應及光柵傳感實驗儀實驗操作、實驗報告、隨堂問答5目標3光柵攝影成像儀實驗操作、實驗報告、隨堂問答5目標3熱輻射實驗儀實驗操作、實驗報告、隨堂問答5目標3晶體的聲光效應實驗儀實驗操作、實驗報告、隨堂問答5目標4巨磁電阻效應及應用實驗儀實驗操作、實驗報告、隨堂問答5目標4電子順磁共振實驗儀（射頻段）實驗操作、實驗報告、隨堂問答5目標4熱電效應實驗儀實驗操作、實驗報告、隨堂問答5目標4團隊協(xié)作小組互評小組成員依據(jù)平時團隊協(xié)作情況進行互評。20目標5期末終結(jié)性評價（30%）在本課程的實驗項目中隨機抽簽決定考核內(nèi)容技能考試嚴格按照期末技能考核方案及評分細則進行評分。100目標1目標2目標3目標4六、其他（一）自主學習要求學生應在實驗之前預習實驗內(nèi)容，理解實驗原理，了解相關(guān)實驗儀器、實驗方法和實驗數(shù)據(jù)處理方法，設(shè)計數(shù)據(jù)記錄表格，實驗完成后應及時進行數(shù)據(jù)分析與處理、規(guī)范撰寫實驗報告并進行反思。自主學習的成效通過課堂表現(xiàn)的形式納入到平時成績的形成性考核評價方案中。（二）課程資源1.建議教材自編教材，舒曉琴，楊建會，肖嘯，蔣瑤主編，2021年版2.主要參考書《近代物理實驗》高鐵軍,孟祥省,王書運主編，科學出版社有限責任公司，2017年6月《\o"近代物理實驗教程（第二版）吳先球，熊予瑩主編"近代物理實驗教程》（第二版）吳先球，熊予瑩主編，科學出版社，2021年7月《近代物理實驗》馮玉玲，汪劍波，李金華主編，北京理工大學出版社，2015年01月

3.課外學習資源超星學習通、中國大學MOOC等網(wǎng)絡(luò)學習平臺上的《近代物理實驗》在線開放課程。制訂時間：2020年9月修訂時間：2021年8月附件1.課程大綱審核評價表附件2.課程目標達成度評價辦法附件1.課程大綱審核評價表《近代物理實驗》課程大綱審核評價表審核評價內(nèi)容執(zhí)筆教師自查教研室審核專業(yè)負責人評價課程目標1.課程目標按照知識、能力、情感或價值觀等多維度確定；2.課程目標能體現(xiàn)“產(chǎn)出導向”和“學生中心”，體現(xiàn)學生學習成效；3.課程目標明確支撐畢業(yè)要求指標點；4.課程目標能引導課程的教學與考核，具有可學可教可測性。是教學要求1.教學內(nèi)容能夠支撐課程目標的實現(xiàn)；2.學時分配合理、教學重難點把握準確、突出；3.教學方式適切課程目標的達成，學習方式能夠有效指導學生學習；4.課程思政結(jié)合點準確、有效。.是課程考核1.考核內(nèi)容全覆蓋且完全支撐課程目標；2.形成性評價方式多樣化，評價（評分）標準恰當、具體、細致，體現(xiàn)能力培養(yǎng)；3.終結(jié)性評價題型多樣，覆蓋課程目標落實且分值分配合理，參考答案（技能要點）及評分細則詳細。是附件及格式要求1.格式完整，要素齊備；2.《課程目標達成度評價辦法》科學合理，操作性強，有助于課程教學持續(xù)改進。是審核評價小組意見：組長簽名：年月日整改結(jié)果反饋：執(zhí)筆人簽名：年月日附件2.課程目標達成度評價辦法《近代物理實驗》課程目標達成度評價辦法一、評價依據(jù)《近代物理實驗》課程目標達成度評價依據(jù)《數(shù)理學院物理學專業(yè)課程目標達成度評價實施細則》進行評價。二、評價方法本課程目標達成度評價分為直接評價和間接評價。直接評價采用考核數(shù)據(jù)定量評價。間接評價采用問卷調(diào)查，問卷內(nèi)容根據(jù)課程考試方案進行設(shè)計。（一）直接評價1.確定課程目標權(quán)重。依據(jù)課程目標對畢業(yè)要求支撐力度的情況確定各課程目標權(quán)重。課程目標對畢業(yè)要求的支撐矩陣圖課程目標踐行師德學會教學學會育人學會發(fā)展師德規(guī)范教育情懷學科素養(yǎng)教學能力班級管理綜合育人學會反思溝通合作1-11-21-32-12-22-33-13-23-34-14-24-34-45-15-25-36-16-26-37-17-28-18-2課程目標1H課程目標2H課程目標3H課程目標4H課程目標5M依據(jù)上表，本門課程有5個課程目標，每個課程目標對2個畢業(yè)要求的支撐力度有高（H）、中（M）、低（L）之分，為了便于操作，賦值H=3、M=2、L=1。課程目標1對畢業(yè)要求分解指標點有a1個H，b1個M,c1個L；課程目標2對畢業(yè)要求分解指標點有a2個H，b2個M,c2個L；課程目標3對畢業(yè)要求分解指標