论文部分内容阅读
[摘要]本文针对电子类专业学生的大学物理实验课程，进行示波器实验模块化教学的研究与实践。通过设置前后衔接的三个实验，实现从基础性实验到设计性实验的提升，加深示波器实验教学的深度。通过教学实践，表明该实验模块使学生深化了对示波器原理的理解，强化了对示波器的使用操作，并提高了实验的综合设计能力，取得了显著效果。
[关键词]模块化实验教学示波器
一、模块化实验教学的必要性
在现代大学物理实验教学中，由于理工科学生专业分布广，各专业要求不同，统一的物理实验教学已不能满足现有的人才培养需求。根据学生专业的特点，树立不同的侧重点，分模块化教学，是当前大学物理实验教学的发展需要[1-4]。只有这种针对性强、具有系统性、层次性和专业倾向性的模块化实验教学才能满足不同学科、不同专业、不同层次学生的需要，更好地实现“因材施教”。
二、示波器实验模块教学的研究
1.必要性
示波器是一种用途广泛的基本电子测量仪器，能熟练操作使用示波器是对从事事实研究的科技工作者的基本要求。特别是针对电子、信息类的学生，熟练使用示波器在以后的学习、科研或工作中是一种基本技能。因而，《示波器的原理和使用》是大学物理实验教学中的一个重要的基础实验。但由于示波器的操作细则比较多，学生学过之后容易忘记，一个基础实验是不能满足要求的。并且，在基础实验里，因为课时的限制，往往只能要求掌握示波器测量交流信号的频率和幅度，通过李莎如图形初步了解相位的关系。然而，在交流电路中，除了频率和幅度，相位是非常重要的一个参数。示波器具有可视、直观的特点，用以研究相位是非常合适的。这就需要在示波器模块里拓宽教学的广度和加深教学的深度，通过设置系列实验可以达到这一目标，让学生对示波器“吃通吃透”。
2.项目设置
设置示波器实验模块的项目，需要达到两个基本教学目标：第一，熟练掌握示波器测量交流信号频率、幅度和相位的方法，旨在挖掘示波器教学的深度和拓宽示波器教学的广度；第二，理解交流电路电量的大小、相位特性，旨在加深学生对物理理论知识的理解。实验项目共包含三个，分配8个课时完成，分别为：实验一，RC电路相频特性的研究（3课时）；实验二，RLC串联谐振电路的研究（3课时）；实验三，利用示波器测量电容（2课时）。在实验性质上，实验一和实验二是基础性实验，实验三是设计性实验。
实验“RC电路相频特性的研究”，主要目的有：1） 观测RC串联电路的相频特性；2）理解电容元件的交流特性；3）学习用双踪示波器测量相位差。其中，着重要求学生掌握利用双踪示波器测量两个同频率的交流量相位差的方法——波形比较法和李莎如图形法[5]。要求学生用两种方法对几个特殊相位差的进行测量，并比较测量结果，总结分析出两种方法的特点和适用范围。实验“RLC串联谐振电路的研究”，主要目的有：1）了解RLC交流电路阻抗对频率的依赖关系；2）掌握串联谐振的条件和谐振的特点；3）理解串联谐振曲线的形状与电路品质因数Q值的关系。通过示波器观测到谐振时电感和电容上电压的相位差基本上为反相，学生能更好地理解谐振电路的特点；通过描绘串联谐振曲线，理解品质因数Q值的选频特性。从实验一到实验二，难度逐步加深，而利用示波器测两个正弦波的相位差这个知识点也通过循环应用，让学生掌握得更透彻。在实验二中，描绘串联谐振曲线时，需要通过示波器测量电阻两端电压的大小，又将示波器测交流信号的幅度这个知识点进行复习渗透。“利用示波器测量电容”是设计性实验，要求学生利用示波器，自行确定方案，测量一个未知电容的大小。可以利用示波器测量相位差的方式，也可以利用示波器测电压大小的方式。该实验的设置，主要让学生灵活应用所学实验方法，开拓思路，自行设计方案并完成实验测量，分析实验误差。实验三是前两个实验知识的综合应用，并在此基础上进行创新，没有标准答案。学生给出设计方案并实施，完成测量后分析结果，通过这一实验培养其发散性思维能力，提高知识总结水平。
三、示波器实验模块教学的实践
示波器实验模块教学已在我校本科生中得到了实践，面向对象为电子技术、信息系统和计算科学等专业的学生。实践表明，示波器实验模块教学的效果显著，学生经过一轮模块实验后，对示波器的使用很熟练，对交流电路特性的理解明显加深。此外，传统教学模式下，学生认为设计性实验难度较大，通常不知从何入手。而在模块教学中，学生对“利用示波器测量电容”这个设计性实验感觉很轻松，并且给出的设计方案种类丰富，探索能力得到了提高。
受浙江农林大学省级物理实验教学示范中心资助
[参考文献]
[1] 物理实验课程基本要求[Z].国家教委工科物理教学指导委员会.1996-07
[2]黄亮. 大学物理实验模块化教学初探[J].科技信息.2010(2):135,138
[3]郑浩,陶虎,王晓辉.高校模块化教学模式及其效果评价方法.[J].科技信息.2010(25):23,25
[4]刘自然,孟逵,朱红瑜,李永祥.模块化多层次实验教学体系的探讨与实践[J].河南工业大学学报（社会科学版）2010,6,(3):148-149
[5]王靖.电子示波器对两个同频率正弦信号相位差的两种测量方法的对比分析[J].黔西南民族师范高等专科学校学报.2010(1):110-112
（作者单位：浙江农林大学）
[关键词]模块化实验教学示波器
一、模块化实验教学的必要性
在现代大学物理实验教学中，由于理工科学生专业分布广，各专业要求不同，统一的物理实验教学已不能满足现有的人才培养需求。根据学生专业的特点，树立不同的侧重点，分模块化教学，是当前大学物理实验教学的发展需要[1-4]。只有这种针对性强、具有系统性、层次性和专业倾向性的模块化实验教学才能满足不同学科、不同专业、不同层次学生的需要，更好地实现“因材施教”。
二、示波器实验模块教学的研究
1.必要性
示波器是一种用途广泛的基本电子测量仪器，能熟练操作使用示波器是对从事事实研究的科技工作者的基本要求。特别是针对电子、信息类的学生，熟练使用示波器在以后的学习、科研或工作中是一种基本技能。因而，《示波器的原理和使用》是大学物理实验教学中的一个重要的基础实验。但由于示波器的操作细则比较多，学生学过之后容易忘记，一个基础实验是不能满足要求的。并且，在基础实验里，因为课时的限制，往往只能要求掌握示波器测量交流信号的频率和幅度，通过李莎如图形初步了解相位的关系。然而，在交流电路中，除了频率和幅度，相位是非常重要的一个参数。示波器具有可视、直观的特点，用以研究相位是非常合适的。这就需要在示波器模块里拓宽教学的广度和加深教学的深度，通过设置系列实验可以达到这一目标，让学生对示波器“吃通吃透”。
2.项目设置
设置示波器实验模块的项目，需要达到两个基本教学目标：第一，熟练掌握示波器测量交流信号频率、幅度和相位的方法，旨在挖掘示波器教学的深度和拓宽示波器教学的广度；第二，理解交流电路电量的大小、相位特性，旨在加深学生对物理理论知识的理解。实验项目共包含三个，分配8个课时完成，分别为：实验一，RC电路相频特性的研究（3课时）；实验二，RLC串联谐振电路的研究（3课时）；实验三，利用示波器测量电容（2课时）。在实验性质上，实验一和实验二是基础性实验，实验三是设计性实验。
实验“RC电路相频特性的研究”，主要目的有：1） 观测RC串联电路的相频特性；2）理解电容元件的交流特性；3）学习用双踪示波器测量相位差。其中，着重要求学生掌握利用双踪示波器测量两个同频率的交流量相位差的方法——波形比较法和李莎如图形法[5]。要求学生用两种方法对几个特殊相位差的进行测量，并比较测量结果，总结分析出两种方法的特点和适用范围。实验“RLC串联谐振电路的研究”，主要目的有：1）了解RLC交流电路阻抗对频率的依赖关系；2）掌握串联谐振的条件和谐振的特点；3）理解串联谐振曲线的形状与电路品质因数Q值的关系。通过示波器观测到谐振时电感和电容上电压的相位差基本上为反相，学生能更好地理解谐振电路的特点；通过描绘串联谐振曲线，理解品质因数Q值的选频特性。从实验一到实验二，难度逐步加深，而利用示波器测两个正弦波的相位差这个知识点也通过循环应用，让学生掌握得更透彻。在实验二中，描绘串联谐振曲线时，需要通过示波器测量电阻两端电压的大小，又将示波器测交流信号的幅度这个知识点进行复习渗透。“利用示波器测量电容”是设计性实验，要求学生利用示波器，自行确定方案，测量一个未知电容的大小。可以利用示波器测量相位差的方式，也可以利用示波器测电压大小的方式。该实验的设置，主要让学生灵活应用所学实验方法，开拓思路，自行设计方案并完成实验测量，分析实验误差。实验三是前两个实验知识的综合应用，并在此基础上进行创新，没有标准答案。学生给出设计方案并实施，完成测量后分析结果，通过这一实验培养其发散性思维能力，提高知识总结水平。
三、示波器实验模块教学的实践
示波器实验模块教学已在我校本科生中得到了实践，面向对象为电子技术、信息系统和计算科学等专业的学生。实践表明，示波器实验模块教学的效果显著，学生经过一轮模块实验后，对示波器的使用很熟练，对交流电路特性的理解明显加深。此外，传统教学模式下，学生认为设计性实验难度较大，通常不知从何入手。而在模块教学中，学生对“利用示波器测量电容”这个设计性实验感觉很轻松，并且给出的设计方案种类丰富，探索能力得到了提高。
受浙江农林大学省级物理实验教学示范中心资助
[参考文献]
[1] 物理实验课程基本要求[Z].国家教委工科物理教学指导委员会.1996-07
[2]黄亮. 大学物理实验模块化教学初探[J].科技信息.2010(2):135,138
[3]郑浩,陶虎,王晓辉.高校模块化教学模式及其效果评价方法.[J].科技信息.2010(25):23,25
[4]刘自然,孟逵,朱红瑜,李永祥.模块化多层次实验教学体系的探讨与实践[J].河南工业大学学报（社会科学版）2010,6,(3):148-149
[5]王靖.电子示波器对两个同频率正弦信号相位差的两种测量方法的对比分析[J].黔西南民族师范高等专科学校学报.2010(1):110-112
（作者单位：浙江农林大学）