江蘇理工學院物理實驗中心

江蘇理工學院物理實驗中心建立於1985年,是學院歷史最長的實驗中心之一。

基本介紹

  • 中文名:江蘇理工學院物理實驗中心
  • 成立時間:1985年
  • 使用面積:1000平方米
  • 適用專業:理工科專業
中心概況,中心特色,師資力量,教學大綱,性質與任務,基本要求,具體分配,有關說明,教學參考書,

中心概況

江蘇理工學院物理實驗中心建立於1985年,是該學院歷史最長的實驗中心之一。現有使用面積約1000平方米,儀器1003台,價值174.3萬元,有教師14人,教授2人,副教授4人,講師8人。師資隊伍形成梯隊,且年輕富有活力,最大年齡48歲。擁有低值儀器230件,價值2.9萬,數學51件,價值17.1萬。
江蘇理工學院物理實驗中心

中心特色

江蘇理工學院物理實驗中心有三大特色:
特色之一:是採用操作考試形式評定學生成績。教師都是雙師型教師,既能講授理論課又能教實驗課。不僅要求每個教師對每個實驗非常熟悉,而且對學生的實驗水平層次有較好判定。每次監考5到7人,每個下午要監考2~3批,一個下午監考80~120人,1500多人的學生操作考試,全體教師要進行整整兩周。雖然很幸苦,但老師們都積極參與,毫無怨言。
成績評定:實驗成績由平時成績,筆試成績和操作成績構成。
平時成績包含:實驗預習,平時操作和實驗報告
實驗綜合考試包含:筆試和操作考試,若綜合考試不及格,則總成績不及格。實驗綜合考試及格後按以下比例評定成績:平時40%,筆試20%,操作40%,但最好成績為良好,需要獲得優秀,必須要有設計性實驗項目。
特色之二:開放實驗室,實驗室開放已經持續了近20年,91年還獲得了省教學成果獎,99年雙基實驗評估中獲得專家好評。也多次獲得學校表彰。開放分兩部分,第一部分在實驗初期,針對有些學生幾乎沒有做過實驗,開設遊標卡尺天平的使用,電學實驗基本訓練,指針檢流計的使用三個預備實驗,開放3周。第二部分,在操作考試前開放4周,學生可以溫習必修實驗,也可以做選修實驗,水平好的同學還可以設計實驗。要求學生完成兩份選修實驗項目的實驗報告。設計實驗的同學可以加分,沒有設計實驗的同學不得評優。開放期間,上午和下午各安排4名教師值班,中午安排1~2名值班,周末也開放,有時應同學要求,晚上也開放。
特色之三;有一群敬業且有教強維修能力的教師。實驗室開放時,平均每人每個實驗要做好幾遍,開放一個多月,幾乎每一個儀器都有或大或小的故障。老師能及時維修,根據故障規律,老師能主動發現問題,提出改進方法,降低故障率,保障實驗的順利進行。如電阻箱,反光鏡,導線等。

師資力量

江蘇技術師範學院大學物理及物理實驗教學團隊隸屬於數理學院,創建於1984年建校初期。團隊堅持“學校有特色、專業有特點、學生有特長”的辦學理念,緊扣職業教師教育和套用型人才培養兩大核心功能,堅持“學術性、技術性和師範性”的統一,始終把強化實驗教學,激勵創新拓展放在重要位置,努力加強內涵建設,提升辦學水平,為創新型人才的培養打造堅實的基礎。教學團隊以大學物理教學部、物理實驗教學中心為建設單位,經過幾十年的不懈努力,尤其是通過國家雙基實驗評估建設、教育部本科教學工作水平評估、精品課程建設等重大建設過程,在隊伍建設、課程建設、專業建設、人才培養模式等方面形成了自己鮮明的特色,在教學工作、教學研究、教材建設、科研水平等諸多方面都有了長足的發展,取得了顯著成績。目前大學物理及大學物理實驗教學團隊承擔著我校每年一千六百多本科學生、二十五萬人時以上的“大學物理”及“大學物理實驗”課程,在創建一流教學研究型大學和培養高素質人才中發揮著不可替代的重要作用。
實驗教師隊伍和實驗技術隊伍的穩定與提高是保證實驗教學質量和實驗室建設水平的關鍵。學校採取“積極引進、抓緊培養、嚴格要求、大膽任用、促進提高”的方針,努力加強實驗教師隊伍的建設;引進具有實驗特色的教師或專門人才來物理實驗教學中心工作;並通過請進來走出去的方法,多層次培養在崗教師、實驗技術人員的理論水平和實踐技能。在優秀實驗技術人員的獎勵和職稱評定上對實驗技術系列保證額度,與教學科研系列分開匯報等,在制度上有利於實驗室技術人員隊伍的建設。
江蘇技術師範學院物理實驗中心有教師14人,教授2人,副教授4人,講師8人。師資隊伍形成梯隊,且年輕富有活力,最大年齡48歲。對教學和實驗技術人員,我們已制定了嚴格的規章制度確保教學質量。
在學校大力支持下,實驗教學中心根據具體情況,以“基礎紮實、知識面寬、能力強、素質高、一專多能型人才”為實驗教學隊伍培養目標,構建出“知識、能力、素質三位一體”的新型人才培養模式:採取學用一致,定向培養,區別對待,長期與短期相結合的培養方針。在實驗教學中心範圍內堅持做到,不論是教學、科研還是管理,根據具體情況制定了梯隊培養計畫,包括業務能力培養、學歷培養和職稱培養等方面。鼓勵和支持實驗室人員在職進修更高一級學位的學歷,加強專業知識的學習;同時,實驗教學中心也通過安排改建、更新實驗內容、研製新建教學實驗等任務進行在崗培訓,在完成任務的過程中不斷學習,不斷提高。

教學大綱

課程名稱:物理實驗
課程類別:公共基礎實驗
適用專業(方向):理工科專業
總學時數:48
學 分:2
編制部門:數理學院物理實驗室
修訂日期:2007年9月

性質與任務

物理實驗是對高等院校學生進行科學實驗基本訓練的一門獨立的必修基礎實驗課程,是學生進入大學後接受系統實驗方法和實驗技能訓練開端,是培養和提高科學實驗素質,重點突出實驗設計思想、方法培養和實驗創新意識訓練的重要基礎。
物理學是一門實驗科學。物理實驗教學和物理理論教學具有同等重要的地位。它們既有深刻的內在聯繫和配合,又有各自的任務和作用。
本課程內容在中學物理及實驗的基礎上,按照循序漸進的原則,學習物理實驗思想原理及方法,得到科學實驗素質的訓練,從而初步掌握科學實驗的主要過程與基本實驗技巧和方法,尤其是實驗創新思維能力的入門,為後續課程的學習和工作奠定良好的實驗基礎。本課程的具體任務是:
1、通過對物理實驗現象的觀測,分析和對物理量的測量,學習物理實驗思想,原理及方法,加深對物理實驗設計創新思維理解。
2、培養與提高學生科學實驗基本素質,其中包括:
(1) 能夠通過閱讀實驗教材或資料(含網上資源),基本掌握實驗原理及方法,為進行實驗作準備。
(2) 能夠藉助實驗材料和儀器說明書,在老師指導下,正確使用常用儀器及輔助設備,完成各分層次的實驗內容,尤其是對實驗設計思想和實驗方法的理解。
(3) 能夠融合實驗原理、思想、方法及相關的物理理論知識對實驗現象進行初步的分析判斷,逐步學會提出問題、分析問題和解決問題的方法。
(4) 能夠正確記錄和處理實驗數據、繪製曲線,分析實驗結果,撰寫合格的實驗報告。
(5) 能夠完成符合規範要求的設計性內容的實驗。
(6) 在老師指導下,能夠查閱有關方面科技文獻,用實驗原理、方法、能夠進行基礎的具有研究性或創意性內容的實驗,並寫出相應研究型實驗的論文。

基本要求

1.在教學中要適當地介紹一些物理實驗史料和物理實驗在工程技術及現代科學技術中的套用知識,對學生進行辯證唯物主義世界觀和方法論教育,以培養研究型學習能力是創新能力重要基礎的這一主線,使學生了解研究型實驗的重要性,明確物理實驗課程的地位、作用和任務。
2. 整個實驗教學過程中,要教育學生養成良好的實驗習慣,愛護公共財產,遵守安全制度,樹立優良的學風。
3. 要求學生基本掌握物理實驗測量誤差的基本知識,具有正確處理實驗數據的基本能力。其中包括下列內容:測量誤差的基本概念,直接測量和間接測量的誤差估算,用不確定度方法對誤差進行估算和評定;處理實驗數據的一些重要方法,例如列表法、作圖法和一元函式的最小二乘法等。
在教學中要注意系統誤差的分析,讓學生了解系統誤差消減方法。
(a) 通過物理實驗基本訓練,要求學生做到:
(1) 能夠自行完成預習,進行實驗和撰寫報告等主要實驗程式。
(2) 能夠調整常用實驗裝置,並基本掌握常用的操作技術。例如零位調整:水平、鉛直調整;光路的共軸調整;消視差調節;逐次逼近調節;根據給定的電路圖正確接線等。
(3) 了解或基本掌握物理實驗中常用的實驗和測量方法。例如比較、放大、轉換、模擬、補償、平衡和干涉等方法。
(4) 能夠或掌握進行常用物理量的一般測量,例如長度、質量、時間、熱量、溫度、電流強度、電壓、電阻、磁感應強度、折射率、能量、物性參數的測量等。
(5) 了解或基本掌握常用儀器的性能,並學會使用方法。測量儀器、計時儀器、測溫儀器、變阻器、電錶、電橋、示波器、雷射器、光纖和感測器,低頻信號發生器、分光計、光譜儀、常用電源等。
在進行以上各項基本訓練的過程中,要重視對物理現象的觀察和分析,尤其是用實驗設計思想去引導學生敢于思維,敢於創新,解決實驗中的問題。
(b) 要開設一定數量及比例的基礎性實驗(50%),綜合性實驗(30%),設計性或研究型實驗(20%)(根據專業特點,其比例可做適當調整)。
其中,
基礎性實驗:主要為基本物理量的測量、基本實驗儀器的使用、基本實驗技能的訓練和基本測量方法與誤差及數據處理理論與方法等,涉及到力、熱、電、光、近代物理各個學科,為普及性實驗。
綜合性實驗:開設綜合套用力、熱、電、光、近代物理各領域的物理實驗方法和技術的實驗。並根據各專業的情況分層次開設涉及現代物理技術和方法的實驗。
設計性或研究型實驗:為使學生進一步深入理解物理實驗的設計思想和實驗方法,了解物理實驗技術套用,培養學生的創新思維和理論與實踐相結合能力,激發學生主動學習的熱情,開設學生自主設計的實驗和組織若干個圍繞基礎物理實驗課題的研究型實驗。
①建議積極創建網路教學,以豐富教學資源,拓寬教學的時間和空間,提供學生自主學習的平台,師生互動的平台,以滿足個性化的教育和全面培養學生的科學實驗素質。
②加強實驗室開放力度,開設預備性實驗和提高性實驗,滿足各層次學生求知、探索和創新的欲望,側重對學生創新精神與能力培養。建議物理實驗課程學時數原則上不少於理論課時的1/2。

具體分配

(一)預備實驗項目
1.教學內容
遊標卡尺和螺旋測微計的原理和使用;物理天平的使用方法;穩壓電源、滑線變阻器、電阻箱、電流表、電壓表、萬用表等的使用;儀器布置和簡單線路的連線方法;電路簡單故障的診斷方法;列表記錄和處理實驗數據;直接測量和間接測量的實驗結果表示方法;檢流計的使用方法等。
2.學時分配
9學時(其中實驗理論9學時;實驗操作採用開放實驗室教學形式,不占計畫學時)。
(二)基本實驗項目
1.教學內容
光槓桿法測量微小變化量的原理;逐差法處理數據;誤差均分原理;測量結果的不確定度評定;望遠鏡的結構及原理;圖解法剔除粗差;測量儀器選擇的理論依據,儀器、電路和測量條件的選擇;伏安法測電阻的方法,電錶內阻給測量帶來的系統誤差;用圖線表示實驗結果;晶體二極體的單嚮導電特性;惠斯登電橋及電橋靈敏度;電路連線和排除簡單線路故障的技能;電位差計的設計思想、工作原理和結構特點;電位調平衡的技能;補償法測電位差的原理;標準電池的結構性能;單蹤示波器的結構和工作原理和基本使用方法;信號發生器的使用;模擬法描繪靜電場的依據及方法;聚焦電場的結構;電子槍工作機制、示波管結構;電子束在電場中的運動規律;圖解法驗證理論公式的實驗方法;霍耳效應;磁場測量的原理與方法;通電長螺線管內磁場的分布;電路連線綜合技能;分光計構造;分光計調整與測量;最小偏向角的測量方法;測稜鏡玻璃的折射率;等厚干涉現象及特點;干涉法測透鏡的曲率半徑、微小直徑(或厚度);讀數顯微鏡構造原理;鈉光燈。
2.學時分配
30學時,常規教學形式(實驗室不採用開放實驗室的教學形式,占計畫學時)。
(三)選修實驗項目
a. 必選實驗項目
1.教學內容
共振干涉法和相位比較法測量聲速;電腦通用計數器;電晶體毫伏表的使用方法;雙蹤示波器的結構原理和使用方法;相位與相位差的觀測設計;設計方案觀察光的偏振現象;產生和檢驗偏振光的基本原理和方法;用示波器設計XY圖示儀觀二極體伏安特性等;設計用電橋測量微安表內阻和二極體正向伏安特性的實驗方案;
2.學時分配
9學時(實驗操作採用開放實驗室教學形式,占計畫學時9學時,開放時間不占計畫學時)。
b. 其它選修實驗項目
1.教學內容
單擺;液體表面張力係數的測定;高壓火花打點計時法;一般物體的密度測定;平均速度和瞬時速度;牛頓第二定律;動量守恆定律;簡諧振動;剛體轉動慣量的測量。
液體比熱容的測定;理想氣體狀態方程的研究;水的汽化熱的測定;固體線膨脹係數的測定。
旋光法測定糖溶液的濃度;光學表面的形狀的光檢法;光檢法對頭髮絲直徑測量的設計;色散現象;玻璃折射率的測量方法設計;汞燈光譜分布測量;液體折射率測量設計;觀察光的偏振現象的實驗方案設計;光槓桿套用設計;雙縫干涉;光柵衍射;暗室技術;邁克耳遜干涉儀的調整與使用。
密粒根油滴實驗;夫蘭克一赫茲實驗;光電效應;電子比荷測量設計。
鐵磁材料的磁滯回線測量設計;信號疊加現象觀測的實驗方案設計;相互垂直振動合成現象觀測的實驗方案設計;用電子和場儀改做成簡單的示波器的設計;電子束的磁偏轉;地磁場測量設計;電真空實驗;電子束在縱向磁場中的運動;歐姆表組裝設計;電源的伏安特性及輸出功率研究;直流電機;單相變壓器; RLC電路;獲取三次諧波的實驗方案設計;功率的測量;三相異步電機及其起動設備;三相電度表,單相交流電動機,單相電度表;照明電路等。
2.學時分配
不占計畫學時(實驗操作採用全面開放實驗室的教學形式,不占計畫學時,注重分層次教學)。

有關說明

實驗緒論計畫9學時,基本實驗13個實驗項目計畫39學時,計畫總計48學時。預備實驗與選修實驗的開放實驗教學不占計畫學時,實驗理論考試與實驗操作考試和面試不占計畫學時。
1.預備實驗是正式實驗前開設的。物理實驗課開始時,先用2~3周時間講實驗理論或緒論等,這期間,物理實驗室將採用開放實驗室的形式有次序地組織學生進行預備實驗訓練,讓學生能熟悉、理解測量與數據記錄等基本實驗規範,學生要重點掌握基本儀器的使用方法,為後面正式實驗打下基礎。學生根據相關實驗內容和知識準備,實驗前充分自學相關內容,實驗中要求掌握實驗內容提出的各項要求。實驗室開放期間,要求學生自覺遵守紀律,每次做實驗要登記,聽從老師的安排。這部分實驗對寫實驗報告不作要求。
2.基本實驗要求學生按照物理實驗課的基本要求完成各實驗項目。做基本實驗時採用常規教學方式進行,即不採用開放實驗的教學形式。
3.選修實驗的在必修實驗完成後的實驗室開放期間進行的,實驗內容有強化基本實驗的內容,有基本實驗的深入部分內容,有設計性實驗和綜合性實驗等。重在拓寬學生的實驗思路,重視提高學生的綜合實驗能力。這部分實驗不占計畫學時。

教學參考書

1.眭永興 許雪芬主編.普通物理實驗(第二版).南京:南京大學出版社,2004.
2.劉智敏.測量統計標準及其在認可論證中的套用.北京:中國標準出版社,2001.
3.辛益軍.方差分析與實驗設計.北京:中國財政經濟出版社,2002.
4.陸廷濟等.物理實驗教程.上海:同濟大學出版社,2000.
5.李平.大學物理實驗教程.北京:機械工業出版社,2001.
6.楊述武.普通物理實驗(第一、二、三冊)(第三版).北京:高等教育出版社,2000.

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