“物理建模”实验教学模式的教学实践——以“迈克尔孙干涉仪测量激光波长”实验为例

在物理实验教学中发现,低年级本科生普遍缺乏物理建模思维,难以通过科学知识的建构历程获得对知识的深刻而全面的理解.为解决此问题,国防科技大学的大学物理实验课程以“物理建模”思想和“精益思想”创新教学模式,开展“物理建模”实验教学模式的教学设计,强化物理建模思维的培养.通过该教学模式在大学物理实验课程中的教学实践,以“迈克尔孙干涉仪测量激光波长”实验为例详细介绍“物理建模”实验教学模式的教学设计,为物理实验的教学改革提供借鉴.

超材料光谱选择性热辐射实验研究

热辐射是物理实验研究的一个重要方面。基于金属-介质-金属“三明治”式微纳米结构,制作了一种超材料光谱选择性窄带热辐射源。测量结果表明,该辐射源能够将热辐射能量集中在9.03μm波长附近,峰值发射率高达98.0%,发射带宽仅为1.58μm。实验还展示了这种热辐射源峰值辐射波长的灵活调控特性。

IYPT竞赛理念及其在实验教学中的实践

国际青年物理学家竞赛具有先进的竞赛组织理念。在物理实验课程中引入国际青年物理学家竞赛模式,并阐述其实践过程及评价体系。实践表明,学生在教学过程中实现陈述方、评论方和观摩方之间的身份转变,可以更加全方位、多角度地理解实验,取得了良好效果。

用于实现空间滤波的体布拉格光栅的制备

探讨实现空间滤波的新方法,分析体布拉格光栅作为空间滤波器的可行性,基于Kogelnik一维耦合波理论,讨论影响体布拉格光栅衍射效率和角度选择性的主要因素。用全息法在光致聚合物中记录了体布拉格光栅,完成了激光光束二维空间低通滤波的实验。实验结果表明:在记录材料达到饱和状态之前延长曝光时间能提高衍射效率;增大入射角度能使角度选择性提高,但由于吸收加大,衍射效率反而会有所下降。因此,体布拉格光栅用作空间滤波器时要对衍射效率和角度选择性作综合考虑。

液体透镜的诞生和发展

本文介绍当今世界最先进的透镜成像系统——液体变焦透镜的诞生和发展.首先是哥伦比亚大学的反射式旋转液体透镜,可用作天文望远镜;透射式液体透镜从加州大学圣地亚哥分校的压力透镜,到Lucent公司的纯电力控制的液体—空气界面的透镜,再到Philips公司的方便操作的封闭式液—液界面透镜,最后到法国VariOptic公司的能自动调节光轴的改进型透镜,其中着重介绍了VariOptic的液体透镜.

基于体布拉格光栅的波束合成技术研究及实现

探讨实现激光波束合成的新方法,分析体布拉格光栅作为激光波束引导器的可行性,基于Kogelnik耦合波理论,着重讨论了影响体布拉格光栅衍射效率的波长选择性和角度选择性因素。实验上给出布拉格光栅的具体制作过程,利用透射式体布拉格光栅完成了2束不同波长的激光并束、2束同种波长的激光并束实验,验证了利用布拉格光栅进行并束的可行性。为了实际中应用的方便,提出在晶体内部利用90°配置设计特定角度的布拉格光栅,让激光垂直照射晶体表面,即可满足布拉格角度入射,改良并束光路,简化理论计算,提高并束效率。

构筑一个完整的金字塔教学体系——教学实验与科学实验接轨

在分析了基础教学实验与科学研究实验的定位与区别的基础上,根据教学探索实践,认为应构筑一个完整的金字塔教学体系:基础教学实验是金字塔的底,科学实验是顶,使底与顶能很好地接轨。

大学物理实验MOOC及教材的建设与探索

建设了国内首门大学物理实验MOOC并撰写了配套教材.实验MOOC及教材的建设应立足于信息技术与教育教学深度融合大环境下的新型教学培养模式,遵循科学性、多元性、动态性以及实用性的原则.以此建设的大学物理实验MOOC以虚拟仿真实验、自主实验以及远程控制实验为主体,以案例式教学为特征,教学采取对于给定实验目标(每个案例相互独立),以物理建模为主线,充分挖掘实验思想以及关注模型成立条件等方法.教材撰写以同样理念为指导,有机整合课程平台内容,同时在编排形式上进行了改革.如正文中对测量模型及讨论的套色加框,空白宽边中的提纲挚领,重点醒目突出;余留的空白宽边可使学生与教材互动,有助于学习效率提升.

如何建设好实验MOOC——以《大学物理实验》MOOC建设为例

从线下实验课程的现状和弊端入手,结合《大学物理实验》MOOC的建设经验,对实践类MOOC建设涉及的内容,如,建立建设队伍,确定教学理念建立相关体系,凝练知识点等要素并制作适合学生有效关注时间的短视频,构建线上实践主体,充分利用线下实验室资源以及保障建设质量等给出了建议.

线上线下混合式大学物理实验教学设计——以示波器使用实验为例

线上线下混合式实验教学将以MOOC、虚拟仿真实验为代表的线上资源与线下实体实验教学相结合,形成以实为主、以虚为辅的教学模式.在教学过程中"教""学""做""研"相结合,同时设置控制节点,控制教学质量.以示波器使用实验为例介绍了线上线下混合式物理实验教学设计.

虚实结合、线上线下混合的“大学物理实验”教学改革与实践

“大学物理实验”课程是普通高校理工科专业学生必修的公共基础实验课程,也是学生在大学阶段实践能力培养的开端。本文针对“大学物理实验”传统教学模式存在的问题,探索并实践了虚实结合、线上线下混合的物理实验教学模式;对“大学物理实验”教学内容进行改革,通过基础物理实验的军事应用拓展与军事特色实验项目开设等方式,增加课程的军味;以“精益思想”对教学过程进行质量控制,在教学各环节设置反馈节点,通过研讨、测试等方式进行反馈与改进,提高整体教学质量。

透反射率自动化测量系统的原理及测量误差分析

介绍了透反射率自动化测量系统的测量原理及测量过程,分析了测量过程中的入射角定位误差、同轴误差、硅光电池光敏面的非均匀误差、硅光电池的非线性误差、前置放大器转换误差、数据采集卡的采集误差等系统误差以及各种随机误差,并提出了相应的解决方案,为高精度透反射率自动化测量系统的研制提供了理论基础。

大学物理实验混合式教学改革与实践--以国防科技大学物理实验教学为例

以虚拟仿真实验、MOOC和实体实验相结合,构建了以线下实体实验为主,虚拟仿真实验为辅的线上线下混合式物理实验教学模式,开展混合式教学与考核方式探索.

加拿大瑞尔森大学物理课程设置及《MATTER & INTERACTIONS》教材介绍

本文简要介绍了加拿大瑞尔森大学物理系的师资以及基础物理课程设置情况,该系对不同专业所设的物理课程不尽相同,真正是因材施教。本文特别针对计算机科学专业所用的《MATTER & INTERACTIONS》一书进行了介绍和分析,其突破传统的理念和模式希望能带给国内高校物理教学改革一定的启迪。

一个平台与网络虚拟实验室

多媒体教学系统与网络虚拟实验室的建立,把教学模式推向了一个新的时代。但虚拟实验不能代替实际的实验过程,我教研室对于虚拟实验与实验操作的衔接、多媒体实验教学课件的研发、学生创新能力的培养等问题进行了多年的探索,积累了一定的经验。

多元化物理实验教学平台的构建

实验教学是高等教学实践体系中基础实践层次的核心,物理实验教学是高等学校实验教学的重要组成部分.物理实验教学平台的建设是物理实验教学的基础.以学生综合实践能力培养为核心,结合新兴教育教学技术,国防科技大学物理实验中心构建了由信息资源、自主实验、基础训练、创新提升等组成的多元化物理实验教学平台,多个平台交叉融合,提供了虚实结合、线上线下混合的物理实验教学基础条件.

面向新使命的军队院校“大学物理实验”分类教学改革——以国防科技大学为例

面向国防科技大学“两类”人才培养的使命任务,改革物理实验教学模式和内容体系.针对通用专业类学生,注重科学思维能力、物理建模能力、实验设计能力的培养,构建了涉及力、热、光、电磁、近代物理等知识领域的实验内容体系;针对联合作战保障各专业学生,注重工程测量能力、保障维护能力以及团队协作能力的培养,以工程物理量的不同精度测量为核心,构建物理实验教学内容体系.

《MATTER & INTERACTIONS》教学实施的重要支撑——计算机技术的应用

《MATTER&INTERACTIONS》[1]教材以一种新的理念于众多物理导论教材中脱颖而出。其重要特点就是从基本原理而不是推理(次级)公式开始分析,通过构建和分析弹簧—质点简谐振动力学模型,以能量为桥梁从力学自然过渡到热学(认为热学不应该作为物理导论的一个独立章节)以及近代物理,并用表面电荷将电学和电路进行统一;而计算技术是使之能在教学中完美实施的重要支撑。本文阐明了计算机与理论和实验一起已经并列成为物理导论课程(乃至物理学)的第三大支柱的意义以及作用,并给出了相应的例子。其突破传统的理念和模式希望能给国内高校物理教学改革一定的启迪。

用激光散斑法测盐水溶液浓度的改进

在利用激光散斑法测盐水溶液浓度时,光束透过溶液时会产生不同的纵向位移,但散斑计量对纵向位移不敏感.因此重新设计光路将纵向位移转化为横向位移,实现了溶液浓度的精确测量.

基于扫描隧道显微镜的原子电子云结构

本文简要介绍了扫描隧道显微镜的基本工作原理,展示了一些扫描样品(石墨和铜)的电子云图,在简要介绍量子力学关于原子电子云结构基本理论的基础上,通过理论上的电子云结构与扫描结果的比较,在一定程度上验证了量子力学关于原子电子云结构理论的正确性.