基于拔尖人才培养的大学物理实验教学改革与实践

拔尖人才培养计划对大学物理实验的设计和开展提出了新的要求.本文详细介绍了在拔尖计划2.0的背景下,对西安交通大学钱学森班大学物理实验课的课程体系、教学模式、课程内容、课后反馈和教学成果等方面的设计与调整,以具体的实验项目举例介绍了课程的开展情况,在完成拔尖人才培养的同时丰富和完善了课程资源建设.

大学物理实验竞赛试题设计和考核方式的讨论

本文主要对大学物理实验竞赛的试题设计和考核方式进行了探讨.认为采用开放式和封闭式(现场命题式)结合的试题模式,采取笔试和操作的基础上增加口试和实物展示相融合考核方式,能够体现物理实验竞赛的目的.达到物理实验教学质量的提高,激发大学生对物理实验的兴趣与潜能,选拔创新型人才.

基于光纤耦合激光器的光速测量系统设计及综合性物理实验教学探讨

光速测量及应用系列实验是体现综合性特点的重要物理教学实验之一。本文以基本的激光相位比较法为设计原理,基于光纤耦合半导体激光器自主搭建完成了光速测量实验系统,并结合PC数字示波器对大量数据进行了拟合处理,有效提高了实验精度;同时利用光速基本测量巧妙设计了透光介质折射率测量的应用实验。并结合以上实验设计过程对综合性物理实验的教学内涵和新模式进行了探讨。

大学物理实验思政元素全方位融入方法研究

大学物理实验融合思政教育在受益面、可行性和必要性等方面具有突出优势,有利于促进构建全员全程全方位育人大格局.针对当前大学物理实验思政教育面临思政元素挖掘不足、在各教学环节中融入不全面的问题,探索了大学物理实验中科学精神、实践精神、工匠精神、团队精神、安全意识、诚信意识、思想观念等方面的思政教育目标,举例论述了在实验的各环节中思政元素的挖掘方法,分析了思政元素在课程设置、教学内容和教学方法中全方位融入的途径、方法和效果,为大学物理实验思政教育的研究和实施提供了新的思路.

以本为本理念下的大学物理线上教学

线上教学只是一种教学形式,重要的是从学生的角度出发,坚持以本为本,为学生营造一个有爱的线上学习氛围。本文以大学物理课程为例,就收集易错知识点、师生的线上互动、我的课堂我做主、课程考核等方面进行了细致地探讨,制定符合学生的个性化教学方案,从而提高学生的学习获得感。通过师生的线上互动、批改学生作业等方式可以收集学生的易错知识点。把这些易错知识点设计成测试题,题目的素材来源于学生的学习过程,这样可以提高学生的学习兴趣。课程考核是教学工作的重要组成部分,所以本文文末就组织学生进行线上考试做出了详细说明。总体来说,教师应坚持以本为本,回归育人的初心,将因材施教做实做细,从而提高教学效果。

交互式数值拟合与数值分析在大学物理实验中的应用

数据拟合和数值分析在科研、教学和工业生产中已被广泛使用,包括用来分析实验或工业生产中数据与理论结果的差别、分析实验误差、提高精度等。本文基于MATLAB图形界面交互工具GUI结合数值拟合算法设计了一款交互式数值拟合和数值分析模块,设计界面友好直观、操作方便,能够调用常用初等函数在后台运算对实验数据进行拟合,快速给出拟合函数和误差,从而可以方便地分析实验误差大小,提供判别实验是否合格的依据。该设计在大学物理实验中能够达到快速拟合实验数据、提高数据处理精度、直观分析实验误差的目标。采用两个大学物理实验的实例进行了验证,经测试,该模块实现了交互式数据拟合的功能,简化了大学物理实验中数值拟合和数值分析的过程。本项工作初步验证了采用交互式数据拟合的思路用在判别验证性实验是否成功的可能性和优越性,对未来在便携式智能工具(如智能手机或平板电脑)上采用相似的方法提高大学物理实验教学质量和课堂管理效率提供了很好的思路。

新工科背景下产学协同育人模式对大学物理资源库建设的作用

新工科聚焦卓越工程技术拔尖创新人才的培养,产学协同育人是其培养过程的关键环节之一.本文以大学物理资源库建设为目标,全面探讨了产学合作协同育人的支撑作用及成效.通过多角度多层次教学资源库建设的手段和模式,对面向新工科的大学物理资源库建设给出了新的教学流程、模式以及内容,并取得了积极成效.创新性地整合与延展了当前大学物理资源库的建设及推广,为大学物理课程的产教融合、综合实践贯通提供了坚实基础.

第8届全国大学生物理实验竞赛(创新)的实践与思考

详细介绍了西安交通大学承办的第8届全国大学生物理实验竞赛(创新)的各项具体数据,从参赛数据、作品评审、竞赛承办等多方面进行了分析与总结.结合竞赛举办过程遇到的问题和解决方案,针对命题的研究与规范,评审专家、高校领队和指导教师的选拔与培训,赛事的组织与信息化,竞赛作品的成果转化等方面,提出了建议,以期对未来更好地举办创新赛和参赛师生更好地备赛提供借鉴和参考.

微课与大学物理新形态教材建设探索与实践

信息技术的发展为包括高校在内的教材建设提供了新的思路。当前高校新形态教材建设方兴未艾,结合互联网平台打造的新形态教材为教学带来了全新的体验。而微课具有针对性强、灵活的形式以及良好的交互性特点,二者的有效结合,能够有效弥补传统纸质教材的不足,提升教与学双方在教学过程中的参与度,促进教学双方的自我提升。本文以大学物理为例,结合微课的特点以及自身教学实践,对大学物理新形态教材建设进行了探讨。

基于“强基计划”的基础物理实验改革探索

“强基计划”聚焦基础学科领域拔尖创新人才培养,是未来教育服务国家战略的重大举措.面向“强基计划”物理专业学生,对基础物理实验进行了全面模块化改革.通过多角度、多层次教学资源建设,将物理实验课程的基础训练、开放自主性、趣味性和创新性合理融合形成有机闭环,对学生的基础实验能力和科学探究能力进行了系统的启蒙与训练.对基础物理实验进行了创新性的整合与延展,为学生的理论实验融合、综合实践贯通提供了坚实基础,为当前面向“强基计划”的基础物理实验新流程、新模式和新内容给出了积极的范例.

热敏电阻温度特性仿真实验的教学分析

大学物理仿真实验是把实验设备,教学内容,教师指导和学习者的思考、操作有机融合为一体,为物理实验改革提供了有力的途径;学生运用多媒体和计算机模拟技术,进行模拟操作、数据处理和分析思考,理解和掌握实验原理和方法.但同时仿真实验也存在有一定的弊端.通过仿真实验"热敏电阻温度特性"的典型教学,以及调查和分忻,得出了仿真实验在实验教学中的消极影响,并提出了一些需要注意的问题,为大学物理实验改革提供新思路.

基于Matlab图像处理的光学干涉实验测量研究

文章基于Matlab软件及图像处理技术,编写了简明且易于操作的GUIDE交互界面,对光学实验中静态实验测量和动态实验测量情况下拍摄的干涉条纹图样,分别进行计算处理并完成实验测量目标。图像处理程序采用了高斯模糊、二值化等方法凸显重要信息,利用算法构建表面三维图亦或实现条纹移动特征的探测、建立三维模型,精确计算出相应实验结果。此方法适用于各种复杂的实验测量情景,为光学干涉实验测量实验教学创新设计提供了一种可视化的思路。

水波干涉衍射的演示与仿真实验设计研究

本文自主设计了一种水波干涉衍射的演示实验仪器,通过光影法进行增强,展示了水波干涉衍射的效果。本文还研究了振动频率、衍射缝宽等不同条件下的干涉衍射现象,并对该现象的原理进行了深入探讨。同时本文基于Matlab开发了一种可视化的水波干涉衍射虚拟仿真实验,具备图形化、直观性等优点。经过与演示实验现象的对比验证了仿真实验的合理性。仿真实验可以更好地应用于大学物理课堂演示。本研究成果可以促进物理学相关领域的研究和应用,对推动相关领域的发展具有重要的意义。

双耦合谐振子Fano共振特性的实验设计与研究

Fano共振现象在纳米超材料等前沿热点领域有非常广泛的应用,通过一种简单的耦合谐振子模型,详细推导了Fano共振的动力学机理,设计了双耦合谐振子共振系统,将微观量子物理领域中Fano共振的概念引入到大学物理实验教学体系中,并提供了详细的实验设计与应用方案,对大学物理实验教学体系中关于共振的概念是一种有效的补充,同时也提升了实验课程的前沿性和综合性。

实验室虹霓复现及仿真叠加装置

虹和霓是太阳光在雨后天空中的大量小水滴中发生折射与反射后形成的现象,具有重要的研究意义.本论文用直径合适且相等的实心匀质透明球代替水滴,用复色光源以合适的角度与距离照射,使虹、霓现象复现.在此基础上分别进行了单球、双球复现虹霓现象及多球实现虹霓叠加的实验,利用光谱分析技术测量复现出的虹霓光谱.本文所设计的装置集现象演示与参数测量于一体,在光学实验教学和科普教育中具有重要的实际应用价值.

MATLAB GUI在迈克尔孙干涉实验中的应用

迈克尔孙干涉仪在物理学中具有重要的地位,是许多近代干涉仪的基础.教学中常将迈克尔孙干涉实验分为等厚干涉及等倾干涉进行讨论,但实际上这两种干涉在一定范围内同时存在,学生学习时出现很多疑问.从理论上给出包含等倾干涉和等厚干涉的理论公式,利用MATLAB软件的GUI功能,设计了同时考虑两种干涉影响的仿真平台,仿真结果与实验观测的干涉图样一致且界面操作简洁、直观形象,有利于学生深刻理解迈克尔孙干涉实验的理论,有效提高教学效果.

空间自适应的被动声源定位系统的设计

传统的声源定位技术分为时延估计和空间定位两步,本文将几种经典的时延估计和空间定位方法加以整合与改进,提高了系统的实时性与抗干扰能力,创新性地提出并实现了根据声源位置变化而自适应调整麦克风阵列形态的定位系统,在不降低实时性的同时,有效地降低了定位误差。本文从定位精度、实时性和抗干扰能力三个方面对系统性能进行评估,实验证明:理想条件下,该声音定位系统的不确定度在4cm以内;对噪声和混响有较好的抵抗能力,在恶劣环境下不确定度不超过6cm;单次定位耗时0.5s,可以对运动声源或脉冲声源进行定位,有较强的实时性,可以适用于大部分应用场景。

仿真蔡氏电路混沌效应的讨论

物理实验中混沌实验是启迪大学生探索自然界非线性动力学的重要途径。传统的混沌实验仪器往往受到场地、设备和操作等条件的局限,不能很好地培养学生分析问题和解决问题能力。结合蔡氏电路原理,阐述如何实现非线性现象中倍周期分岔相图的数值模拟;并指出以上过程中培养学生兴趣、动手能力和创新意识的注意事项,为大学物理实验教学改革提供新思路。

太阳能LED植物生长灯的设计

本设计由太阳能光伏系统提供电能,运用单片机原理,对植物生长的光强进行控制,并根据不同植物光合作用的最优效益,可以调节出不同比例的红蓝光,使植物生长进行最大效益的光合作用。该设计可改善植物的生长周期,促进植物生长。

利用迈克尔逊干涉仪测量激光波长的误差分析

文章主要对大学物理实验迈克尔逊干涉仪测量激光波长的误差进行了分析,认为影响系统测量精度的主要误差来源包括干涉条纹的过细导致在读数过程中加入多条条纹的宽度而产生的误差,读数的误差和移动条纹过程引入误差,以及两个反射镜不严格垂直引入误差;并给出了详细的物理解释。