基于大数据技术的大学物理实验课程学习数据分析——以西南交通大学为例

大学物理实验课程是国内大多数理工科高校均开设的公共基础必修课之一,具有选课学生数量规模大、专业范围广等特点,使得在教学过程中产生了大量的教学情况数据。基于大数据技术,以西南交通大学代表性的3个理科学院和3个代表性的工科学院本科生课程学习数据为例,从学生选课、考试成绩分析等方面进行了具体的数据统计和分析,发现学生存在仅根据实验名称就确定为自己感兴趣的实验项目以及已选择的实验项目与考试选择的实验项目存在不一致等问题,并提出了相应对策,以期为大学物理实验课程教学改革提供参考。

基于知识图谱的大学物理实验课程教学策略研究——以“迈克耳孙干涉”实验项目为例

大学物理实验课程在培养本科生的创新实践能力方面发挥着重要的作用。构建大学物理实验课程教学知识图谱,要系统梳理大学物理实验课程所涉及的具体实验项目中的各教学知识点,结合国内其他国家级实验教学示范中心大学物理实验教材中的教学内容,参考相关实验项目已经公开发表的论文以及授权的专利等。大学物理实验课程教学知识图谱分为“实验项目名称”“教学考核”和“技术应用”三大模块。基于知识图谱的大学物理实验课程教学,一方面可为教育部教指委开展的实验教学标准化工作提供参考,另一方面可进一步增强大学物理实验课程在创新型本科人才中所起的作用。

基于近场旋转技术的共形阵列天线方向图高效计算方法

文中提出了一种基于近场旋转技术的新型共形阵列天线方向图快速计算方法。首先,首次根据共形载体信息对单个特定天线单元近场封闭表面上的电场、磁场和采样点位置进行坐标旋转变换,进而得到其在全局坐标系下近场封闭面上的电场和磁场。然后,基于谢昆诺夫等效原理计算单个天线单元的等效电流和磁流及其所产生的辐射场,并遍历共形阵所有单元计算其在全局坐标系下的辐射场。进一步地,将全局坐标系下所有单元方向图进行矢量叠加得到共形阵列天线的远区总场。最终,通过两个具有不同载体平台与不同阵元的共形阵列天线方向图算例,并与全波仿真以及基于远场旋转技术的计算方法相比较,验证了所提出方法相较于远场旋转技术在计算精度与效率上的优势。

基于T形四周期谐振慢波结构的X波段高功率微波产生技术的理论与仿真

优化设计了T形四周期谐振慢波结构,并进行了高频理论分析.利用镜像法将T形波导单元进行脊波导化等效设计,并通过等效电路分析了等效脊波导的高频特性,由此进行T形波导的谐振频率与结构解析理论分析.在此基础上构造了T形四周期谐振慢波结构,对该结构进行色散特性分析,确定谐振模式和频率,得到了模式同步电压范围.最后基于提出的T形周期谐振慢波结构进行对应的相对论扩展互作用辐射源的仿真验证.通过三维粒子仿真模拟分析及优化设计,在448 kV注电压、400 A注电流和0.4 T的均匀轴向磁场条件下,得到了频率为9.8 GHz、平均输出功率71.4 MW的高功率微波,对应电子效率为39.8%.本文提出的以T形波导为单元的新型谐振慢波结构有效地利用较少周期实现高效率、高功率微波产生,为高功率微波科学提供了有效的高频结构的紧凑化方案.

极端快速条件下液体电导率实时测量技术

基于对称差分原理,发展了一套用于极端快速条件下液体介质电导率的实时原位测量技术,主要解决了传统测量方法在极端快速条件下测量液体电导率时液体介质易电解,以及快速冲击过程中液体介质的冲击极化对电压信号测量带来困难等问题。该实时测量技术在样品测试过程中两端电压不超过电极电势,且测量时间仅为数微秒,从而保证了液体介质不受强电场影响发生电解,通过对样品中两电极分别测量的电压信号进行差分,有效消除由液体介质受到快速冲击时产生的极化干扰,从而提升在极端快速条件下的测量精度和可靠性。以对去离子水进行快速冲击测试实验为例,结果显示该测量技术能在纳秒时间尺度内准确反映导电性变化历史,展现出广泛的科研和工程应用潜力。

基于LIBS技术对铌基中锡扩散进行深度剖析

锡含量的扩散浓度变化对于超导材料的制备非常重要。本文基于LIBS技术研究了不同烧结温度下锡元素在铌片中扩散反应后样品内不同深度的锡元素的浓度分布情况。结果表明,700℃以下烧结的样品中,锡元素在铌片中的扩散深度高于800℃以上的锡扩散深度。锡元素扩散的同时形成Nb3Sn相,且晶粒迅速长大并形成了致密层,阻止了锡元素的进一步扩散。因此若想提高样品中的锡元素扩散深度以及在样品中的扩散浓度,需要在低温下长时间内进行,尽量避免晶粒的长大。

大学物理线上线下混合式大班教学模式初探

基于大学物理课程开展了线上线下混合式教学模式的探索。围绕以学为中心的教学理念,借助现代教育手段精心设计了适合大班教学的线上线下教学方案。除了建设有现场感的线上教学资源外,还特别重视线下探究式课堂的打造,并通过思维导图引导学生高效完成课后总结,致力于为学生创造有意义的学习经历。实践结果表明,该教学设计较传统课堂能够明显提升学生格物致知的热情,有助于培养其自主学习、科学探索、团队协作、交流表达、客观评鉴以及归纳总结等多方面的能力。

大学物理作业手段的改革与实践

大学物理传统的作业软件无法解决计算题和证明题的自动识别与批改。我们通过公式翻译、符号运算和专家系统等人工智能技术，很好地解决了上述问题，研制出智能型、开放式的作业系统，并在应用中取得了良好的效果。

对大学物理理论课与演示实验及其视频相配合的新模式的探索

物理演示实验在大学物理教学中具有积极的作用.本文提出了大学物理理论课程与演示实验及其视频相配合的新模式并进行了实践,取得了良好的效果.

基于“课程思政”的大学物理实验课程教学案例探讨——以迈克耳孙干涉实验为例

在“各类课程与思想政治理论课同向同行,形成协同效应”的总体指导原则下,本文以“迈克耳孙干涉仪”这一国内大多数高校均开设的实验项目为例,探讨了课程思政建设在大学物理实验课程中的内涵,即主要应从“教书”和“育人”两方面将课程思政内容融合到日常的大学物理实验课程教学中。高校大学物理实验教师只有用好课程思政建设在大学物理实验课程教学中发挥的作用,才能有效培养学生发现问题、解决问题的能力,同时培养学生具有实事求是、严谨求实的科学精神和具有质疑批判的态度,最终实现为国家培养创新型本科生人才的目标。

传输矩阵法在大学物理波动光学教学中的应用

在大学物理的波动光学教学中,对于多光束的叠加干涉一般以阐述光程差为主,不利于直观地反映光学系统的光学特性。如何更直观地反映电磁波在多层介质上的传播性质,对于深入理解物理基本概念、培养学生的创新能力和'学以致用'的能力具有重要意义。基于光学传输矩阵法处理电磁波在多层均匀介质中的传播,通过建立界面矩阵和传播矩阵,导出多层均匀介质系统的总的传输矩阵,进而得到系统的反射系数和透射系数,可以直观地分析电磁波在多层介质分界面上的传播性质。本文通过增反膜和分布式布拉格反射器(DBR)两个实际的案例,结合传输矩阵思想和Matlab编程,从反射率和透射率的角度直观展示了电磁波在多层介质分界面上的传播性质和光学系统的性质。

大学物理实验项目的探索和创新

大学物理实验课程,是高等理工科院校对学生开设的必修基础课程之一,对培养学生的基本科学实验技能、提高学生的科学素养起着重要的支撑作用。本文通过实际的案例,阐述了如何将传统的大学物理实验项目内容进行深入探索,或将不同的实验项目进行有机结合,使学生能够在本科阶段接受到创新能力培养的训练。通过这些实际的案例可以发现,将传统的大学物理实验项目进行深入探索和创新,学生能够取得一定的创新性成果,进而提升其创新实践能力。

基于混合式教学模式的“大学物理”教学设计——以“振动”为例

线上线下相结合的混合式教学已成为教学研究和实践的新形态。如何开展混合式教学没有统一的模式,但已有统一的目标,那就是要有效提升学生的学习深度。本文以“大学物理”课程中的“振动”为例,介绍一种基于线上线下混合式教学的“大学物理”课程教学设计,该设计充分体现“以学生为中心,以教师为主导”的教学理念,其间融入课程思政元素,并结合案例化教学、数字化教学有效促进学生的深层次学习,实现对学生知识、能力、思维的全面培养。

大学物理课程思政建设路径、难点与解决对策

基于大学物理课程,探讨了课程思政建设路径、难点与解决对策。为全面提升育人质量,教育工作者的育人理念和教学设计必须紧密围绕育人目标展开。在践行课程思政的过程中需先动之以情,再以理服人。只有教师心中有情,学生心中才有光,铸魂育人才能最终落到实处。践行结果表明,以日用常行间的点点滴滴和历史现实中的桩桩件件为载体,保证课程思政的温度和深度,对提升价值引领的质量大有裨益。面对课程思政建设过程中存在的专业知识与思想政治教育的融合、教师纽带作用的发挥、协同育人机制的完善与建构等困难,从保障机制、教师团队和育人目标三方面提出了解决策略:建议进一步加大对课程思政建设的支持力度、培育专业度与思政素养双高的教学示范团队、制定围绕学生真学真用真懂为目标优化育人方案。

基于“金课”建设的“大学物理”线上线下混合教学实践

近年来,依托高等学校“大学物理”课程,本文持续开展了线上线下混合教学模式的教学改革与实践.在实践过程中秉承以“学生为中心”的教育理念,围绕“金课”建设标准,既基于信息化技术进行教学方式、方法改革,同时又提升教学内容的高阶性和挑战度,实践知识探究、思辨与拓展的全新教学模式.通过对“大学物理”线上线下混合“金课”的设计和实践,有效促进了高校学生的个性化、深层次学习,对后疫情时代,高校师生实现高质量的线上线下混合教学具有一定的参考价值.

与专业相衔接的“大学物理”绪论课教学设计——土木篇

在大学物理的绪论课中,聚焦当前“国家重大工程”,阐明物理学对工程技术的支撑作用、大学物理与后继专业课程的衔接关系,不仅有利于提高学生对这门课程的重视程度和学习积极性,还能进一步培养学生的爱国主义情怀,达到课程思政的目的。本文基于“川藏铁路工程”,介绍了一种与土木专业相衔接的大学物理绪论课教学设计。

测量不确定度分析在大学物理实验设计中的应用

测量不确定度分析是大学物理实验课程中的重要内容之一。近几年,西南交通大学物理实验中心通过对学生相关不确定度分析知识的全方面讲授,深入地将其应用到大学物理实验内容设计的应用中,并取得了良好的效果。本文以单摆的研究、杨氏弹性模量测量、分光计测量三棱镜折射率3个实验为例,详细介绍了不确定度分析在大学物理实验教学中起的重要作用。通过将不确定度分析应用到实验内容的设计中,一方面可以加强本科生对大学物理实验课程的深入学习,另一方面可为培养学生的创新能力奠定基础。

引力场的玻尔模型—大学物理的研究性学习

作为对大学物理教材中玻尔原子模型的研究性学习,本文对中心引力场中的束缚粒子作出了类似的半经典分析。引力场中束缚粒子在不同能级间的跃迁将交换的一份一份的能量,称之为半经典的引力量子化能量。结果表明,引力量子化能量的大小取决于其辐射源的密度,在通常实情况下这种量子化能量是非常微弱的,而高密度天体(如中子星)所辐射的引力量子化能量将有可能被人类观测到。

浅谈“大学物理”课程教学中的科教融合

"科教融合"的育人理念现已得到共识,但是"科教融合"的具体形式和实现途径还是一个需要不断探索的课题.本文介绍了笔者在"大学物理"课程教学中实践"科教融合"的一些体会和观点,并用具体的实例进行了说明.

对大学物理中一道量子力学考试题的思考

量子力学是大学物理理论课程教学中的一个重点,其中的薛定谔方程及其应用又是一个知识难点。本文从一道量子力学考试题出发,设计了一种提高教学效果的新方法,取得了良好的效果。