物理实验设计论文
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物理实验设计论文范文第1篇
大学物理设计性实验的内容一般由以下几个方面组成:学习态度、合作精神、探究能力、社会实践和交往能力、收集和处理信息的能力、实验态度与习惯、实验设计与操作技能等。这些评价项目是在学生从事具体的设计性实验过程中表现出来的,可以将这些内容与具体的实验课题要求进行整合,确定具体的、可供操作的指标体系。第一个维度是知识与技能,主要涉及学生在设计性实验开展前对大学物理基本概念、原理和方法的掌握程度,对大学物理实验常用仪器设备的操控能力和对大学物理实验常用实验方法的运用能力。第二个维度是实验过程要素,主要涉及行为素质和基本的发展状况。a.实验题目或实验目的的选择和确定情况。要使大学物理实验项目或实验目的的有意义。b.实验方案的制定状况。学生制定具体设计性实验方案的能力、实验方案本身的合理性程度、实验方案的具体化程度等。c.实验过程中的具体行为方式。学生在实验过程中的具体行为包括：操作的合理性、思维方式的多样性、参与实验情境的深度、文献资料和具体背景材料的搜集情况等。d.实验结果的总结情况。学生要及时的评价的实验报告、论文、成果或研发产品的质量等。第三个维度是实验过程中学生的态度和情感发展。主要涉及行为所反映的情感、态度和价值观的发展状况,包括:学生参与活动的主动性、积极性和创造性状况；学生在活动中的合作精神；学生各种良好思想意识的发展状况,如环境保护意识、社会责任感、服务意识、安全意识、效率意识等。
2大学物理设计性实验体系设计与实践研究的内容的实施方案
大学物理设计性实验体系设计与实践研究的内容评价的方案制定包括确立目标,科学选择内容、设计工具、灵活运用实验方法等环节。这些环节相互之间既紧密联系又相互制约。明确目标和内容是选择实验方法的基础。笼统或琐碎的实验标准将不利于数据和资料的收集,而没有准确、有效的数据,就不可能达成正确的实验结论,从而影响实验的反馈以及最终合理改进建议的提出。必须针对不同的实验项目选取恰当的实验方式方法,并利用反馈意见改进实验设计,促进学生综合实验素质的发展。其最终目标是学生在进行实验活动过程中逐步生成的。必须针对不同的实验项目选取恰当的评价方式方法,并利用评价反馈改进实验设计,促进学生综合实验素质的发展。根据大学物理设计性实验课程的价值追求和课程特点,大学物理设计性实验多维度评价的目标包括知识与技能,过程与方法,情感、态度和价值观3个维度。2.1收集、分析和处理信息。学会收集信息的各种基本方法,尝试运用调查、考察等方法及利用图书馆、网络等基本信息工具；能够对收集的信息或资料进行初步分析和处理；能够在团队中进行信息交流。2.2问题解决。学会自主提出问题、制定解决方案,并通过实验过程验证方案的合理性；开展问题探究,尝试探究活动,体验探究过程；提出问题解决的策略。2.3动手操作。计划和组织一个实验项目的实施；尝试运用已有的仪器设备或通过改造或自制设备完成实验项目；具有基本的信息操控技术和素质。2.4表达与交流。能够自主地与指导教师或专家进行联系,并学会在实验中自我管理；能够以书面和口头等不同的表达方式,表述实验的结果、体会或思想情感；学会结果分享。2.5情感、态度与价值观。养成参与意识、服务意识、合作意识、环保意识、效率意识、安全意识、科学精神、创新意识；形成社会责任感和义务感,形成负责任的工作态度和生活习惯。
3大学物理设计性实验体系设计与实践研究的内容的启示
3.1在实验过程中进一步认识实验设计体系的重要性。在实验过程中发现了许多大学物理设计性实验课程实施中的问题,比如指导教师学科分工的问题、实验过程中教师的指导问题、实验过程中资料的规范性问题、指导教师的培训问题等,这些问题都要在今后的教学中进行整体规划设计和落实。3.2实验指导教师在测评过程中得到培训。在实验教学中,教师的指导往往过于宽泛,针对性不强,缺乏具体的指导行为和指导规范,部分教师不明确自己在指导实验过程中的具体指导任务有哪些方面,因此指导方式、指导行为存在着一系列问题。实验指导教师在评价过程中进一步了解了实验教学的目标和要求,对指导学生实验有了更深刻的认识。3.3学生实验素质得到了全面发展。大学物理设计性实验体系设计与实践研究提高了学生合作意识。在大学物理设计性实验实施过程中,增多了学生之间的交往合作机会，实验时，学生分工合作,在团队中学会与人相处,发展协作素质；增强了学生的自信心，大学物理设计性实验开放的教学方式；培养了发现问题、解决问题的素质,激发了学生的创新潜能；同时也激发了学生关注生活的热情设计性实验的开展密切了学生与指导老师的联系,激发了学生关注生活的热情。
4结论
物理实验设计论文范文第2篇
1929年哈勃宣布：“宇宙正在膨胀着。星系之间的空间随时间线性增加，星系本身并没有改变；而且星系越远，离去得越快”〔1-P115〕。而后，由列梅特、伽莫夫等人发展为大爆炸理论，基本要点是：在100-200亿年之前，宇宙生之于一次大爆炸，物质、能量、时间和空间都由爆炸中创生，爆炸前那种原始的无限稠密被称为“奇点”,由爆炸引起的膨胀，现在仍在继续着。从30年代开始，膨胀的宇宙模型已经为大多数宇宙学家所接受，现在被称为现代宇宙学标准模型。现代宇宙学被定义为：“以广义相对论为理论基础，以哈勃定律为观测依据，并在宇宙学原理的假设下,研究整体宇宙的结构、运动和演化规律的一门学科”(2-P85)。
此前15年，斯利弗在美国天文学协会的一次会议上，公布的观察结果是：“一些明亮星云(后来被证实是星系)，既有蓝移的，也有红移的”；更远的弱光星云，“全都展示红移”(1-P111)。没有做出任何解释。哈勃有效地以“宇宙梯”法解决了确定星系距离的问题之后，通过对自己测定的24个河外星系距离的分析，发现红移量大致同星系距离成正比，即(λ1-λ0)/(λ2-λ0)＝D1/D2。当时普遍认为，这个结果“唯一可能的物理学解释便是河外星系都在以正比于它们距离的速度退离我们而去”〔3-P140〕，由此得出的H＝V/D，被称为哈勃定律。其中H为哈勃常数，D为星系距离，V为星系退离速度。D和V“都不是可测量的量”(8-P403)。
哈勃定律作为膨胀宇宙论的基础原典、现代宇宙学的观测依据，存在如下纰漏：1、该定律中既没有可观测的物理量，何以能成为“观测依据”?又缺乏作为必要条件的观测数据，如何判定其正确?
2、设星系在t内退离距离D=Vt=HDt；依据哈勃关系式λ/λ=D/D，λ应随时间线性增加，即该定律成立的必要条件是红移谱线持续移动而不是红移。
3.取H=3×10-2m/s光年，代入λ/λ=D/D=Ht=3×10-2m/s光年·t=10-10/年·t可知，任一星系的λ/λ都将以每年10-10持续增加。60年代观测精度(λ/λ～2.5×10-15)已达这个数据的4×104倍，要证明哈勃定律成立，就必须提供对同一星系λ/λ随时间线性增加的观测证据。
近40年来，新理论与新技术的结合，相继发现了一些不调和的红移现象。海尔天文台的阿普80年代末就宣称：“我们已知有38个不调和红移天体与24个星系相关联。这个数字之大，不允许我们将它一笔勾销”(1-P151)。依据这些佐证，至少在某些情况下，关于红移跟膨胀关联的传统解释是错的。
红移跟运动的关联确实并不具有唯一性。依据狭义相对论，运动物体发出的光被静止者观测时将发生频移，和声波频移机理相同，用多普勒效应解释没有错。依据广义相对论，具有强引力场的静止物体发出的光，在引力势较高处观测也要红移。即光的频移有两种机制，声波频移却仅有一种，用多普勒频移解释光现象就必然会丢失引力频移机制。通常的解释是：“引力不能定量解释星系的普遍红移，引力效应至少不占主导地位”(4-P509)，可以忽略不计；霍金的说法是：“星系的引力场没有足够强到对它有明显的效应”(5-P47)。
哈勃宣布宇宙在膨胀时，全世界能够理解广义相对论的人寥若晨星，“据记载，本世纪20年代初有一位记者告诉爱丁顿，说他听说世界上只有三个人能理解广义相对论，爱丁顿停了下，然后回答：我正在想这第三个人是谁”(5-P83)；50年代之前，“广义相对论大体上是数学的一个分支”，60年代之后才“从考察数学结构到开始按照物理来思考”(6-P72)；尤为重要的是，这个时期利用穆斯堡尔效应在高度差H=22.5m的条件下，“极其精密地测得57Fe的一条γ谱线的紫移，波长相对变化仅有λ/λ≌gH/C2～2.5×10-15，与理论预告值在误差范围内符合”(7-P94)。引力频移被精确地测量出来后，就不得不承认“引力是一种极其巨大的力量”(6-P66)。即此不难算出，在地球引力场中γ光子通过22.5m，需时t1=h/C=22.5m/3×108ms-1=7.5×10-8s。
由哈勃关系λ/λ=D/D=Ht=10-10/年·t；当λ/λ～2.5×10-15时，t2=2.5×10-15×3.15×107s/10-10=7.88×102s。
依据平直而各向同性的宇宙学原理,当λ/λ～2.5×10-15时，引力效应/哈勃效应=7.88×102s/7.5×10-8s=1.5×1010。很显然忽略引力效应肯定是个重大失误。
大爆炸——膨胀宇宙论被称为标准宇宙模型，存在3个问题：其一、不考虑引力效应就不符合现代宇宙学的定义；其二、40年前就测出的引力频移比膨胀效应大1010数量级，早已粉碎了“唯一的物理学解释”神话；其三、“广义相对论用时空结构的几何性质来表示引力场”(8-P328)，哈勃当时并不理解，用多普勒效应解释红移属于以偏概全；时至今日如果仍不考虑引力效应，宇宙常数偏小、退离速度偏大的错谬，将永远不可能得到纠正。
为了确定引力跟红移的定量关系，特作如下讨论：
一、改变高度差重做穆斯堡尔实验，依据两次测得的数据，可以确定：
1、红移相对变化量跟距离还是距离平方相关；
2、导出相关公式，为比较引力贡献和哈勃贡献提供依据。
二、有人认为，光在漫长的星际旅途中会受到无数恒星的影响，其左弯右折必然使红移量产生较大改变，无法予以判定。其实并非如此，可依据右图阐明如下：图中A为发光恒星，M、N为两个恒星，P为太阳；光线AB受它们影响的实际传播线路为AB、BC、CD、DE、EF；F为地球，FA为依据经验认定的光传播线路。实际上BC是光在M附近沿能级相同的测地线通过的轨迹，能够影响红移的仅为B′C′。即此可得如下推论：
推论1、光无论受多少恒星影响发生左弯右折，决定红移或紫移的只有直线距离。
推论2、A使光红移，F使光紫移，由于M地《M恒，地球的影响可以忽略不计。
推论3、由实验得出的公式，可以用于定量解释星系的普遍红移，同时将成为确证哈勃定律正确与否的判据。
参考书目
1、(美)巴里·派克著爱因斯坦的梦湖南师范大学出版社1989年
2、薛晓舟等著现代物理学的哲学问题河南大学出版社1996年
3、袁正光主编领导干部科普知识全书改革出版社2000年
4、大百科全书编委会大百科全书·物理卷大百科全书出版社
5、(英)霍金著许明贤等译时间简史湖南科技出版社1995年
6、(英)霍金著胡小明等译时间简史续篇湖南科技出版社1995年
7、倪光炯等著近代物理上海科技出版社1979年
8、董光璧等著世界物理学史吉林教育出版社1994年
二、光速不变与波粒二象性
在讨论这两个问题之前，首先需要廊清物理学理论中的3种观念。
1、物理学不研究“物质”，正如没有人能够讲出“水果”是什么滋味一样，因为二者都是抽象的类概念。实际上物理学只研究质量、电量、能量跟时空的关系，“物质”属于误用的哲学概念。
2、从牛顿那个时代开始，物理学就分牛顿范式和非牛顿范式，前者研究孤立质点运动的规律，后者探讨热、光、电、磁的本质；现在已经非常清楚，热、光、电、磁现象的本质都是电磁波，统称为能量。
3、现代物理学理论可以分为以质量计量、用时空描述，以能量计量、用位形描述两大体系，物理客体理应分为质量系统和能量系统两大类。同理粒子物理学就应该分清质量子(即费米子)和能量子(即玻色子)，本质差异在于有没有静质量。
据此，先讨论光速不变问题。
所谓的光速不变是一种简称，实际所指是光速与光源运动的速度无关，或曰：光总是各向同性的。依据“质量是惯性的量度”，光子没有静质量，自然就应该与光源的惯性无关。人们通常表现出的“不理解”，根源在于误认为任何“物质”都具有惯性，忘记了惯性只与质量相关，属于牛顿范式独霸天下产生的常识性错误，不清楚物理客体应该分为质量系统和能量系统两大类。
讨论光的各向同性，首先必须依据两系统结构论确立如下观念：所谓的宇宙是质量体(包括电子、质子、原子、分子到其大无比的天球)悬浮在能量海洋(即连续辐射)中的巨系统。只有当能量(子)从质量体中放出(或被吸收)时，才表现出一份一份的粒子属性，被称为光子；而这种能量(团)在连续辐射的海洋中传播时，则总表现为波。只需要以石块掷入水中后，水波总是各向同性传播为类比，就很容易理解光波总是各向同性的道理。
得布罗意提出波粒二象性，至今已有七十余年，开始时说微观“物质”既是粒子又是波，后来改为既不是粒子又不是波；由于实际测量的结果是：用干涉仪得到衍射图象，用计数器记下的是粒子数，就将微观粒子的实在性跟意识联系起来，认为究竟是粒子还是波，由测量者的意识所决定，关键在于选用什么样的仪器。直到今天波粒二象性依旧是个说不清道不明的谜。
实际上只需要摈弃掉“物质”这个误用的哲学概念，并承认物理客体分质量、能量两个系统，问题即可以迎刃而解。光子的波粒二象性已如前述，只需要将在能量海洋中传播和由质量体吸收(或放出)分开考虑，答案就已经非常明确：波属于能量系统的属性，而粒子性总跟质量系统相关。
光子属于能量子，现在讨论质量子的问题。依据量子运动的特点，粒子永远不会停止运动。按En＝n2h2/8mL2被关在L＝4A箱内的电子(m=me=9.1×10-31kg)，最低能量状态(基态)也还有2.3eV能量，通常称它为电子的动能，又是一种植根于“物质”这个误用概念的常识性错误。量子场论承认微观存在分粒子和场，每一种粒子都对应着一种场，却讲不清二者之间的关系究竟如何。只需要将电子放到质能两系统结构论的框架去考察，就不难发现所谓的电子动能并非属于电子，而是网络态的能量海洋作用于电子的结果。任何粒子实际上都处在“树欲静而风不止”的被动状态，传统将这种能量理解为电子“自能”，是基于质、能不分产生的常识性错误。试想：空中悬浮的气球不能静止的原因在于空中能量分布不均衡，水中木屑的动能亦来自于水，都不属于气球和木屑自身所有；即此为类比就不难理解粒子性和波之间的相互关系。
结论：所谓的波粒二象性，是使用分别适用于能量或质量系统的仪器，检测由质量子和能量子构成的复合态产生的不同效应。
验证实验：同时使用干涉仪和计数器对质量子进行观测，当光栅的隙缝小于粒子的直径时，放在光栅背后的计数器就不会记下粒子数。理由是通过光栅的只能是能量海洋中传递的一列波，具有静质量的粒子将被“滤”掉。
三、绝对时间和相对相间
牛顿将时间分为“自身在那里流”的绝对时间和“可感知的及外界的度量”的相对时间。狭义相对论预言“动钟变慢”；广义相对论预言“一个钟所处的引力势越低(深)，它走得越慢”。通常都说相对论的预言被证实，说明牛顿的时间观念是错的；实际上恰恰相反，即此正好证明了时间确实有绝对和相对之分。
牛顿之前，惠更斯已导出单摆周期公式T＝2π(L/g)1/2，据此发明的摆钟至今仍在使用，其走时快慢与g直接相关：g越大，T越小，走时读数即变大；反之即被称为变慢。这个结果为什么正好跟广义相对论的预言相反呢?因为物理学研究的客体分两个系统：一是由牛顿范式沿袭而来的，用质量计量、用时间和空间描述运动的质量系统；一是由非牛顿范式沿袭而来的，用能量计量、用位形描述运动的能量系统。摆钟的读数属于质量系统计量的相对时间，可以通过调节摆长L使所有的钟走时一致，其作用直接源于发条的弹性势。刚旋紧发条时走时慢些，发条松弛时走时即变快。
用原子钟实测的结果正好跟广义相对论预言一致，这又是为什么呢?由于原子释放能量子跟它所处环境的能级直接相关，而能量子的T即代表该能级的内禀时间，由能密梯度g′决定，是无法人为改变的，故而称之为绝对时间。
如图所示，行星R从远日点N向近日点M运行时，动能(正能)逐渐增大，g亦随之增大；由M向N运行时，势能(负能)逐渐增大，g′亦随之增大。沿NM方向，正能密梯度g递增，负能密梯度g′递减。原子钟走时由g′决定，显示的是绝对时间；摆钟走时由g决定，显示的则是相对时间。
小结：绝对时间是弯曲时空(负能密梯度决定其曲率)的内禀时间，传统使用的摆钟“度量”的属于相对时间。当使用人为规定的时间标准去度量负能量海的内禀时间时，就必然会出现时间变快或变慢的实测结果。
验证实验：将在同一地点校准的摆钟和原子钟各一枚，用气球带上高空，依据电台播放的校钟讯号去校钟时，原子钟的读数要大些(变快)，摆钟则变慢。
意义：该实验可以确证：
1、狄拉克所说的负能量海即是充满连续辐射的广袤空域；
物理实验设计论文范文第3篇
1.1重理论知识理解与验证，轻实验实践能力培养
在大学物理实验课教学过程中，往往只重视物理理论知识的理解，将重心放在大学生物理知识的获取与验证，忽视大学生实验实践能力的培养，偏离了大学物理实验课的培养方向和培养目标．
1.2实验教材偏理论性，实验思想和方法不足
大学物理实验教材是大学物理实验教学的基础工具，直接影响着大学物理实验教学质量．但是，目前我国大学物理实验教材大多理论性偏强，物理实验思想和物理实验方法不能很好的体现．大学物理实验更应注重物理实验思想和物理实验方法的教育．
1.3多以验证性实验为主，综合性设计性实验为辅
目前我国各高校开设的大学物理实验多以验证性实验为主，验证性实验相对于新技术和新方法运用类型的实验更容易使学生感到枯燥无味，课堂氛围会比较呆板沉闷，不能够很好地激发学生的求知欲望，很大一部分学生只满足于测出所需的实验数据，完成格式化的实验报告．
1.4实验教学方法单一，学生实验较为被动
目前我国大学物理实验课程的教学形式相对固定，教学方法比较单一，忽视各学科之间的兼容性和互补性．由于教学形式的固定，教学方法的单一使大学生做大学物理实验时比较被动消极．
1.5强调按规定的实验步骤操作，忽视灵活性与创新能力培养
大学物理实验教学应适应时代和科学发展的要求，应不断求思、求变和求新，要给大学生营造和创设自由发挥的空间和时间．但是，目前我国大学物理实验课程教学比较强调按规定的实验步骤操作，严重忽视大学生灵活性与创新能力的培养．
2大学物理实验教学的五维一体改革
基于创新人才培养大学物理实验教学五维一体综合改革由大学物理实验教学理念改革维度、大学物理实验教学内容改革维度、大学物理实验教学方法改革维度、大学物理实验报告改革维度和大学物理实验成绩评定改革维度这五个维度构建形成一个综合改革体．
2.1大学物理实验教学理念改革
大学物理实验教学要以大学生为主体，以创新人才培养为导向，从传统的学生接受性学习转移到学生自主学习、探究学习及合作学习相结合的学习方式，充分激发大学生在大学物理实验教学中的主动性和积极性．贯彻以大学生为主体，以创新人才培养为导向的大学物理实验教学改革理念，使大学生能够将大学物理实验中学习到的理论、思想、方法和技能等运用于其专业领域，并逐步培养大学生的探索精神、创新意识和创新能力．针对大学物理实验教学中存在的学生实践能力培养不足，学生学习主动性和积极性低，探究性实验、综合性实验和设计性实验少，忽视创新能力培养等问题，通过学习、反思与讨论，提出行之有效的改革方案（其中包括教学模式、教学内容、教学方法、实验报告撰写及实验成绩评定方式改革等内容）．加强对学生的引导、启发和帮助，减少实验中对学生思维能力及动手能力的束缚，以提高大学生做大学物理实验的主动性和积极性，提高团队合作意识，开发大学生的创新意识和创新能力为主要目标。
2.2大学物理实验教学内容改革
改变目前我国大学物理实验仍以验证性实验为主，以探究性实验和设计性实验为辅的局面，过多的验证性实验会束缚大学生的探究能力和创新能力．大力开发探究性实验、综合性实验和设计性实验，增加探究性实验、综合性实验和设计性实验的开设比例，提高综合性实验和设计性实验的开设质量，使学生能够根据自己的专业需求及其兴趣特长选择实验，切实有效地培养大学生的探索精神、创新意识和创新能力．针对大学物理实验教学内容开展调研，通过座谈会、问卷调查方式向实验教师和实验学生进行大学物理实验教学内容改革调研，以更好的设计并确定适合本校的大学物理实验教学内容改革方案．开设了尊重学生求知欲和兴趣的“基础实验，综合应用实验，设计研究实验”课程体系．开设的压力传感器实验、半导体温度传感器实验、电表的设计和改装等综合性及设计性实验改变了学生实验热情不高的状况，激发了学生的兴趣和动力．很多学生还将大学物理实验与自己的专业背景结合，深入研究探索，在学术期刊上发表与设计性实验相关的研究论文．大学物理实验教学内容改革效果显著．
2.3大学物理实验教学方法改革
目前我国大学物理实验教学更多的采用教师讲解→教师演示示范→学生自己操作→教师总结点评→学生完成实验报告→教师批改实验报告的教学流程，教学方法固定单一，教学效果不佳，特别不利于学生的探索精神、创新意识和创新能力的培养．要更多的采用实验探究法、提问解问法、小组研讨法、课题引领法、课内课外融合法、师生团队法和设计创新法等教学方法，更加灵活多变，具有创新因子，有效地提高大学物理实验教学质量，进一步培养大学生的探索精神、创新意识和创新能力．针对教学方法也开展了一系列改革．首先，建立了信息平台，实现了学生根据自己的意向自主选择实验时间、实验教师及实验内容；其次，教师实现了网上评定成绩、网上教学质量分析；另外，针对创新意识及能力较强，且对科研具有较高热情的学生选择性地开设与目前科学研究的前沿课题相关的研究性演示实验，向学生展示更多的学科前沿实验内容，展示物理实验的思想和方法，进一步培养学生的科研兴趣和科研能力，并为学生将来走上其专业相关的研究领域及研发岗位培养浓厚的兴趣，奠定良好的科研基础．通过大学物理实验教学改革，切实高效地培养学生的创新意识、创新精神和创新能力，以达到培养创新人才的目标．
2.4大学物理实验报告改革
在大学物理实验教学中，实验报告的撰写是一个重要环节，教师能够通过大学生撰写的实验报告了解学生的实验完成情况，实验报告也是对学生进行实验成绩评定的重要依据．目前，在大学物理实验教学中所采用的传统实验报告书写格式相对固定，都是格式化的模板，大学生依次填入实验名称、实验目的、实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据及处理、误差分析与讨论以及对实验的体会就完成了实验报告的撰写．有特色、有创新的实验报告很难见到，很难体现出学生的探究与创新，面对雷同的实验报告，实验教师也很难给出科学恰当的评定成绩．要结合本校的条件和特色，对具体形式不做过多固定要求，不采用格式化的实验报告模板，采用形式多样化的开放式实验报告形式，增加实验探究、实验发现、实验提问、实验扩展、实验改进、实验设计、实验综合和实验创新等板块，还可设置一定比例的按照科技小论文写作格式与写作方法来完成实验报告．目前对于少部分设计性实验鼓励有能力的学生采用开放式实验报告．以硅光电池特性研究实验及核磁共振实验为例，学生可以在教师的指导和引导下，根据自己的兴趣提出问题，设计实验，并最终以小论文形式完成实验报告．这和传统的实验报告撰写方式相比，能够更多地开发学生的创造能力．目前，这种实验报告完成方式有必要进一步推广扩大，但这必须建立在实验教师队伍的素质提高和数量的扩充上．
2.5大学物理实验成绩评定改革
目前我国多数高校的大学物理实验成绩评定一般分为平时成绩和实验成绩两部分，平时成绩考核参考出勤、预习报告等情况给出成绩；实验成绩的评定则根据实验操作、实验原始数据记录和实验报告撰写等给出．这往往使大部分学生忽视探究问题能力的提高．大学物理实验成绩的评定要增加以下内容：（1）要求学生在预习报告中写出自己对于本实验的理解，并提出自己思考的问题；（2）实验中可以4名学生组成一个实验小组（每位学生都有一套完整的实验仪器和设备，每位学生都要完成整个实验），针对不同实验，学生轮流进行实验讲解，并进行小组讨论，培养学生的科学思维能力、科学语言的表达能力以及团队协作意识．实验教师根据学生参与实验讨论的情况判断学生对于实验的预习程度及学习积极性，据此给出相应成绩；（3）实验完成后，激励学生把实验改进、实验与自己专业的联系、实际应用链接、实验设计及实验创新等写入实验报告，以增强学生的创新意识和创新能力．目前，已进行与实验教学体系改革相适应的成绩评定方式，针对不同层次的实验采取不同的方式评定成绩．基础实验仍根据预习、操作和报告三个模块评定成绩；综合性及设计性实验则通过实验选题、实验方案设计、实验操作、实验报告或小论文和简短答辩方式综合评定实验成绩．这样既能训练学生的基本功，打好基础，又能够进一步满足不同专业、不同兴趣爱好学生的需求，有的放矢地进行大学物理实验教学．小论文和答辩方式成绩评定的进一步大范围推广也有赖于实验教师素质的提高和数量的扩充．从实验教学模式、实验教学内容、实验教学方法、实验报告撰写和实验成绩评定方式方面全面进行大学物理实验教学改革实践，并通过反馈信息进一步进行改革——实践——再改革的循环，将大学物理实验教学改革经验进行推广，对其他专业课实验课教学改革起到辐射和推动作用．
3结论
物理实验设计论文范文第4篇
论文摘要： 物理学是一门以实验为基础的学科。物理实验在物理教学乃至整个科学教育中占有重要的地位，实验是中学物理教学的重要内容，新课程标准的实施为物理实验提供了一片沃土。作者通过对相关文献及资料的分析，以及新课程标准指导下的高中物理实验课教学，对物理探究性实验的界定、物理探究性实验的内容的选择和设计原则进行了探讨。
物理学是一门以实验为基础的自然学科。实验是物理探究的重要科学方法，高中物理实验教学的改革应当关注探究思想的介入，改变将实验的功能仅归于验证理论和培养动作技能的观点。2003年3月31日教育部颁布了《普通高中物理课程标准(实验)》，指出高中物理的课程的基本理念是：①在课程目标上注重提高全体学生的科学素养;②在课程结构上重视基础，体现课程的选择性;③在课程的设置上体现时代性、基础性、选择性;④在课程实施上注重自主学习，提倡教学方式多样化;⑤在课程评价上强调新观念，促进学生发展。课程目标从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个维度提出了要求。科学探究被提到前所未有的高度，科学探究己经成为物理课程的基本理念之一，被列入课程目标和内容标准，同时还被作为重要的教学建议之一。
基于以上原因，在新课程实施的初期，对新课标下物理探究性实验进行研究具有一定的理论和实践意义，可以为课改和新课程的实施提供参考。
1.物理探究性实验的定义
物理探究性实验是为了探求物理知识，学会一定的物理研究方法等而进行的涉及提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作等活动。它是物理领域中的科学探究。在具体的教学实施过程中，可以涉及科学探究的某几个环节，也可以是全过程，分别是“部分探究”和“完整探究”。实验探究现己成为理科教学的重要标志，也是日前一些发达国家的中小学理科教学的基本教学手段和学生活动的主要形式。
2.物理探究性实验的设计原则
2.1主体性原则。整个探究性实验学习活动始终要围绕学生自己发现—选择—探究—解决问题这个研究活动过程来设计，以学生的活动为中心，放手让学生自己去研究、探索，把学习活动的主动权交给学生，教师在其中只起点拨的指导、领路作用。在设计探究性实验时，要充分考虑如何激发学生对问题情境或探究内容的兴趣和探究动机，要保证探究活动过程对学生的开放性，给学生提供自主探索、自主创造的机会，让他们各尽所长，充分发挥。
2.2目标的原则。做每个实验都要有明确的目的，具体到探究的每一步也要有明确的目标。这里的目标包括知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三方面。当然具体到每个探究性实验，其目标可能有所侧重。只有明确了要达到的目标，探究就有正确的方向，学生就能在探究过程中经受住困难或挫折的考验，从而对探究过程的艰辛与乐趣体验得更深刻。
2.3科学性原则。探究性实验设计中的实验原理科学、装置合理、操作程序和方法正确，探究性实验设计的全过程都科学、合理，所采用的设计标准、方法、步骤等都有一定的理论依据或实践基础，得出的实验结论就可能是正确的。在整个探究过程中，要着重培养学生科学思维方法，观察和记录实验的方法，以提高学生的科学素养，这也正是探究性实验设计的宗旨。
2.4趣味性原则。探究性实验的设计要充分考虑学生心理特点和认知水平，实验设计要生动、有趣，能使学生在进行实验探究时，自始至终保持很高的兴趣。
2.5简约性原则。简约性是指要用尽可能简单的实验方法和实验装置，用较少的实验步骤和器材，在较短时间内达到预期的日的。用简单易行的、合理的实验设计，冲淡学生怕实验准备工作麻烦的情绪;用新材料、新工具降低实验的操作难度。实验设计简约，装置简单，操作简便，节约时间，整个实验过程中没有过多的干扰，学生将主要精力集中在探究目的上。简单就是美，恰当的实验设计既突出实验重点，又没有冗长的实验步骤。
2.6互动性原则。现代教育理论指出，教学过程是师生交往、积极互动、共同发展的过程，师生互教互学形成一个真正的“学习共同体”。在教学中，存在着师生间、生生间的交往。交往的基本属性是互动性和互惠性。信息交流实现了师生互动，相互沟通、相互影响、相互补充，从而达到了共识、共享、共进。
3.新课标下高中物理探究性实验内容的选择
实验内容是实施物理实验并使教学效果达到预期目标的根本。物理实验中蕴藏着极为活跃的因素，随时会出现许多学生意想不到的问题，对与活化学生学习的知识和训练思维有很大的好处。在实际选择内容时要考虑到以下几个问题。
3.1目标的全面性。传统的实验教学在目标上主要强调知识的获取，包括一些具体的实验技能。而探究实验教学应具有更加全面的目标，不仅包括知识方面，而且应该包括态度、情感、能力等诸多方面。按照新课程标准的要求就是知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观这三个维度的要求。课程标准对科学探究及物理实验能力要求，即提出问题、猜想和假设，制定计划与设计实验，进行实验与收集数据，分析与论证、评估，以及交流与合作。
3.2内容要在学生的“最近发展区”内。所谓“最近发展区”，就是学生独立解决问题时的实际发展水平与学生在教师引导下解决问题时的潜在发展水平之间的距离。教师的引导应高于学生原有的水平，否则学生得不到应有的发展;但也不能差异过大，否则会导致学生学习失败，对学习失去兴趣。
3.3内容要贴近生活、贴近社会。很好地联系学生的生活实际和社会实际，可以提高学生对物理的学习兴趣，使学生感到物理就在自己身边，也可以使学生在知道和理解物理知识的基础上，能够清楚所学的知识能用于做什么和怎么做，同时对物理的本质和价值，有一个正确的认识。
3.4内容要结合课程标准。新课程标准中的实验可以分成几类。
第一类是在表述上有“通过实验，探究……”等字样的实验，是一类基本的探究性实验，是课程标准规定了的。这样的实验的例子有以下一些：通过实验，探究加速度与物体质量、物体受力的关系；通过实验探究决定导线电阻的因素，知道电阻定律；通过实验，探究单摆的周期与摆长的关系。
第二类是在表述上有“通过实验知道……”“通过实验认识……”“通过实验了解……”“通过实验理解……”“经历……实验过程，了解……”等字样的实验。这样的例子有：通过实验认识滑动摩擦、静摩擦的规律，能用动摩擦因数计算摩擦力；通过实验了解物体的弹性；通过实验理解光的折射定律；通过实验知道常见传感器的工作原理。对于这样的一类实验，可以根据实际需要，把它们设计成探究性实验。
有些课程标准上要求“通过实验演示……”等字样的实验，这类实验，也可根据情况设计成探究性实验，比如：用录像片或计算机模拟演示以粒子散射实验。
还有些实验是不适合被设计成探究性实验的，主要是仪器使用、操作训练等类型的实验。比如：初步了解多用电表的原理；通过实际操作学会使用多用电表；以多用电表为测量工具，判断二极管的正负极，判断大容量电容器是否断路或者漏电。
4.展望
新课程的实施势在必行，科学探究作为基础物理课程改革的基本理念，体现在课程目标、课程内容、教学方式、学习目标和课程评价等方面。实验是物理探究的重要科学方法，高中物理实验教学的改革应当关注探究思想的介入，改变将实验的功能仅归于验证理论和培养动作技能的观点。从这个意义上说，物理探究性实验教学的升展是必然趋势。在新课程标准下如何更好地进行物理探究性实验的教学，还有很多问题值得探讨，比如，如何安排实验探究的内容、时间，如何对物理探究性实验进行评价，如何开发物理实验方面的教学资源比如实验室资源、教师人力资源，等等。
参考文献
［1］王诺.巩固成果、开拓进取，深入开展基础教育课程改革的实验与推广工作——在全国基础教育课程改革实验工作座谈会上的讲话，2003年12月1日.
［2］靳玉乐.探究教学论［M］.重庆：西南师范人学出版社，2001年7月第1版.
［3］陶洪.物理实验论［M］.南宁：广西教育出版社，1996年12月第1版.
［4］张永娟.浅谈中学物理三种水平的探究性实验.现代物理知识，2004年，第4期.
［5］吴建军.论探究性实验教学改革［J］.辽宁高职学报.2004年6月.
［6］吴建军.探究性实验教学设计［J］.沈阳师范大学学报（自然科学版），2004年4月.
［7］林秀仪.小议探究性物理实验与中学物理教学，华南师范大学.
［8］保罗·朗格朗著.终身教育导论［M］.华夏出版社，1988年版.
物理实验设计论文范文第5篇
大学物理实验室是教学与科研的重要场所，在实践教学中起着非常重要的作用。开放实验室给学生主动获取实践知识与发挥潜在能力创造了良好的环境，给了他们更多的独立思维空间和不断摸索创新的条件，鼓励学生运用己学过的实验及理论知识，完成一些基础性的实验设计，培养他们的独立思考和实际操作能力。
一 历史上物理实验室取得的成就和历史地位
实验物理在整个自然科学中起着极其重要的作用，纵观物理学的发展历史，我们可以清楚地看到，实验和理论是物理学的两大支柱，物理学中的每一项重要发现和突破都与实验密切相关。“实验-理论-实验”的模式是物理学发展所遵循的的基本规律。实验不仅是检验理论的手段还是检验理论的裁判[1]。统计表明，从1901年伦琴因实验室发现X射线以来的100多年时间里共有194位物理学家获得诺贝尔物理学奖，其中实验获奖的共有126人，占65%。可见实验工作在物理学各个领域的发展起着重大作用，实验室从历史上就是重大技术的革命的发源地。物理实验的思维模式、仪器和技术已普遍地应用到自然科学以及其它学科，并且日益广泛地向生产生活的各个领域渗透、发展和应用[2]。纵观国内外物理实验教学的现状，实验室开放已成为一种趋势。
二 实验室开放将面临的问题
长期以来，学生实验只是一味模仿，实验教学仅仅是教学内容的简单验证，远远跟不上科学技术的发展，这些都在某种程度上限制了学生的主动性和积极性，难以激发学生独立思考的兴趣和激情。开放实验室使学生主动学习成为学习的主体，是实验室真正成为科学思考的辅导体系。
1.随着高等教育的普及， 在校大学生的数量逐年增加，导致基础物理实验室承担的实验教学任务越来越重。在班级和学生人数较多的情况下，若按传统的方法来安排实验， 会在实施上存在以下困难：
（1）实验时间的安排：一般情况下每个班级的理论课教学时间是由学校统一安排的，在此之后各个班剩余的时间已经不多而且还比较零散。实验室要在多个班级剩余的零散时间内安排实验，并保证班级之间不发生时间上的冲突，这是一件很困难的事情。
（2）实验室的接待能力：实验室的接待能力是有限的（主要是实验室空间和实验设备套数的限制），按我们现在的条件是一个自然班分成两个小班，每次二十多个同学上课。这无疑会进一步增加安排上的困难。
（3）教师上课时间的协调：教师除了上实验物理课以外，通常还承担有其他理论课的教学任务以及行政任务等， 事实上不可能保证全天都在指导实验。因此，如何协调教师的工作时间也是实验室面临的困难。
2.在物价上涨的情况下，开放实验室需要资源保障。学生实验所需的设备仪器提供，由实验技术人员与指导教师共同负责。学校按照实验室实际开展实验的内容、工作量和成果核定审批专项基金，支持实验材料消耗及补贴。
3.实验室技术力量偏弱，实验室师资队伍建设是开放实验室质量的保证。合理的师资队伍是多元化的，包括指导教师、管理教师和技术人员。为了提高开放实验的广泛性，需要指导教师专业的多元性，尤其需要教师科研课题与学生学习的结合。管理教师的管理水平和技术人员的仪器保障也使开放实验室的重要条件，由专职实验教师担任。
三 探索建立多层次、立体化的实验室模式
1.基础性实验， 按大纲的要求完成实验项目。
2.当代物理综合性、设计性实验课程设置的方向综合性、设计性物理实验是物理实验课程内容的一部分。在确定课程设计时，应充分考虑教学大纲的要求和课程特点，又必须与现代科学技术接轨，才能激发学生的学习积极性与热情。基础实验完成后的高年级学生，可选取一些有利于启发思维，有应用价值的实验课题进行综合性、设计性实验。指导教师对课题内容的介绍，以提出任务、要求和阐述应用背景为主。参与的学生在确定课题以后，要事先提供设计报告。在实验室备用器材的基础上，学生进入实验室根据自己的需求来选择和配置，类似“自助餐”式。设计型物理实验的成绩评定要公开、公平与灵活，要能充分调动学生的学习主动性和积极性，允许学生对自己成绩或效果不满意的实验重做。实验成绩分准备、操作、实验报告（论文）三部分组成。毕业班质量高的论文可进一步完善后进行论文答辩，作为学生的毕业论文。
3.利用仿真模拟实验对实验进行补充。对于实验过程不够清晰或受时空条件限制不能满足教学要求的实验从实验直接获得的感性认识到需要学生理解掌握的规律之间的跨度较大的实验要考虑发挥现代信息技术的优势在真实实验的基础上用模拟实验予以补充通过形象处理叠加信息分析建立形象思维到抽象思维之间的桥梁帮助学生解决分析理解的困难。
四 实验室开放使用管理规定
1.开放性大学物理实验室是利用局域网实现实验室资源的管理和利用的。建立有学生预约实验功能模块、学生成绩管理功能模块以及管理人员维护模块。
2.确定实验时间后每个学生都必须在实验前认真完成实验的预习并写出实验预习报告，准备好原始记录纸（B5纸），按约定的时间，并且持有学生证或考试卡到实验室上课。
3.上课前教师要检查学生实验预习报告，未预习或预习错者，不得做实验。
4.学生应在实验过程中独立完成全部实验内容，原始的数据记录必须经过任课的教师签字方能生效。实验数据不合格的学生酌情重做或取消实验成绩。
5.实验后要认真完成实验报告，包括分析结果、处理数据、绘制曲线及图表等。并且在两日内将完成的报告交到所属实验的任课教师。
6.教师根据学生的预习、实际操作、创新能力及实验报告内容等对学生实验情况打出每个实验综合成绩，学生可通过校园网查本人各实验的成绩。
开放物理实验室，与课堂教学相互扑充，更好地领会物理知识，培养学生观察事物、分析问题、解决问题的能力以及创新能力，是培养学生创新能力的有效途径。
参考文献
