計算機輔助物理實驗改造的設計與實現(xiàn).pdf_第1頁
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文檔簡介

1、計算機在科學研究、自動控制、信息處理和日常生活等領域的使用越來越廣泛,這是必然的趨勢,物理實驗教學的改革也應當要適應這個趨勢?!稓W洲物理學學報》曾發(fā)表評論認為物理教學當中的計算機輔助教學將是繼傳統(tǒng)的理論教學和實驗教學之后的第三個教學形態(tài)。
   目前傳統(tǒng)物理實驗存在的普遍問題:要不太“古老”、太“陳舊”了(讓學生重復“刀耕火種”的技能),實驗方法和手段落后,學生對實驗不感興趣,實驗教學效果差,要不太“自動化”了,大大削弱了學生的

2、實驗基本技能訓練。
   針對以上問題,在充分考慮到不削弱學生的實驗基本技能訓練的前提下,充分利用計算機技術、光電技術、傳感技術與虛擬儀器技術并結合“軟件工程和軟件過程”理論來改造普通物理的力、熱、光、電中的具代表性的實驗,并在軟件開發(fā)中引入了計算機輔助教育思想,自制相應的實驗儀器、自編相應的計算機軟件(實時顯示實驗現(xiàn)象,直接在計算機上做實驗報告、打印實驗報告、批改實驗報告等)。
   計算機介入實驗用于采集物理量數據、

3、控制實驗過程等,采用以下6種方法:(1)利用計算機并口技術;(2)利用計算機串口技術;(3)利用線陣CCD技術;(4)利用面陣CCD(攝像頭)技術;(5)利用USB技術;(6)利用數據采集卡。根據不同實驗的特點,充分考慮優(yōu)化組合原則,采用的實驗改造方案為:(一)“轉動慣量測定實驗”等考慮多組實驗共用一臺計算機并要求高速采集數據的特點,選用第(1)種方法進行改造;(二)“磁光調制實驗”等考慮由一臺計算機控制一組實驗或對數據采集速度要求不是

4、很高的特點,選用第(2)種方法進行改造;(三)“利用光柵常數測定光波長實驗”等考慮到觀察的光學圖像面積大等特點,選用第(3)種方法進行改造;;(四)“用雙棱鏡干涉測量光的波長實驗”、“光纖傳感實驗”等考慮到干涉條紋的特性及設備成本的因素,選用第(4)種方法進行改造;;(五)“氣體PTV關系研究實驗”、“導熱系數測定實驗”等考慮到數據采集速度及接口的通用性的因素,選用第(5)種方法進行改造;(6)“RLC暫態(tài)過程實驗”等考慮到高速數據采集

5、的特點,選用第(6)種方法進行改造。另外,考慮到窗口環(huán)境下的控制,以上每種方案均結合Visual Basic語言進行開發(fā)。
   改造的成果在部分高校得到應用,實驗結果表明:本文采用的計算機輔助物理實驗改造效果顯著,既讓實驗體現(xiàn)現(xiàn)代技術的作用,使學生學到并掌握先進的實驗技術,又不影響基本技能的訓練,每個實驗的實驗過程清晰明了、直觀方便??s短了學生所學知識與現(xiàn)代實際技術的距離,極大地提高學生實驗興趣。在普通物理實驗改革中走出實質性

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