| 标题 | 基于PASCO实验软件的大学物理探究性实验设计 |
| 范文 | 孙权海 骆海峰 史浩 方宇 朱守金 苏磊 摘要：针对大学物理实验教学存在的问题，提出了基于探究性实验教学目的以及新型应用型人才培养需求，将计算机PASCO实验软件与大学物理探究性实验相融合。注重培养工科类院校本科生的探索创新能力。尝试设计出一种新颖的探究性实验教学方法，大大改善了大学物理实验教学效果。 关键词：实验软件；创新能力；探究性实验，物理实验教学 中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）27-0223-02 Exploratory experiment Design of University Physics Based on PASCO Experimental Software SUN Quan-hai， LU Hai-feng， SHI Hao， FANG Yu， ZHU Shou-jin， SU Lei （1.Basic Experimental Teaching Center， Anhui Sanlian University， Hefei 230031； 2.Institute of electronic and electrical engineering， Anhui Sanlian University， Hefei 230031） Abstract： Aiming at the problems of university physics experiment teaching， we integrate PASCO experiment software with university physics inquiry experiments Based on the purpose of inquiry experiment teaching and the training demand of new applied talents. We pay attention to training engineering undergraduates' exploration and innovation ability. A new exploratory experimental teaching method has been tried to design and the effect of university physics experiment teaching has been greatly improved. Key words： experimental software； innovative ability； inquiry experiment； physical experiment teaching 大学阶段的物理实验课程不同于中学阶段的实验课。我们在中学时期的物理实验课主要是为了开阔视野、丰富知识和适当地锻炼动手能力，进而帮助学生了解和巩固理论知识，可以说它是物理课程教学的附属教学环节。然而，在大学阶段开设的物理实验课程多数是独立于理论课之外，是对学生进行科学实验基本训练的一门独立的必修基础课，也是学生在高等学校受到系统实验技能训练的开端。它在培养学生分析、观察、发现以及解决问题的能力方面，在提高学生科学实验素质方面都起到了重要的作用[1，2]。 近年来，由于计算机实验软件的迅猛发展使得传统的大学物理实验教学发生了较大的变化[3，4]。计算机实验软件结合传统的实验教学必备的实物器材，通过各类传感器将采集到的实验数据实时传输到计算机。我们运用计算机PASCO实验软件来处理和分析实验数据。其实很多计算机实验软件已经被开发出来，只是近几年在很多大学或中学实验教学中才被普遍应用[3-5]。计算机实验软件更注重培养学生的动手能力和创新精神，它几乎可以应用于所有的大学物理实验项目，学生可以自主设计和探究实验。另外它还可以融入一些复杂、抽象、不便直接观测的实验项目，同时支持实验器材的参数修改。我们知道大学物理实验教学的主要目标是通过对实验仪器的具体操作，锻炼学生的动手能力，提高学生的实验素养。故计算机实验软件可作为传统的实物实验教学的一种补充。将两者相结合才能达到最佳的实验教学效果。根据我校大学物理实验教学的实际情况我们将PASCO实验软件与传统的大学物理探究性实验相结合，让学生更好地独自完成探究性实验项目以提高他们的实验操作能力和创新意识。 1 计算机PASCO实验软件与大学物理探究性实验相融合 传统的实验教学方式其实仍然是各高校主要的实验教学手段。虽然某些高校已经在实验教学大纲中加入探究性实验项目，即学生在实验教师的指导下根据实验室提供的仪器设备自主设计实验项目并在实验室开放时间内独立完成实验数据测量、数据处理和结果分析等过程。但是这种开放式的探究性实验教学尚存在着很多问题，如探究性实验项目拟定的选题较多，指导教师经常要延长实验室开放时间；学生自主组合和操作实验仪器，导致仪器设备损坏严重等问题。物理实验软件作为一种先进的实验教学手段，如何能更好地服务于开放式的探究性实验教学进而提高实验教学质量和效果将具有重要的实际意义。 根据我校的探究性实验教学模式以及新型应用型人才培养需求，我们通过PASCO实验软件设计出学生进行大学物理探究性实验的步骤和流程，如图1左图所示。PASCO实验软件是一种先进的实验数据实时采集、处理和分析的计算机软件，主要是通过各类传感器与数据通用接口交互将实验数据实时传送给计算机。 如图2所示，学生运用PASCO实验软件自主设计的一维系统牛顿第二定律验证实验装置。实验所需的实验设备有PAScar动力学系统、运动传感器、高分辨率力传感器、灵敏滑轮、质量块和架子套件、物理实验用细绳、数据通用接口、PASCO电脑软件等。本实验的目的是为了验证一维系统的牛顿第二定律。在低摩擦的小车上施加一个已知大小的力，以此来测量小车的加速度。 整个实验分为两部分：1） 验证质量不变时，加速度与合外力成正比。小车和传感器的总质量不变，通过增加砝码的质量来改变合外力，研究加速度与合外力的关系；2） 验证合外力不变时，加速度与质量成反比。 2 结束语 根据我校大学物理实验教学存在的实际问题将计算机PASCO实验软件与大学物理探究性实验结合，打破了传统的开放式探究性实验教学模式的局限性。这将有利于培养学生自主动手能力和科学实验的探索创新精神以及新型應用型人才的塑造，同时也丰富了大学物理实验课程内容，提高了学生对大学物理实验课的兴趣，更加有利于实验教学的质量和效果。 参考文献： [1] 余善好，孙权海，吴诗芬.大学物理实验考核模式探索[J].电脑知识与技术，2016，12（2）：147-149. [2] 邢永强，李国峰，等.地方工科院校大学物理实验开放教学对策[J].实验科学与技术，2015，13（1）：121-126. [3] 杜宁.仿真实验在大学物理实验考核中应用的探讨[J]. 物理通报，2015（11）：80-82. [4] 周群，郭露芳，林立华.虚拟仿真实验在开放式实验教学中的应用[J].软件，2016，37（6）：31-33. [5] 郭文阁，陈海霞，等.仿真实验在大学物理实验教学应用探讨[J].大学物理实验，2015，28（3）：124-127. [通联编辑： ] |
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