導(dǎo)語(yǔ)：伏安法測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革分析一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:伏安法測(cè)量電阻的系統(tǒng)誤差主要是由電流表的內(nèi)阻/電壓表的內(nèi)阻引起的。設(shè)計(jì)用內(nèi)接法和外接法測(cè)量大、中、小三個(gè)電阻的開(kāi)放內(nèi)容。結(jié)果表明，對(duì)于給定大和小的電阻，分別使用內(nèi)接法、外接法測(cè)量時(shí)不確定度較小;而內(nèi)、外接法測(cè)量中阻值的不確定度較大，說(shuō)明伏安法測(cè)量特定阻值的電阻仍存在方法上的不足。引入的補(bǔ)償法、電橋法等方法可以準(zhǔn)確測(cè)量電阻，彌補(bǔ)了伏安法的不足。補(bǔ)償法、電橋法等提供了電阻精確測(cè)量問(wèn)題的任務(wù)驅(qū)動(dòng)，有利于實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放和學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞:自主學(xué)習(xí);伏安法;補(bǔ)償法;電橋法

在新工科背景下，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)作為工科大學(xué)生第一次系統(tǒng)學(xué)習(xí)基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)、培養(yǎng)基本科學(xué)素養(yǎng)和能力的實(shí)驗(yàn)課程，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程旨在培養(yǎng)和提高學(xué)生的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的綜合技能，為工科學(xué)生學(xué)習(xí)技術(shù)基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課等自主學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)［1-4］。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程主要培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)方法、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，掌握基本實(shí)驗(yàn)儀器的調(diào)節(jié)和使用，培養(yǎng)學(xué)生敏銳的實(shí)驗(yàn)觀察能力、分析匯總實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、精細(xì)的實(shí)驗(yàn)儀器調(diào)節(jié)能力與綜合分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象等獨(dú)立思考能力等。通過(guò)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)各個(gè)環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，培養(yǎng)和提高學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰涂茖W(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)，要求學(xué)生具有理論聯(lián)系實(shí)際和實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)，嚴(yán)肅認(rèn)真的工作態(tài)度，主動(dòng)研究的探索精神。根據(jù)學(xué)校的培養(yǎng)定位目標(biāo)和大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的性質(zhì)、目標(biāo)，選取大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中內(nèi)容比較簡(jiǎn)單，又可以適當(dāng)拓展的“伏安法測(cè)量電阻”作為設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目［5，6］，旨在培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)、實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放等問(wèn)題導(dǎo)向的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革。

1遞進(jìn)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)

1．1電流表和電壓表內(nèi)阻測(cè)定。使用半偏法測(cè)量電流表的內(nèi)阻和電壓表的內(nèi)阻值，電流表在量程0～20mA時(shí)內(nèi)阻RA約為1×102Ω，電壓表在量程0～20V時(shí)內(nèi)阻RV約為1×107Ω;1．2選擇內(nèi)、外接法測(cè)量。選擇待測(cè)電阻Rx值約為9×104、3×104和2×103Ω的三個(gè)電阻［7］，要求使用伏安法測(cè)電阻的內(nèi)、外接法如圖1、圖2所示，測(cè)量三個(gè)電阻以及確定系統(tǒng)誤差和修正等。系統(tǒng)誤差主要來(lái)源于內(nèi)接法的RA/Rx比值和外接法Rx/RV的比值。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)上可以利用半偏法測(cè)量電流表、電壓表內(nèi)阻，以及利用伏安法的內(nèi)、外接法測(cè)量三個(gè)電阻的阻值，內(nèi)容設(shè)計(jì)有一定的遞進(jìn)性，有利于學(xué)生完成適合自己的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

2豐富的實(shí)驗(yàn)資源支撐

2．1實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)。在伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)時(shí)，首先考慮到學(xué)生的高中基礎(chǔ)和所具備的基本素質(zhì)、能力等因素，在提供伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)時(shí)，重點(diǎn)考慮指導(dǎo)書(shū)中精練的理論敘述，清晰的圖表和實(shí)驗(yàn)儀器的圖片，以及詳實(shí)、齊全的使用說(shuō)明書(shū)和明確、具體的測(cè)量任務(wù)表格。學(xué)生通過(guò)課前的自主學(xué)習(xí)，大部分能夠掌握實(shí)驗(yàn)基本原理、方法、實(shí)驗(yàn)儀器的使用與調(diào)節(jié)，明確實(shí)驗(yàn)任務(wù)與要求等;同時(shí)也考慮到學(xué)生個(gè)體差異的存在，小部分學(xué)生在學(xué)習(xí)上存在一定困難等，安排實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師對(duì)學(xué)生在自主學(xué)習(xí)過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行解答和說(shuō)明，解決學(xué)生在課前自主學(xué)習(xí)遇到的困難。2．2實(shí)驗(yàn)微課。充分利用實(shí)驗(yàn)中心的人力、物力資源，在完成實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)、PPT基礎(chǔ)上，組織骨干教師撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)微課、實(shí)驗(yàn)視頻的腳本，并精心錄制。將伏安法測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)的微課視頻、相關(guān)參考資料上傳到課程網(wǎng)站，便于學(xué)生利用課外時(shí)間自主學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)的原理、實(shí)驗(yàn)方法，熟悉實(shí)驗(yàn)儀器基本操作等。對(duì)于實(shí)驗(yàn)儀器，如數(shù)字式的電流表、電壓表、電源、待測(cè)電阻、數(shù)字式萬(wàn)用表、開(kāi)關(guān)等實(shí)物，學(xué)生可以在預(yù)習(xí)或自主學(xué)習(xí)時(shí)進(jìn)到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了解和使用操作，實(shí)際連接電路。這有利于學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)原理、熟悉儀器使用等。2．3實(shí)驗(yàn)任務(wù)。使用半偏法進(jìn)行電流表和電壓表內(nèi)阻的測(cè)量。在測(cè)定電流表和電壓表的內(nèi)阻后，根據(jù)具體要求的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，針對(duì)待測(cè)量的三個(gè)阻值的電阻，能夠恰當(dāng)?shù)剡x取內(nèi)、外接法連接電路并能進(jìn)行測(cè)量。實(shí)驗(yàn)任務(wù)明確、具體，且具有一定柔性和可拓展性，充分考慮了學(xué)生的學(xué)習(xí)上的差異，充分體現(xiàn)了個(gè)性化培養(yǎng)的要求。2．4評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)設(shè)置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和具體的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心制定了該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)生可以結(jié)合評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)的要求明確實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)考核項(xiàng)目，學(xué)生可以針對(duì)性地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備和實(shí)驗(yàn)操作。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)的制定能夠規(guī)范學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作，又調(diào)動(dòng)了學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的主動(dòng)性和積極性。

3規(guī)范的實(shí)驗(yàn)過(guò)程考核

在實(shí)驗(yàn)測(cè)量過(guò)程中，明確實(shí)驗(yàn)測(cè)量任務(wù)(半偏法測(cè)量電流表\電壓表的內(nèi)阻、伏安法測(cè)量三個(gè)線性電阻)，學(xué)生能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)自主學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)原理、正確的實(shí)驗(yàn)儀器使用與調(diào)節(jié)，能夠短時(shí)間進(jìn)行正確的電路連接和調(diào)試后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量;教師可以主要評(píng)價(jià)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中的規(guī)范性、實(shí)驗(yàn)儀器的調(diào)節(jié)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲得與記錄、壞數(shù)據(jù)的剔除、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中異常現(xiàn)象及解決對(duì)策和實(shí)驗(yàn)過(guò)程中與學(xué)生交流等方面。學(xué)生完成伏安法測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的圖形化處理，內(nèi)、外接法實(shí)驗(yàn)結(jié)果、不確定度的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的評(píng)價(jià)，再進(jìn)一步完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的擬合和相關(guān)系數(shù)的計(jì)算以及對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)資源等的建議和意見(jiàn)等。撰寫(xiě)科學(xué)、規(guī)范的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

4交互的實(shí)驗(yàn)結(jié)果評(píng)價(jià)

結(jié)合實(shí)驗(yàn)過(guò)程評(píng)價(jià)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，充分考核學(xué)生實(shí)驗(yàn)任務(wù)是否明確，實(shí)驗(yàn)原理掌握，實(shí)驗(yàn)儀器正確使用與調(diào)節(jié)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察與思考，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中異常問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)與解決方法;考察學(xué)生與教師主動(dòng)交流與獨(dú)立思考、實(shí)驗(yàn)任務(wù)明確、實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范等。自主學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)加強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)過(guò)程中基于問(wèn)題導(dǎo)向的師生交流與討論，深入了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析與評(píng)價(jià)，獲得對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的較廣泛、深入的建議和意見(jiàn)，包括對(duì)實(shí)驗(yàn)教師的指導(dǎo)、與實(shí)驗(yàn)教師的交流與討論，對(duì)實(shí)驗(yàn)教師在實(shí)驗(yàn)過(guò)程的評(píng)價(jià)，對(duì)實(shí)驗(yàn)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)的反饋意見(jiàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)的評(píng)語(yǔ)以及反饋意見(jiàn)等，對(duì)具有創(chuàng)新內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)報(bào)告的展示的示范作用等，營(yíng)造良好的實(shí)驗(yàn)自主學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)研究的濃郁氛圍，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果和質(zhì)量等。

5拓展的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容

在完成伏安法內(nèi)、外接法測(cè)量電阻的基礎(chǔ)上，可以嘗試拓展如下的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:1．測(cè)量方法的拓展———電橋法測(cè)量電阻和補(bǔ)償法測(cè)量電阻;2．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的拓展———伏安法測(cè)量非線性電阻(傳感器測(cè)量等)，光電二極管———非線性元件的伏安特性測(cè)量;3．使用繪圖軟件Origin、MATLAB制圖，利用最小二乘法實(shí)現(xiàn)曲線擬合成直線的處理方法;4．開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)———電流表/電壓表的改裝與校準(zhǔn)等。

6創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽活動(dòng)

結(jié)合每年的校內(nèi)、省內(nèi)大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽的開(kāi)展，積極主動(dòng)開(kāi)展適合于物理實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽的內(nèi)容和題目，如利用電橋法測(cè)量熱敏電阻隨溫度的變化關(guān)系，獲得熱敏電阻與溫度的曲線規(guī)律，確定在不同的溫度下的溫度系數(shù);也可以利用應(yīng)力傳感器在不同的壓力下電阻不同的特點(diǎn)測(cè)量質(zhì)量等。在提高學(xué)生的設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能力的同時(shí)，也積極改進(jìn)部分物理實(shí)驗(yàn)儀器的部分功能，豐富實(shí)驗(yàn)儀器等，增進(jìn)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。7結(jié)論伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)，確立了以“學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，充分體現(xiàn)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中的主體地位和教師的主導(dǎo)作用;微課、視頻等教學(xué)手段與突出學(xué)生親身體驗(yàn)的教學(xué)方法相結(jié)合，采用問(wèn)題導(dǎo)向的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)方式，注重實(shí)驗(yàn)過(guò)程的評(píng)價(jià)進(jìn)一步調(diào)動(dòng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性和主體的參與性，形成了濃郁的實(shí)驗(yàn)教學(xué)氛圍，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

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作者:敬曉丹 李久會(huì) 王文新 邱忠媛 張?jiān)浦?袁 泉 李 義 單位:遼寧工業(yè)大學(xué)