大學歷史論文范文

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第1篇

一、利用大學物理實驗培養學生創新能力

實驗教學本身就是一種思想的嘗試與探索，其主要目的是了解事物的本質和規律，并在此基礎上，進行不斷的創新。由此可見，大學物理實驗對提升學生的創新意識和能力具有重要意義。

（一）學生發散思維的培養

發散思維是創新思維的核心部分，解決問題的過程是發散——集合——發散的循環過程。大學物理實驗教學是一種基于創新思維框架下的由發散到集合，再由集合到發散的循環過程，通過培養學生的發散思維，從而達到培養學生創新能力的目的。例如：學生在進行固體密度的測量實驗時，就要考慮到該固體是否規則，在液體中的懸浮狀況，是否溶于液體等，因此，在多種可能的情況下，學生就要探索不同的實驗方法，調動發散思維，從而實現掌握知識，提升自身的創新思維能力。

(二)實驗過程是學生發散思維的訓練過程

物理實驗是圍繞一個既定的問題開展的，學生需要調動自身的多種思維能力，運用各種思維方法，例如：綜合、分析等，只有這樣，才能真正的實現實驗目的。在這個過程中，學生的邏輯思維得到了訓練。例如：在進行“偏振現象”研究實驗時，要求學生設計出各種光路，使之產生不同的偏振光，進而觀察不同條件下的實驗現象，并進行相互對比。實驗前，學生要根據自身掌握的知識，進行科學的假設，做好實驗設計；實驗過程中，一步步進行驗證。類似的實驗探究活動能夠幫助學生有效的將邏輯思維融入其中，并提升學生的科學探究能力和創新思維能力。

（三）學生在物理實驗中提出質疑，進而提升批判思維能力

傳統的“一言堂”很大程度上抹殺了學生的批判思維能力，新課改中明確提出，要積極培養學生的創新能力，而批判思維的形成，恰恰是創新能力培養的關鍵環節。因此，教師在實驗教學過程中，理應鼓勵學生提出質疑，并帶著質疑在實驗中加以批判、驗證。例如在進行鈉光燈波長測量時，有些學生發現測量值與理論值不相符，在深入研究后，發現鈉光是由雙黃線構成的，即兩種波長的混合值，并受到實驗環境的影響。學生在物理實驗中提出質疑，進而提升了批判思維能力。

（四）學生在物理現象分析過程中形成直覺思維能力

很多物理實驗現象需要認真觀察才能捕捉到，因此物理實驗不僅要求學生掌握好時間，具備邏輯推理能力，還要具備一定的分析預見能力。例如伽利略首先直覺地判斷“重物先落地”是錯誤的，然后通過一次次的實驗，得出物體的落地速度不因重量而改變的結論，了亞里士多德“重物先落地”的說法。

二、大學物理實驗教學存在的主要問題

(一)教學設備單一，實驗儀器高度集成，學生的動手能力受到制約

物理實驗儀器的技術含量越來越高，實驗儀器高度集成，很多實驗步驟都無需學生動手，這樣會使學生的動手機會越來越少，動手能力提升緩慢。機械的實驗操作，也很難讓學生對各種實驗原理和設計方法有所了解，更別說創新了。

(二)教學內容陳舊，內容較多

目前物理實驗教學內容多是以驗證性實驗為主，而培養學生創新思維的綜合性、設計性實驗相對較少，并且在實驗教材中，對實驗的原理、方法甚至實驗數據的處理方案都一一列出，學生做實驗的任務就是機械操作，并得出已經知道的實驗結果。這樣的實驗，對于學生鞏固所學知識有很大幫助，但對分析能力、設計能力、創新能力的培養卻是意義不大，甚至會使學生養成懶惰、不善于動腦的習慣。

(三)教學模式落后

一直以來，物理實驗的教學模式多是沿襲傳統教學模式。學生被動接受教師“無微不至”的講解，然后按部就班地順利完成實驗。看似一片“和諧景象”，但是真正的教學目的卻沒有達到。隨著教學改革的不斷推進，這種教學模式已經顯得落后。

(四)實驗教學過程限制頗多

由于實驗教科書的指導相當詳細，教師只要監督學生一步步完成實驗即可，因此在實驗教學過程中，教師僅起到了“監工”的作用，而教師的引導作用卻無從體現，學生也無法發揮創新能力，甚至還受到教師的諸多束縛，例如：當提出異議時，教師會認為學生不聽話(書中已經寫得清清楚楚，偏要提出不同意見)，并認為是故意找茬。另外，由于實驗課時較少，教師力爭在有限的時間內完成大量的實驗教學工作，也有意壓縮學生探究、驗證質疑的時間，從而導致學生的實驗效果看似顯著，實則問題頗多。

（五）實驗室缺乏創新環境

高校的實驗室往往定時開放，并且很多實驗內容也未能面向全體學生(主要指本科生)。學生的很多創新思想不是因缺少實驗儀器，就是因儀器使用受限而被扼殺在搖籃里。另外，實驗室在師資力量上，也存在嚴重不足，很多教師多年都未獲得過繼續深造的機會，自身的專業知識和教學理念仍停留在多年前。這樣培養學生的創新能力便很難達到良好的效果。

三、大學物理實驗教學改革

(一)改革實驗課程體系，培養學生創新思維

能力根據物理實驗自身的研究方法和規律，建立從易到難、由單一到綜合，循序漸進、逐步提高的大學物理實驗課程教學體系。在大學物理實驗課程教學體系中，重視實驗選修課的設置，滿足人才培養的需要，給學生創設創新活動的空間。增加設計性、綜合性實驗的比例。鼓勵學生靈活運用分析、歸納、判斷等思維方法，在頭腦中形成直覺和想象，構思實驗方案,培養學生創新思維能力。

(二)開放物理教學實驗室，提高實驗經費投入

實驗室要面向全體學生開放，時間也不局限于上課期間。從設備的安全及使用效率考慮，可指定專門教師指導和管理，但不能扼殺學生實驗的積極性。學生如需動用貴重儀器，可征得管理教師同意后進行。隨著物理實驗要求的提高，高校應加大物理實驗經費的投入，并做到專款專用，同時還要預留出更新設備的資金。另外，高校還應該注意儀器設備的科學使用，提高設備的使用效率，尤其是一些大型儀器設備。

(三)更新理念，增強創新意識

創新不是一時的憑空捏造，而是要具備創新意識和相關的知識儲備。由于教師在培養學生的創新意識方面起著引領作用，因此作為教師，首先應具備創新教育的理念，并應用到教學中去，才能正確引導學生創新學習；其次應加強創新知識的學習，具備精深的專業知識和寬泛的綜合知識，掌握社會文化、科技發展的新動向，注重對新理論、新技術和新信息的了解，并將這些知識融入到大學物理實驗教學中去，才能引導學生把知識學活，有效地培養學生的創新能力。

(四)注重培養學生實驗方法，促進學生創新潛力的發揮

要將科學發展史貫穿于大學物理實驗教學中，注重科學思想發展史的教育。例如：在電磁感應實驗中，介紹法拉第在仔細分析電流的磁效應基礎上，認為電流既然能產生磁場，反過來磁場也應該能產生電流，因此提出了磁能生電的假說。盡管在實驗中經歷了無數次的失敗，但他信念堅定，最終發現了電磁感應現象，讓學生感受科學探索的艱辛歷程，把學生融入到科學家的思維情境和發明創造的氛圍中，促使學生將自身的學習和人類社會的發展有機結合起來，更加積極主動地吸收人類社會的先進思想。同時科學家的創新思維方法又可以從方法論上指導學生的學習，使學生主動地從不同視角創造性地思考問題，從而有利于培養學生的創新意識，挖掘學生的創新潛力，提高學生的創新能力。

(五)利用信息技術，開拓創新思維空間

第2篇

該實驗所要到達的目的概括起來主要有5點：1）讓學生觀測樂音間的差異以及與噪音的本質差異；2）研究樂音間（頻率或周期）的關系；3）探究樂音悅耳和諧的原理；4）感受古人之偉大（體驗“三分損益”制管樂器，體驗“十二平均率”）；5）讓學生學會示波器的使用，了解虛擬儀器的應用．

聲音是一種機械振動，它是一種可在特定媒介中傳播的機械波．而樂音是一種有別于噪音的特殊聲音，它經常是悅耳的，當然可作為一種信號被感知．它可發自一個腔體，這個腔體可以是動物的喉嚨，也可以來自樂器，如管樂或弦樂器等．

要讓學生看到不同聲音的差別，包括不同樂器發出樂音的音色差異，了解樂音悅耳的原理，理解其組合在一起的和諧原理．感受分辨這些信息，需要借助聲音探測器（如麥克）以及顯示裝置（如示波器）等．因此這個實驗的核心目的之一就是讓學生了解示波器的功能并有機會接觸虛擬儀器．但僅僅了解示波器等裝置是不夠的，其目的之二是借助示波器通過觀察和測量了解樂音和噪音的差異，了解樂音的構成要素，如響度、音色、音調高低、時長與觀測聲音信號的強度、波形、周期和頻率與持續時間等量的對應性．目的三是研究不同樂音之間的關系．比如一個有八度差異的高低不同的同一個音的頻率關系，如Do和高音Do，研究一個八度各音階的頻率關系．目的四是在時域分析之外引入頻域（頻譜）分析的概念，探究樂音悅耳的原理，以及多個特定樂音組合（如和弦）讓人感到和諧動聽的原因．最后讓學生了解“三分損益”方法來制作發音排簫，以及驗證“十二平均率”，進而讓學生了解音樂與數學的科學關系，體會中國古人對世界音樂文明做出的了不起的貢獻，以期增加學生們興致及民族自豪感和自信心，這是相當重要的．

2大學文科實驗儀器與裝置

實驗硬件將由發聲部分、接收部分、顯示分析部分組成．發聲部分可以是真實樂器（笛簫、小提琴、二胡等），也可以是電子琴（可以模仿若干種類的音色）；還可以是自制發音腔管，其腔長可調控，如用試管注以不同水位吹響可發出音響，還可以是軟管；可以是自制的帶移動琴碼的單弦琴，其弦可調控松緊控制發聲頻率．可用聲頻信號發生器將信號經功放后由音箱放出，信號可直接接入后續的接收單元，以顯示與分析信號的特性．在接收部分，發出的聲音可由麥克接收轉變成電信號，可考慮使用計算機用的微型麥克接入帶聲卡的計算機．

顯示和分析部分的功能可由示波器或計算機來實現．樂音信號可在時域和頻域被展示出來，即可以得到如波形、強度、主周期或頻率的時域信息，也可以得到頻譜成分強弱分布的頻域信息．用計算機編制的特殊界面，如LabVIEW界面（其實例見圖1），可實現樂音的顯示與分析．我們可以分析錄制的波形文件，也可以直接分析采樣接收即時的聲音信號．總之實驗需要樂器、模擬電子琴、琴弦、腔管、聲頻信號發生器、耳麥、有源音箱、示波器、計算機（配有聲卡和LabVIEW軟件）等硬件設備即可開設該課程．過去書本中枯燥的示波器的應用實驗被巧妙地融到該實驗之中［3］，同時先進的計算機虛擬儀器技術（用LabVIEW實現）也被學生接觸到了．事實上學生在實驗中不會再感到枯燥乏味了．

3實驗內容

在教學課件的設計中，不同以往先給出原理，再列出實驗步驟，給出實驗要求和問題討論等講義寫法，為了讓學生感興趣主動思考并查閱知識，在指導書上先預設了若干個引子，之后才提出了一些問題供學生思考，并在適當的位置給出提示和知識點講解，或者先提出適當開放的問題鼓勵學生預習時上網預先查詢，或上課時利用實驗室開放的Wifi環境即時上網，以期讓學生養成了主動查閱知識掌握原理的好習慣，而不是被動地被灌輸知識．

在指導材料的引子中談到了“音樂之神奇”［4］：“提起音樂，大家都會感受到它的無窮魅力．有人說‘音樂是一種美妙的宇宙語言’，它能描述出世間萬物傳達出萬種情感，它很容易讓你‘感染’上喜怒悲傷，緊張和放松，讓你體會到雄偉與悲壯，感受到纏綿和無奈，甜美和苦澀；‘它是一只神奇的魔筆’，它能給你以形象，描繪出一個場景，展示出一幅畫卷，讓你‘看到’事物美與丑，剛與柔，它能展示出氣勢的恢弘與凄涼，讓你感受陽光的明媚以及黑暗的陰森和恐怖．它讓人徘徊在夢幻與現實之間，可給人以壓抑、或者引起亢奮、亦或是緊張感，它也會給人以無盡的向上力量……．音樂是個樂音的集合體，它發自不同樂器和我們喉嚨，不同高低、不同強弱、不同時長的樂音按著一定順序如詩一般的流淌．有時它可以是涓涓溪流，有時它可以是奔騰怒吼的大江．那音樂的魅力到底來自何處？……”．我們相信這樣就敘述就比較適于引導學生以自然的非生硬有文彩的方式接觸實驗專題．在小知識點提示里，我們談到了畢達哥拉斯，談到了數學與音樂的和諧，談到了信號的頻譜理論，談到傅里葉和亥姆霍茲在物理學和生物醫學方面對音樂的貢獻［5－6］，談到了中國古人在音樂方面對世界文明的偉大貢獻，談到了“五度相生律”和“十二平均律”，談到了《管子》和《呂氏春秋》中記載過的用“三分損益法”來生樂音制蕭事情，我們也給出了特定音調的一個八度音程內各個音符的頻率定義，進而為后續學生測量樂器發出音響的音準和比較各音的關系埋下伏筆．如談及中國古代的“三分損益法”發明：“中國春秋戰國時期的《管子》、《呂氏春秋》記載過古人研究過如何用此法制備竹管樂器［4，7］．他們以一根長約8寸的發音竹管為標準，記為‘黃鐘’音（相當于Do），再截取長約為其2／3（長約5．2寸）的另一竹管，可以吹出另一個高五度的音，記為‘林鐘’（相當于Sol），再將這5．2寸的竹管接上其1／3對應長度約7寸的竹管吹響可以得到比‘林鐘’低四度‘太簇’音（相當于Re），如此循環操作，做1／3比例的‘損’和‘益’，便可以得到在一個八度內幾乎所有樂音（Do，Re，Mi，Fa，……）”．上課時給出“三分損益法”示意圖，從中可讓學生總結出各個音的近小整數比關系，因為學生知道管長決定樂音頻率的道理．從而引起學生對多樂音組合（如和弦）和諧動聽的理解或猜想，并為指導學生后續自制排簫奠定原理基礎

4大學文科教學過程控制

教學過程控制先學會示波器的使用，如通過了解已知頻率的周期信號如何在示波器上正確顯示的過程，讓學生學會如何使信號穩定，并能得到如信號幅度、周期，進而得到頻率等信息，并和信號源顯示的信息（或已選好的頻率值）對照，以期增加學生的自信心．讓學生觀察由樂器產生的樂音信號在示波器上的形態，首先了解到了樂音的（準）周期性，讓學生看到不同樂器音色在波形上體現出的差別，讓學生看到樂音的長短和時間上的穩定對顯示難易的差別．學生很容易分辨出管樂（如長笛）與弦樂（如小提琴）的樂音信號波形的持續穩定性，以及鍵盤樂器（如鋼琴）的聲音的脈沖特性，同時看到了各種樂器波形（偏離正弦波）的非對稱性或不規則性，進而適時引出頻譜成分的概念．研究較單純的（單一頻率低的正弦波）聲波（純音）構成的一個八度音階Do，Re，Me，Fa，Sol，La，Ti，Do（如C調的1，2，3，4，5，6，7，1·）的頻率關系，可直接利用顯示波形來得到周期和頻率信息，總結出其間的小整數比關系，尤其是高低不同的同一音的頻率關系，進而修正音階頻率等間隔的錯誤印象．也可以利用合成出來的李薩如圖形將所研究樂音信號與已知信號源信號比較得出頻率關系．針對管腔發音的結構，如可吹響的試管或豎笛，研究樂音的組成，讓學生看到它實際是由一套純音（單一頻率正弦波）按比例組合而成的，一般被稱之為主音（principal　tone）與泛音（overtone）的組合，又被稱為與倍頻音（multiplied　tones）或諧音（harmonic　tones）的組合，了解主音和泛音之間的頻率成倍關系，進而理解為何越“純凈”的音越好聽的道理．也引申出傅里葉頻譜分析與合成的原理，以及了解亥姆霍茲是怎樣通過研究樂音的成分與相互作用開創性地研究樂音對人類生理與心理施加影響的．可讓學生先用注水的方式得到有不同空氣柱高度的試管，然后吹出八度音階，分別比較其（主音）間的頻率關系．適時引出自行設計的適宜頻域分析的Lab－VIEW界面，對發出的聲音觀察頻域上的頻譜特征．可故意制造噪音，觀察其頻譜形態，然后可用試管發聲比較前后信號的頻譜變化，進而佐證為何純音好聽的說法．再觀察單弦拉動和吹試管所發聲音的頻譜特點，進而總結出倍頻關系，從而聯想到固定長度的腔或弦共振時可支持多種可能頻率波的駐波的物理原理解釋．可讓學生由塑料吸管制作發音簧片，研究其前端預留長度與可吹出音的高低關系；可研究笛子或簫的孔的排布位置，以及放開和按住哪些孔組合對發出聲音高與低的影響；可研究和弦和諧原理，如Do，Me，Sol構成的大三和弦的和諧道理，讓學生發現其單獨各個音倍頻之間周期性重疊的關系；由Do，Me和Re，Ti　4個音彈奏樂段，讓學生感受貝多芬“命運交響曲”引起的從快樂到壓抑的情緒產生的原理．

5教學效果與學生反饋

事實證明，此次教改是成功的，學生熱情高漲，爭搶著選擇上“樂音研究”實驗，甚至不顧有否成績也要旁聽．教學效果極好，學生受益頗多．從抽取的部分學生反饋意見中也能看到這些．

有學生在報告后寫到：“我以前聽音樂，只是出于對音樂的那種動人的感覺，并未意識到其背后與頻率的關系，雖然小的時候，也會用藥瓶子加些水吹出一些簡單的音，但并未深入地了解過背后所蘊藏的科學原理．和諧之音其實就是在人耳可聽到的范圍內，幾個單音的公共頻率越多，那聲音就更和諧．而噪音則是由太多頻率不同的音，尤其是相位無規律的音合起來的音，這樣無規律的組合使聲音變得噪．音階也是如此，音調的高度與頻率跨度的關系，仿佛是種巧合卻又是種必然，讓人越發地感到科學的神秘力量和魅力．我們可以利用頻率不同的單音，制造出更美妙的和弦，這一藝術與科學的結合是如此神奇，而又如此美妙……”

另一位學生寫到：“今天我‘看見了’樂音！我一直很喜歡音樂，初中的時候也了解了樂音的本質是機械波，可它是書本上的知識，沒有親手實踐過，這次實驗對我的沖擊很大．第一次使用示波器（以前只見過插圖），在老師的指導下我看到了一列列的正弦波，它們就是能陶冶情操的音樂呀！和信號源的組合，我看到了一個個的李薩如圖形在顯示屏上變化，十分有趣．老師還以“命運交響曲”為例講了和弦伴音的秘密，我聽得很入神．不僅老師講，我還親自實踐自己造琴，在同學的幫助下我完成了對琴的測量，很有成就感．發現實驗原來也可以這樣做，好奇什么就做什么，不懂什么就自己探索，十分開放、引人探索，只是一節課時間太短，關于樂音也只是了解了初步，音樂不僅是音樂，還是物理，還是數學，音樂的美使我看到了數理的美……”．

6結束語

第3篇

物理實驗不同于一般的科研，尤其是大學的物理實驗需要學生自己進行實驗的操作，得出數據，進行數據的處理，寫出實驗報告。學生進行物理實驗鍛煉的是操作實踐能力，如果完全利用計算機進行操作無疑會降低學生的動手能力，所以計算機應該作為輔助手段，或者是發揮其在物理實驗中的特殊作用。

2多媒體技術在大學物理實驗中的應用

物理實驗的計算機應用其一就是利用多媒體技術進行物理實驗的教學。隨著科學技術的高速發展，傳統物理實驗的教學已經無法適應現代社會的發展，勢必要求改變物理實驗的教學方法，而計算機尤其是多媒體技術的應用滿足了現在物理實驗的要求。

2.1利用多媒體技術進行教學

大學物理學承擔著培養新型人才的重任。物理實驗涉及面比較廣，但是實驗課時間有限，所以傳統的物理實驗往往無法讓學生充分的學習和操作，老師的講解也是“填鴨式”，完全按照課本的操作步驟讓學習進修操作，得到的數據往往也是根據課本上的公式得出的。而對媒體技術的引入，能夠讓教師獲得最先進、最前沿的物理實驗知識，讓學生的視野開闊，動手意愿更強，培養學生的創新意識和創新思維。能夠豐富實驗教材，方便學生進行學習，客服傳統物理實驗教學的弊端。利用多媒體技術制作物理實驗教學的課件，能夠大大提高教學效果。物理實驗的操作過程往往不具體，有些抽象描述如果利用傳統的教學模式無法直觀的表達給學生，而多媒體技術能夠利用計算機的模擬技術，將一些抽象的描述具體化為圖像、表格等，讓學生能夠直觀了解物理實驗的信息。比如大學物理實驗當中的“霍爾效應”中平衡態的建立過程，就需要利用多媒體技術，將實驗中本來瞬間完成的動作放慢，讓學生仔細的進行觀察和理解。多媒體技術能夠使用計算機技術當中的PowerPoint，Flash等制作物理實驗課件，先讓學生近距離、科學的接觸物理實驗，能夠掌握模擬實驗的基本步驟，這樣在進行具體的物理實驗過程當中就會得心應手，更好的鞏固已經學習的理論知識。教師還可以利用網絡將已經制作好的課件上傳到網上，方便學生自行學習。

2.2利用多媒體技術進行教學管理

物理實驗過程中，由于實驗室的設備有限，所以一般上物理實驗課都需要老師進行學生的登記，進行學生成績的考察和記錄。這些工作通常比較繁瑣，浪費時間和精力。而多媒體技術的應用能夠方便老師利用計算機技術進行學生登記。學生還可以利用計算機技術在網上提前進行選課。多媒體技術在教學管理上的應用應該側重對管理系統軟件的開發，按照物理實驗的特殊教學管理模式開發相適應的系統軟件。

3計算機仿真實驗在物理實驗中的應用

隨著仿真技術的快速發展，計算機仿真實驗也隨之出現了。所謂的計算機仿真實驗就是虛擬實驗環境，能夠節約實驗室資源的利用和消耗，是利用現代科技的典型。

3.1計算機仿真技術在物理實驗中的作用

目前計算機仿真技術應用于物理實驗當中，大多數高校學生都稱仿真物理實驗儀器具有較高的仿真度、圖像和文字一起能夠增強學習的樂趣。其中，調節仿真儀器可以模擬真實的操作儀器，從而減少對真實儀器的損害，而且學生出現錯誤時候，能夠智能的提供幫助。再次，仿真實驗系統是利用計算機技術進行的，所以能夠在網絡上進行傳播，實現資源的共享。

3.2仿真實驗在物理實驗中應用的現狀

3.2.1仿真實驗在我國的產生和優勢

我國對物理實驗中的仿真實驗起步比西方發達國家晚，但是后來者居上，我國也開發了一些非常好的仿真軟件，主要集中于一些技術較先進的單位，比如中國科技大學物理實驗中的仿真實驗，為物理實驗的教學模式提供了新的借鑒，該仿真實驗主要是充分發揮了計算機的功效，將教學內容和學習者的操作融為一體，方便了一些沒有接觸過實驗的學生進行仿真模擬，對操作儀器和操作過程有了更加直觀的認識。仿真實驗在大學物理實驗中有很多優勢，第一，仿真儀器可以進行拆卸，從而更好地對儀器進行觀察，讓學生和老師對儀器有更進一步的了解和認識。第二，可以隨意產生實驗中待定的物理量，從而適應不同的學習階段要求，滿足不同學生的學習需求。第三，能夠模擬實驗的誤差，從而對實驗的質量進行綜合的評價。第四，將學生所做的物理實驗得出的數據進行存儲，方便學生進行查閱，方便分析資料。

3.2.2仿真實驗的具體案例

某大學的物理實驗面臨著資源不充足和設備不先進的局限，為了滿足更多學生的需求，為了方便教師對物理實驗的學生報告進行更準確的核實，該校利用計算機仿真技術開發了新的物理實驗網絡教學管理系統，這個系統的基礎就是利用互聯網而產生的。整個系統的設置采用了教學大綱的實驗模式，包括實驗儀器、實驗原理等很多模塊，主要分為基本模塊和附加模塊。

4總結