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楊氏模量的測定范文1
關鍵詞:楊氏模量 單縫衍射 條紋寬度變化
1 概述
金屬的楊氏模量測定是大學物理實驗課程中的一個重要實驗。測量楊氏模量有很多的方法,通常采用光杠桿法測量微小伸長量、邁克爾孫干涉儀法、光電傳感器法等。光衍射法測微小長度作為測量長度的精密儀器在實驗中得到了廣泛的應用。本文采用瑯禾費衍射測細絲直徑,根據拉力作用下細絲伸長量與直徑的變化關系計算出金屬絲的伸長量,算出楊氏模量。
2 實驗原理及裝置
2.1 實驗原理:拉伸法測量金屬絲的楊氏模量的關鍵是如何準確測量金屬絲在拉力的作用下的微小伸長量(百分之幾毫米)。利用光的衍射原理,通過測量衍射條紋寬度的變化,從而確定金屬絲的伸長量。
3 實驗方法及測量結果
3.1 實驗步驟。①按上圖放置儀器。使光屏盡量遠離金屬絲,本實驗直接以實驗室墻壁為屏,保證是夫瑯禾費衍射,且衍射條紋較寬。②調節儀器:a調節楊氏模量儀底腳螺絲使支架鉛直,并使金屬絲下端的小圓柱與鉗形平臺無摩擦的上下自由移動,旋轉金屬絲上端夾具,使圓柱兩側刻槽對準鉗形平臺兩側的小螺絲(限制圓柱轉動);同時為減小摩擦,使兩側旋轉螺絲對稱的旋入刻槽中。b打開激光預熱30分鐘,調節激光垂直入射到金屬絲上,直至屏上觀察到清晰的衍射條紋。③描點:為使砝碼托盤平穩,先加1塊砝碼(質量為200g)使金屬絲伸直,再逐次加入400g砝碼。其余裝置部分不動,在屏上貼上坐標紙,用筆描出各衍射條紋的邊緣部分。④測量:取下坐標紙,用讀數顯微鏡(精度為0.01mm)測出條紋寬度并將兩對應讀數ΔxX與ΔxX+1填入表格。⑤用外徑千分尺(精度為0.01mm)測金屬絲(細鋼絲)直徑(不同位置測量)。
3.2 測量數據及結果
4 注意事項與結果討論
4.1 每次測量距離中央主極大條紋旁邊相同級數的條紋。實驗證明:金屬絲直徑越小,每次施加拉力(不超過最大承受力)越大,實驗誤差越小,此方法才適用。
4.2 由測量結果看出,由于受千分尺等測量儀器精度、衍射條紋清晰度、實驗細絲直徑形變量小等因素的影響,此種方法與直接用CCD、光桿干測微小伸長量比較有一定的誤差,此種方法有些粗糙。但測量原理簡單,方法直觀,在注意事項下測量誤差達到6.5%。
參考文獻:
[1]姬忠濤.用激光測量金屬絲楊氏模量的實驗研究[J].曲靖師范學院學報,2008,27(6):49-52.
楊氏模量的測定范文2
關鍵詞:楊氏模量測量 激光 光柵衍射
New design on elastic modulus measuring apparatus
Hou Chunlai, Chen Zijian, Dong Junjun
University of science and technology Beijing, Beijing, 100083, China
Abstract: Aiming at the accuracy measuring problem during the experiment of elastic modulus in lab, the elastic modulus measuring apparatus was redesigned. Laser light was used in the measuring process creatively, which bring accuracy and practicability to the measuring result, take qualitative change to the experiment.
Key words: elastic modulus; laser light; grating
1 研究意義
在物理實驗中,改進實驗儀器可以使實驗節約大量的人力和財力。在測量楊氏模量的實驗中,對儀器的調節花費了大量時間,給實驗者得出實驗數據帶來很多麻煩,同時部分數據的測量也存在誤差,有待改進。但實驗中所涉及的部分實驗思想卻又是精髓,故我們在保留原實驗思想的前提下,對實驗儀器進行了改進。我們從實驗原理和實踐經驗的總結中發現,有以下兩點需要改進:(1)儀器調節過程復雜為實驗者帶來不便。在傳統儀器的調節過程中,需要兩名實驗者同時調整反射鏡面角度和望遠鏡筒,使得刻度尺上的讀數通過反射鏡后能通過望遠鏡被觀察到,但由于彈性模量儀和光杠桿距離相對較大,望遠鏡視野較小,反射鏡面積過小等因素,使這一步驟的調節需要花費很多時間,影響實驗效率。(2)實驗中一個很重要的數據是光杠桿M上的反射鏡到尺的距離D,用傳統儀器來測量距離D時,受儀器限制只能采用皮尺測量,數據起始點和終點無法精確定位,實驗室中往往選擇用皮尺測量地面距離來代替實際距離,使系統誤差過大。
2 儀器設計方案
針對傳統儀器的上述缺點,我們對光杠桿部分進行了改進,改進后測量儀光杠桿部分的概念圖和傳統光杠桿對比圖如圖1和圖2所示。
圖1 楊氏模量測試儀光杠桿部分改進后概念圖
圖2 傳統光杠桿圖
2.1 光杠桿的改進設計
傳統光杠桿分為三個支腳和一個反射鏡,新設計中將三個支腳的設計保留,而將反射鏡用一只激光器替換,這樣原實驗原理中,反光鏡的反射線就被替換為激光射線。實驗開始后當光杠桿支腳a高度發生變化,光杠桿發生θ角變化,與此同時激光器的光線也發生θ角改變,同樣可以將微小形變放大并計算出來。
由于光杠桿的改變,激光射線可以直接照射到米尺上,不需要用望遠鏡捕捉,可將望遠鏡直接撤去。這樣,當光杠桿發生角度變化時,照射在米尺上同一光電的位置將發生變化,通過讀取點照射在米尺上的刻度,從而計算出X-X0的數值。
此設計可以省略傳統儀器中反光鏡和望遠鏡的組合,在實驗前減少調整時間,在實驗過程中,讀數更加方便。
2.2 提高距離D的精度
傳統實驗中光杠桿反光鏡與望遠鏡之間的距離D測量誤差較大,為了提高其精度,我們選擇新的原理來測量。
在激光器的前端放置一枚光柵,激光光線通過光柵時發生衍射,在右側的刻度尺上形成衍射條紋。根據光柵原理:
(a+b)(sinθ±sinφ)=kλ
式中a+b為光柵常數,θ為光入射方向與光柵平面法線之間的夾角,k為明條紋光譜級數,λ為波長。
當入射光線與光柵平面法線垂直時,即θ=0時,我們測量在刻度尺上第一級條紋(k=1)與第零級條紋之間的距離,光柵片到刻度尺之間的距離D,三者可列關系式為:
l1÷D=tanφ
光柵原理化簡為:
(a+b)sinφ=λ
根據以上兩式即可測得D值。
顯然,通過這種方法測量的D值是通過光柵原理計算所得的,計算D時所需的數據光柵常數a+b,波長λ和一級條紋與零級條紋距離這三個數據的精確度都可以得到保證,有效地解決了傳統實驗中此數據的誤差問題。
2.3 實驗儀改進后的實驗步驟簡述
(1)實驗開始后,用激光器代替光杠桿放置在固定平臺上,打開激光器,調整儀器使激光光線與刻度平盤大致保持垂直,調整刻度平盤的位置,使激光器的第零級衍射光線直射到刻度平盤的基準刻度線上。
(2)測量上下一級衍射光線之間的距離L1,已知光柵,通過衍射原理按照上述步驟可以計算出激光器發射出口與刻度平盤之間的距離D。
(3)增加砝碼,鋼絲發生微小形變,激光器同時發生偏轉,記錄此時刻度,計算出光點的偏移量X-X0的數值。
(4)設激光器光杠桿前后支腳間垂直距離為l,光杠桿長度變化為θ。因為θ很小,則:
θ≈tanθ=
設ΔL為實驗鋼絲長度變化量,則:
θ=
故:
ΔL=
測出l,即可算出鋼絲的微小形變ΔL。
(5)利用微小形變可計算出楊氏模量的大小。
3 實驗數據記錄
實驗中所需的儀器參數為:激光器射線波長λ為650 nm,光柵的光柵常量d為100 line/mm。
根據實驗步驟(2),首先測得L1=11.5 cm。利用衍射原理,計算出D=176.5 cm。
接下來,通過增加砝碼,測量ΔX(見表1)。
表1 鋼絲伸長與外力的關系
通過整理計算可得ΔX=0.35 cm。
同時,實驗測得光杠桿前后支腳間垂直距離為l=(7.60±0.05) cm,金屬絲上所加砝碼質量m=500 g,金屬絲的直徑d=(0.502±0.004) mm,金屬絲長度L=(92.70±0.05) cm。
根據步驟(4),計算可得ΔL=0.151 mm
最后,計算出E=3.036×1011N/m2。
4 結束語
實驗表明,利用光柵衍射原理對楊氏模量測量儀中光杠桿的改進,可以減少實驗前儀器調節的時間,為實驗者帶來便利;同時,在得出光杠桿與刻度尺距離這項數據時,利用理論計算代替傳統實驗中直接測量,也提升了精度;實驗的其他測量部分亦可保證實
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驗精度,不增加誤差。此儀器可替代傳統的楊氏模量儀進行材料楊氏模量的測量、切實可行,具有簡單、高效、快速等優點。
參考文獻
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楊氏模量的測定范文3
【關鍵詞】蘭新鐵路;瑞雷波法;檢測;壓實質量
1 工程概況
蘭新鐵路第二雙線又稱蘭新高鐵、蘭新客運專線,是中國一條興建中連接甘肅省蘭州市與新疆維吾爾自治區烏魯木齊市的高速鐵路,是鐵道部《中長期鐵路網規劃(2008年調整)》的重點項目。蘭新鐵路第二雙線從蘭州西站引出,經青海省西寧、甘肅省張掖、直抵新疆首府烏魯木齊,全長1776公里,新建蘭新鐵路第二雙線甘青段LXS-2-2標路基過渡段位于青海省民和縣境內。本次采用30%的頻率,瑞雷波法來檢測判別路基過渡段填料壓實質量。
2 檢測依據
多道瞬態面波勘察技術規程。
3 檢測儀器和設備
地震瑞雷面波作業使用吉林大學生產的Miniseis-24地震儀進行數據采集,設備管理號30011-06。該儀器具有以下特點:
1)具有24個或48個寬頻帶信號輸入通道,48道工作時最高采樣率高達25μs;
2)采用ΔΣ24位高精度高速模數轉換器和大容量存儲器;
3)高達 131dB的動態范圍;
4)最大采樣長度 32K字節/道的高性能技術指標;
5)運行WINDOWS系統下的采集軟件,支持各種地震勘探方法;采用全中文界面,具有操作界面友好。
地震面波法采用錘擊震源單邊激發,4 Hz檢波器,24道采集,采樣率0.20 ms,采樣點數3072,記錄長度614.4 ms,采用MASW多道面波法采集。
4 瑞雷波法檢測路基過渡段填料壓實質量的原理及方法
4.1 瑞雷波法檢測路基過渡段填料壓實質量的原理
在介質的彈性不連續面和介質表面,由于縱波和橫波的反射和疊加形成一種沿介質不連續面或沿介質表面傳播的波,這就是1885年由英國學者瑞雷提出來的面波的概念。
在均勻半無限空間中,瑞雷面波水平方向的位移U(Z)和垂直方向的位移W(Z)可由(1)式和(2)式表示:
U(Z)=-exp[-■(Z?N)]+■?exp[-■(Z?N)](1)
W(Z)=■exp[-■(Z?N)]-■exp[-■(Z?N)](2)
上式:
q■=N■-■
S■=N■-■,
N=■
ω為角速度(rad),L為波長; Z為深度(向下為正方向)。
設泊松比為δ,VR與VP、Vs之間有下列關系:
α■K■=■(3)
K■=■(4)
α■=■(5)
V■=■(6)
V■=■(7)
λ=■(8)
式中:
VP為縱波速度,VS為橫波速度,VR為瑞雷面波速度,ρ為密度,G為剪切模量,δ為泊松比,E為楊氏模量,λ為拉梅常數。
VP、VS都是與介質的泊松比、密度、楊氏模量、剪切模量等有關,同理,由(7)、(8)式可見瑞雷面波速度VR,也同VP、VS一樣,可由介質的泊松比、密度、楊氏模量等力學參數來確定。
由此可見,瞬態面波技術是基于瑞雷波運動學特征和動力學特征,利用它的頻散特性和傳波速度與巖土物理力學性質的相關性進行土層劃分、研究巖土的工程性質的一種物理勘探方法,可以解決諸多的巖土工程問題。面波測試原理如下圖1所示,面波在路基面傳播具有一個重要特征就是它的頻散特性,從理論上講,面波在單一均勻介質中傳播時,不會發生頻散,而當介質物性發生變化時,面波傳播會發生頻散,對應的頻散曲線會在相應地質情況發生變化的深度出現“之”字形拐曲甚至離散,也就是說,在非均勻介質中,不同頻率的瑞雷波其傳播速度是不同的。
圖1 瑞雷面波測試原理及采集示意圖
此外,面波淺層分辨率較高,且有別于折射或反射方法,不受各地層速度關系的影響,且野外場地要求不高,外業數據采集可操作性強,因此在評價密實度方面有著較大的優勢。
4.2 現場檢測測點布置
瑞雷面波數據采集嚴格按照《多道瞬態面波勘察技術規程》要求進行。偏移距,道間距設置合理,地震面波記錄同相軸清晰,頻率特征一致,炮檢距選取合理,檢查點對比分析滿足外業數據采集規范要求,現場測點布置示意圖如圖2所示。
圖2 地震面波觀測系統示意圖
4.3 瑞雷面波資料整理與解釋
瑞雷面波資料處理比較復雜,包括:
(1)回放野外采集記錄,對非正常道進行處理;
(2)數據格式轉換;
(3)按照測線對記錄進行組合,并建立觀測系統;
(4)對數據進行二維空間互相關計算(SPAC);
(5)按照共中心點(CMP)抽道集;
(6)對各個道集記錄進行τ-p變換,在F-V域拾取相速度曲線;
(7)按測線對頻散曲線初始化,非線性最小二乘法進行反演;
(8)求取實測面波波速VR,。
5 檢測結果評判原則
LXS-2-2標段的起訖里程為:DK71+175至DK104+066,正線長度為32.891km,其中路基2.278km,位于青海省民和縣境內。用30%的頻率檢測符合條件的過渡段,共計檢測1個過渡段,中心里程為DK101+990,是路隧過渡段,測點里程為DK101+990,測點數為3點,根據本工程現場實際情況,首先設定與過渡段連接處相臨近的路基段的填筑壓實質量是滿足設計要求的,在采用瑞雷波法檢測路基過渡段壓實質量時,采用相臨近的路基段的平均瑞雷波速VR0為參考來判定路基過渡段的填筑壓實質量,即用測定的路基過渡段的平均瑞雷波速 VR與臨近路基段的瑞雷波速VR0做比較來判斷,具體評判原則如下:
VR與VR0相接近,說明路基過渡段的填筑壓實質量與臨近路基段的填筑壓實質量相當;
VR大于VR0,說明路基過渡段填筑壓實質量高于臨近路基的填筑壓實質量;
VR小于VR0,說明路基過渡段填筑壓實質量低于臨近路基的填筑壓實質量。
6 結語
楊氏模量的測定范文4
關鍵詞:工程地質;勘察;原位測試
1 概述
現場原位測試就是在巖土層原來所處的位置基本保持的天然結構、天然含水量以及天然應力狀態下,測定巖土的工程力學性質指標[1]。
原位測試的優點是可以測定難于取得不擾動樣的有關工程力學性質;可避免取樣過程中應力釋放的影響;影響范圍大,代表性強。而其缺點是各種原位測試都有其獨特的適用條件;有些理論往往建立在統計經驗的關系上等。
2 目前常用的幾種原位測試方法
目前常用原位測試方法主要有:靜力載荷試驗(CPT);靜力觸探試驗(DPT);標準貫入試驗(SPT);十字板剪切試驗(VST);地基土動力特性試驗(波速測試)等[2]。選擇哪種現場原位測試試驗方法應根據建筑類型、巖土條件、設計要求、地區經驗和測試方法的適用性等因素綜合選用。
2.1 靜力載荷試驗(CPT)
靜力載荷試驗指在擬建場地上,在挖至設計的基礎深度的平整坑底放置一定規格的方形或圓形承壓板,將上述裝置安裝好后,可開始試驗。在其上逐級加荷載,測定相應荷載作用下地基土的穩定沉降量,分析研究地基土的強度與變形特性,求得地基土容許承載力與變形模量等力學數據。
靜力載荷試驗的目的是確定地基土承載力特征值及土的變形模量。其適用條件為各種地基土,各種復合地基,各種基礎工程(主要是樁基礎—單樁,群樁)等。
試驗的過程為將試坑挖到基礎的持力層位置,用1~2cm中粗砂找平,放上承壓板;施加荷載試驗時,總加荷量約為設計荷載的2倍; 荷載按預估極限荷載的1/8~1/10分級施加,每級荷載穩定的標準為連續2小時內,每小時的沉降增量不大于0.1mm。試驗應做到破壞,破壞的標志是:承壓板周圍土有明顯的側向擠出,或同一級荷載下,24小時內沉降不穩,呈加速發展的趨勢。達到破壞時應停止加荷。靜力載荷試驗有以下一些應用成果:
(1) 確定地基土的承載力
由載荷試驗P-S曲線確定地基土承載力,可按P-S曲線的線型可分別采用拐點法、相對沉降法和極限荷載法等。
(2)確定地基土的變形模量E
(3)估算地基土的不排水抗剪強度Cu
(4)確定地基土基床反力系數Ks
2.2 靜力觸探試驗(DPT)
靜力觸探試驗指通過一定的機械裝置,將某種規格的金屬探頭用靜力壓人土層中,同時用傳感器或直接量測儀表測試土層對觸探頭的貫人阻力,以此來判斷、分析、確定地基土的物理力學性質。
靜力觸探試驗主要用于劃分土層、估算地基土的物理力學指標參數、評定地基土的承載力、估算單樁承載力及判定砂土地基的液化等級等。試驗適用于粘性土、粉土和砂土等。該試驗有以下一些要求及注意事項:
(1)率定探頭,求出地層阻力和儀表讀數之間的關系,以得到探頭率定系數,一般在室內進行。新探頭或使用一個月后的探頭都應及時進行率定。
(2)現場測試前應先平整場地,放平壓入主機,以便使探頭與地面垂直;下好地錨,以便固定壓入主機。
(3) 將電纜線穿入探桿,接通電路,調整好儀器。
(4) 邊貫入,邊測記,貫入速率控制在1~2cm/s。
根據試驗結果繪制比貫入阻力-深度關系曲線、錐尖阻力-深度關系曲線、側壁摩阻力-深度關系曲線和摩阻比-深度關系曲線。由靜力觸探成果可劃分土層界線、評定地基土的強度參數、評定土的變形參數、評定地基土的承載力、預估單樁承載力及判定飽和砂土和粉土的液化。
2.3 標準貫入試驗(SPT)
標準貫入試驗是動力觸探類型之一,其利用規定重量的穿心錘,從恒定高度上自由落下,將一定規格的探頭打人士中,根據打人的難易程度判別土的性質。所不同的是其觸探頭不是圓錐形探頭,而是標準規格的圓筒形探頭(由兩個半圓管合成的取土器),稱為貫入器。
試驗主要是根據標準貫入擊數N,利用地區經驗,對砂土的密實度和粉土、粘性土的狀態、土的強度參數、變形模量、地基承載力等作出評價,并估算單樁極限承載力和判定沉樁可能性,判定飽和粉砂、砂質粉土的地震液化可能性及液化等級。試驗適用于砂土、粉土和一般粘性土,最適用于N=2~50擊的土層。
標準貫入試驗一般結合鉆孔進行,其優點是操作筒便,設備簡單,土層的適應性廣,而且通過貫入器可以采取擾動土樣,對它進行直接鑒別描述和有關的室內土工試驗,如取砂土做顆粒分析試驗。該試驗特別對鉆探中難以取樣的砂土和粉土的工程性質的評定具有獨特意義。該試驗有以下一些要求:
(1)試驗孔采用回轉鉆進,并保持孔內水位略高于地下水位。當孔壁不穩定時,可用泥漿護壁,鉆至試驗標高以上15cm 處,清除孔底殘土后再進行試驗;
(2) 采用自動脫鉤的自由落錘法進行錘擊,并減小導向桿與錘間的摩阻力,避免錘擊時的偏心和側向晃動,保持貫入器、探桿、導向桿聯接后的垂直度,錘擊速率應小于30 擊/min;
(3) 貫入器打入土中15cm 后,開始記錄每打入10cm 的錘擊數,累計打入30cm的錘擊數為標準貫入試驗錘擊數N。
試驗成果有標貫擊數N與深度的關系曲線、標貫孔工程地質柱狀剖面圖。成果應用由標貫成果可判定飽和砂土的地震液化可能性及液化等級以及評定砂土的密實度和相對密度等。
2.4十字板剪切試驗(VST)
將十字板頭壓入被測土層中,施加一定的扭轉力矩,將土體剪壞,測定土體對抵抗扭剪的最大力矩,通過換算得到土體的抗剪強度值。
試驗時,先將十字板壓入土中至測試的深度,然后由地面上的扭力裝置對鉆桿施加扭矩,使埋在土中的十字板扭轉,直至土體剪切破壞(破壞面為十字板旋轉所形成的圓柱面)。
(1) 十字板板頭形狀宜為矩形,徑高比1:2,板厚宜為2 3mm;
(2) 十字板頭插入鉆孔底的深度不應小于鉆孔或套管直徑的3~5倍;
(3) 十字板插入至試驗深度后,至少應靜止2~3min,方可開始試驗;
(4) 扭轉剪切速率宜采用(1度~2度)/10s,并應在測得峰值強度后繼續測記1min;
(5) 在峰值強度或穩定值測試完后,順扭轉方向連續轉動6 圈后,測定重塑土的不排水抗剪強度;
(6) 對開口鋼環十字板剪切儀,應修正軸桿與土間的摩阻力的影響。
2.5 波速測試
波速測試是測定土層的波速,依據彈性波在巖土體內的傳播速度間接測定巖土體在小應變條件下(10-4--10-6)動彈性模量和泊松比[3]。
適用于測定各類巖土體的壓縮波、剪切波或瑞利波的波速。根據任務要求可采用單孔法、跨孔法或面波法。波速測試的應用成果有以下幾個方面:
(1)確定土力學參數楊氏模量E、剪切模量G和泊松比 。
(2)判別建筑場地類別和巖基質量
根據Vsm值將場地劃分為堅硬場地土(Vs>500m/s)、中硬場地 土(500≥Vsm>250)、中軟場地土(250≥Vsm>140)、軟弱場地土(Vsm≤ 140m/s)等四種類型。
巖土工程勘察規范GB50021-94規定,當Vsm>=350時為強風化巖,350>Vsm>=250為全風化巖,Vsm
(3)估算場地卓越周期。
(4)判斷砂土液化。
3 結論
通過原位測試,我們可以測定難于取得不擾動樣的有關工程力學性質,并且可避免取樣過程中應力釋放的影響;其影響范圍很大,代表性比較強,在工程地質勘查中是一項十分重要的測試方法和手段,也能更客觀的反映土體工程性質,更好的為基坑工程勘察、設計服務。
參考文獻
[1]盧新帆.基坑工程設計與施工階段若干問題探討[D].浙江大學,2007
楊氏模量的測定范文5
關鍵詞:大學生;信息素養;培養策略
隨著信息化潮流的興起,信息素養研究開始引起我國有關部門和學者的重視。大學生作為國家未來發展的主力軍,其信息素養的培養也日益受到人們關注,與此同時,相關的信息素養研究也隨之“風起云涌”。近年來對大學生信息素養的研究中,對大學生信息素養概念與內涵的研究以及信息素養的培養研究已取得顯著的研究成果,并呈現出“欣欣向榮”的局面。但是,在大學生信息素養培養研究方面,有關大學生信息素養培養策略的綜述研究稍顯不足。據此,本文以大學生信息素養的培養策略為研究視角,通過梳理圖書館、文獻檢索課、計算機網絡、學科課程與大學生信息素養的培養研究的成果與文獻,對大學生信息素養的培養研究做了一次頗有見地的嘗試。根據綜述需要,筆者將信息素養以及大學生信息素養的定義作如下梳理。
一、信息素養以及大學生信息素養的闡釋
信息素養(Information Literacy)一詞起源于美國,是由美國信息產業協會主席保羅﹒澤考斯基(Paul﹒Zurkowski)在1974年提出的,他將其定義為:“利用大量的信息工具及主要信息源使問題得到解答的技術及技能?!盵1]1989年美國圖書館協會(American Library Association)關于信息素養總結報告中將信息素養界定為:“要成為一個有信息素養的人,他必須能夠確定何時需要信息,并且他具有檢索、評價和有效使用所需信息的能力?!盵2]國內對于信息素養概念的闡釋研究相對較晚,最有代表性的實屬王吉慶教授在《信息素養論》一書中對信息素養的界定,他指出:“信息素養是一種可以通過教育所培育的,在信息社會中獲得信息、利用信息、開發信息方面的修養與能力。它包含了信息意識與情感,信息倫理道德、信息常識以及信息能力多個方面?!盵3]在借鑒前人研究的基礎上,我國學者張藝兵、李芝對信息素養概念作了較為透徹的分析:“從技術學視野看,信息素養應定位在信息處理;從心理學視野看,信息素養應定位在信息問題解決;從社會學視野看,信息素養應定位在信息交流;從文化學視野看,信息素養應定位在信息文化的多重建構?!盵4]縱觀信息素養概念,我們不難看出,其界定紛繁復雜,因而學術界對此仍未達成一致?;谇叭擞嘘P信息素養概念的研究成果,加之綜述的需要,本文將大學生信息素養作如下界定:“大學生信息素養指大學生在認知、吸收、運用信息的過程中具備地基本能力與修養?!北疚膶⒅νㄟ^對大學生信息素養培養策略研究的探討,為今后切實有效的制定大學生信息素養的培養策略提供參考。
二、圖書館與大學生信息素養的培養研究
圖書館作為高校的信息資源庫,其自身建設不容小覷。對此,湯根沐等人指出:“圖書館應對所擁有的每一項信息資源都作明確的標注,指明利用該資源所必備的的信息技能,以及該資源對培養學生信息素養的哪幾個方面有益,使學生在利用信息資源的過程中有意識地、有目的地提高自己的信息素養。”[5]在許運華等人看來:“應構建新型數字化圖書館,改變傳統的‘一庫三室(書庫、外借室、閱覽室、資料室)’的閉架服務格局,新建視聽閱覽室、電子信息資料室、光盤檢索室和Internet資源檢索室等新型全方位開放的服務格局。”[6]在此基礎上,趙玲從藏書建設、自動化建設、人員素質提升等三方面,闡述了圖書館與大學生信息素養的培養:“首先,高校圖書館不僅要有印刷型文獻,還應有電子文獻;不僅要能提供館內文獻,還要能提供館外文獻的網上信息。其次,應該加強圖書館自動化建設,提供現代化學習環境。再次,還要提高工作人員素質。實現圖書館員從從‘圖書保管員’到‘信息領航員’的轉變?!盵7]高校圖書館憑借豐富的信息資源,在大學生信息素養的培養中扮演著重要角色。有鑒于此,霸桂芳在充分肯定圖書館在信息素養培養中的作用的同時,指出:“通過組織新生人館教育和指導,并進行工具書和參考工具書介紹等方式提高大學生利用圖書館資源的動力;通過組織信息檢索、專題講座和培訓班來提高大學生利用圖書情報資源的技能?!盵8]尚慧進一步指出:“高校圖書館應充分發揮自身在信息資源提供、信息查詢、信息網絡、信息人才等方面的優勢,采取多種形式,大力推進學生的信息素養教育。”[9]
三、文獻檢索課與大學生信息素養的培養研究
文獻檢索課是培養大學生信息素養的有效教學途徑。對此,尚慧就其重要性方面指出:“應當提高文檢課的地位,把它作為對學生進行素質教育的重要手段,列入公共必修課,要給予充分的學時保證。”[10]劉寶玲就培養目標方面指出:“文獻檢索課目標在于培養大學生的信息意識和信息能力,應多注重調動學生的主觀能動性,使學生帶著問題、帶著課題去學習,鼓勵學生主動思考,指導學生發現、分析、處理和解決實踐中遇到的問題?!盵11]在此基礎上,王慧芳就培養對象方面指出:“應針對不同年級的專科生、本科生和研究生制定系統的信息素質教育實施方案,采取多種形式的教學,對學生開展多層次、全方位的信息素質教育,達到培養大學生信息能力的目的?!盵12]而王浩等人更側重檢索課的實踐性,他指出:“在實際教學過程中,要加大文獻檢索課的實習環節,尤其是機檢實踐的比重,依托圖書館的電子閱覽室與數據庫資源,給學生創造一個自主學習的環境。必要時甚至可以直接在機房中授課,以增加所講授知識的直觀性,使學生更容易接受和消化?!盵13]王文昇針對檢索課的學時以及師資力量方面,進一步指出:“高校要把文獻檢索課作為對學生進行信息素質教育的重要手段,充分保證文獻檢索課的學時。另一方面,不斷提高教師的信息素養,使教師在教學和指導學生學習的過程中自然而然地應用信息技術,潛移默化地提高大學生利用信息技術的能力。”[14]
四、計算機網絡與大學生信息素養的培養研究
計算機網絡是信息環境下大學生信息素養培養的可操作平臺。對此,周文軍在校園網開發方面指出:“通過校園網為學生提供信息教育的環境和手段,把許多信息教育的知識、網絡利用的知識、檢索技能以及新的信息資源等內容做成超文本文件,放在校園網上中,經常更新內容,供廣大學生隨時學習和使用?!盵15]與此同時,李桂華在教輔信息系統方面提出:“開發網絡教輔信息系統,建立可供查詢的課程參考資料目錄的數據庫,供學生在學習課程時方便地查詢課程指定的參考資料,完成課程學習。”[16]劉樹新等人認為,發展網絡教學是歷史的必然,并在網絡教學方面提出:“通過開發流媒體課件,利用其影像和聲音的信息表達方式使學生在網絡學習過程中,激發其學習興趣,促進其信息素養的培養?!盵17]普及信息化網絡、營造良好的信息環境對于大學生信息素養的培養有著重要的作用。對此,張進良等人則認為網絡中心、現代教育技術中心應發揮各自的作用,基于此:“網絡中心應該為學生提供安全、暢通、優化的網絡服務,保障學生隨時隨地利用網絡獲取信息并學習?,F代教育技術中心應加快全校教育信息化步伐,努力改變教師和學生的傳統教育觀念?!盵18]在此基礎上,傅若宇認為學校應進一步普及網絡,使網絡遍及校園中課堂、圖書館,宿舍等,他提出:“在加強信息化網絡建設的同時,還要對學生傳授網絡信息知識,使他們掌握獲取網絡信息的途徑與方法,增強分辨與篩選網絡信息的基本能力,使其能在繁雜的網絡資源面前從容應對,迅速而準確地獲取所需信息?!盵19]
五、學科課程與大學生信息素養的培養研究
“開設信息學科課程的方式進行信息素養培育,是推行信息素養教育的主要渠道。”[20]在培養目標方面,湯根沐等人指出:“應通過對培養目標的分解,將信息素養細化為一系列具體的信息能力,并針對培養學生信息素養的某項具體能力來設計課程和組織教學。”[21]在此基礎上,劉春靜就培養對象提出:“應針對不同專業、年級的大學生,在教學中合理安排授課內容和授課重點,形成有效地分層次的信息知識理論體系?!盵22]在課程設置方面,湯海平認為應當包括學科建設和教學安排兩個要點:“通過學科建設,將信息素養的內容整合到課程的教學體系之中,整合到一個或多個學科之中;通過教學安排,將信息素養的內容滲透到實驗、實習、社會調查等實踐教學環節之中?!盵23]王瑩等人進一步指出:“整合應該是根據需要整合課程的形式、內容等來進行有機的、動態的融合,在學科課程教育的基礎上突出信息素養教育的特色”[24]而彭江山認為課程設置應分為橫向和縱向二個要點:“縱向上嘗試開設專門培養大學生信息素養的理論課程,使學生具備比較系統的信息知識;橫向上拓展培養學生信息素養的相關課程,從內容和課程的指導思想上深入發展?!盵25]而陳剛在課程內容方面指出:“各課程都應增加信息教育的內容,尤其是直接與市場經濟、就業信息相聯系的內容?!盵26]在師資培養方面,徐仁杏提出要促使大學生信息素養培養與學科課程的整合,必須提升信息素養教師的專業素養和學科教師的信息素養,為此:“信息素養教師要有一定的專業基礎,通過外出進修、自學、培訓等使自己在某一專業或領域有一定的知識儲備。而學科教師則應加強信息能力的培養,同時,還要加強學科教師與信息素養教師的良好合作。”[27]
六、大學生信息素養培養策略研究的發展路向
盡管有關大學生信息素養的培養策略研究已取得了顯著地成果,但筆者認為現有研究仍存在一些不足。1.在圖書館與大學生信息素養培養研究方面:更多強調“物” 的作用與功效,集中表現為圖書館軟件(電子出版物、信息數據庫)升級開發與硬件(藏書、圖書館網絡)系統建設中,無視大學生的個體生命意義以及作為“人”的存在。在此基礎上,一些研究者認為圖書館理應在大學生的信息素養培養中發揮著重要作用,但卻忘記了“外因通過內因起作用”的道理,忽視了大學生自身的主觀能動性,結果只能是“事與愿違”。2.在文獻檢索課與大學生信息素養培養研究方面:一些研究大談檢索課程教學改革,如:提高文獻檢索課的地位、文獻檢索課內容的改革以及加大文獻檢索課的實踐環節。忽視了提升大學生信息素養中“量”的積累過程,給人以似乎只要按照以上措施加以改革,就會在短時間達到大學生信息素養提升“質”的飛躍等過于絕對化的論斷,實在讓人琢磨不透。3.在計算機網絡與大學生信息素養培養研究方面:一些研究者認為,高校應在校園網、教輔信息系統以及網絡教學等方面做出積極的努力。筆者認為,這些措施對于提升大學生信息素養是重要的,同時,也是必要的。但是從這些方案和措施來看,制定者的觀念僅停留在“亡羊補牢尚未晚矣”的層面上,不禁讓人對“真正”提升大學生信息素養心存憂慮。4.在學科課程與大學生信息素養培養研究方面:一些研究者認為,應構建合理的課程體系,將信息素養教育滲透到相關學科課程之中,并針對不同專業、不同年級的大學生,在教學中安排不同的授課內容。在這其中理論上的高瞻遠矚與實踐上的拘于一隅反差甚巨,看似明確的培養策略,實際操作起來卻又像夢中的“空中花園”,讓人無從下手。
綜上所述,基于以上有關大學生信息素養培養策略的研究綜述,筆者得出了以下結論:我國高校對大學生的信息素養培養策略過多地停留在與圖書館、文獻檢索、計算機網絡課以及學科課程整合的做法有待進一步探討。筆者認為,對于大學生的信息素養的培養策略不僅要強調硬件條件的組織、教師員工信息素養的提升、信息素養環境與軟件建設,更應該樹立一種全新觀念來認識大學生這一群體,根據他們的特點,制定出符合實際情況的培養策略與規劃,實現從思維模式行為方式精神境界等層次的逐級培養與深化,在這其中應充分發揮大學生自身在提升信息素養方面的能動作用,體現“更多的民主,更多的平等,更多的科學,更多的個性;”在提升其信息素養的基礎之上,讓信息素養的培養真正“成為心靈對心靈的感受,心靈對心靈的理解,心靈對心靈的耕耘,心靈對心靈的創造。”[28]
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(作者單位:重慶第二師范學院學前教育學院,重慶400065)
(上接第37頁)
工具自身的精度要求,兼顧“誤差等作用原理”,而且要注意遵循以下幾點:
首先,根據待測量的自身特點來選擇工具,而不能只注重測量工具的精度。如實測中我們采用了卷尺來測量D,使用游標卡尺來測量b。
其次,根據待測量在總不確定度中的相對權重來選擇工具。
在測定楊氏模量的實驗中,不難發現:鋼絲的伸長量以及鋼絲直徑的不確定度在總不確定度中的占的比例最大,因此,鋼絲的伸長量以及鋼絲直徑能否準確測量,對實驗的測量精度提高至關重要,也是我們減小不確定度主要方向。盡管我們測量D、L時采用了精度不高的毫米刻度尺,但因其對不確定度的貢獻很小,所以此時的毫米刻度尺已經達到了測量所需要的精度要求,從而無需選用更精密的測量工具。而測量d時雖然使用了精密的螺旋測微器,并且進行了多次測量,但由于d遠小于b,其對不確定度的貢獻仍然大于b對不確定度的貢獻,說明選用精密的螺旋測微器是必要的。
而對鋼絲伸長量的測量,盡管我們采用了光杠桿放大的方法(放大倍數約為40),但由于它遠遠小于其他長度,因而仍然是實驗中不確定度的主要來源,仍需進一步加以改進,正因如此,人們提出了許多方法[5][6]對實驗加以完善,其目的就是要準確測量鋼絲的伸長量以及準確測量鋼絲直徑,以減小主要的不確定度來源,使實驗更加準確。
因此,我們應根據實驗情況和現有條件,有針對性提高工具的精度,同時要注意統籌安排。比如被測量對總不確定度的貢獻相當時,則應同時使用精度較高的工具,而不是只提高某個待測量精度,特別是只提高對總不確定度影響較小的物理量的測量精度。
結論:總之,在具體的物理實驗中,選用何種測量工具,不僅要注意到與恰當的實驗方法、測量方法相吻合,而且要考慮物理量的自身特點,特別要考慮它的不確定度在實驗中所占的相對權重以及現有測量工具的精度,只有統籌兼顧,才能在現有的條件下選擇出恰當的測量工具,測量結果才更加可靠。
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楊氏模量的測定范文6
關鍵詞:大學物理實驗;成績評定方式
中圖分類號:N45文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2016)01-0160-02
作者簡歷:熊翠秀(1980—),女,云南祥云人,碩士,講師,主要研究方向為光子晶體
高校大部分理工科專業開設了“大學物理”課,“大學物理實驗”是與之對應的公共基礎性實踐課?!按髮W物理實驗”培養目標是:培養學生的基本技能和獨立思考能力,使他們學會分析問題與解決問題,將知識應用于實踐,提高創新能力[1]。由于“大學物理實驗”的環節比較多,每個學期都涉及不同專業的眾多學生,具有很大的主觀性,因此難以用統一的標準評定學生的成績。各個學校采取的考核方式不一,常用的考核方式有平時實驗考核、筆試考核、實驗操作考核、多元化考核[2]、平時成績+理論考試+操作考試[3]、平時實驗的考核+期中實驗基本操作考核+期末考核[4]、考核多元化[5]和階段化的考核方式[6]等。不同考核方式存在部分相似性,又不完全相同,各有利弊。筆者鑒借這些考核方式,結合多年的實踐教學經驗和考核經驗,探索提出個人認為適合本校的一種成績評定方式。
1現行考核模式存在的不足
我校一向重視大學物理實驗教學工作,為了保障教學效果,促進教學工作,達到教學目標,盡可能高質量實現人才培養目標,團結一致,努力探索和改進教學模式、教學方法及實驗考核模式。關于實驗考核模式,最初我校通過平時實驗成績和期末考試成績綜合評定學生的《大學物理實驗》成績,但在期末考試中呈現諸多弊端。最終決定注重學生的實驗過程,進行了相應的實驗教學改革,其一,對實驗項目教學任務的承擔老師和指導方式進行調整。原來一個老師基本上承擔一個行政班級的兩個實驗項目,并在兩個相鄰的實驗室交錯同批次指導兩個實驗項目,由于指導老師無法同時出現在兩個不同的實驗室,導致在指導老師不在本實驗室的情況下,出現了很大比例的學生抄襲實驗數據或根據他人的數據偽造實驗數據的現象,但由于老師不在場不能及時發現這些現象,導致部分學生做完了實驗還不知道怎么使用這些基本的實驗儀器的現象,甚至老師覺得實驗數據可疑的情況下,由于沒有證據,導致在學生面前顯得很被動,起不到培養學生動手能力、分析和解決問題的能力的目的,甚至連最起碼的誠信教育也達不到。也不能合理的評價學生的實驗過程。
因此,后來調整為一個老師只承擔一個行政班級的一個實驗項目,相應的同一時段一個老師只指導一組學生的實驗,這樣一來,指導老師能有效督促學生的實驗過程,也能及時發現學生實驗過程出現的問題,有效解決了部分問題。其二,實驗成績評定方式由原來的平時成績+期末成績的綜合評價調整為平時成績的綜合評定方式。由于注重學生實驗過程,對于每個實驗的成績又由實驗過程成績(占40%)和實驗報告成績(占60%)兩部分綜合評價給出。上述這種實驗教學組織方式和成績評定方式,在一定意義上講有利于培養學生的基本技能和獨立。但也存在一定問題,如:有學生反映“誰誰抄了他(或她)的實驗報告,但最終成績比他(或她)高”,也有人反映“誰誰平時不認真做實驗,但得到了比較好的實驗成績”等。究其原因,由于指導老師無法督促實驗報告撰寫過程,出現了部分抄襲的現象,這部分學生往往抄襲成績比較好學生的實驗報告,而實驗報告成績占的比例又比較大,因此出現了學生所反映的這些現象,造成成績評定的不客觀性和不公平性,助長了部分學生的惰性,也打擊了部分學生的學習積極性。為了進一步落實教學目標和人才培養目標,筆者探索和改革《大學物理實驗》成績評定方式,提出由平時成績(占40%)、期末考試成績(占30%)和自主實踐考核成績(占30%)綜合評價的成績評定方式。下述對該評定方式進行了詳細的介紹。
2平時成績、期末考試成績和自主實踐成績綜合評定的成績評定方式
2.1平時成績的評定
以我校2015年下學期對某個專業16學時的“大學物理實驗(1)”為例說明平時成績的評定方式。16學時開設5個實驗項目,分別為:示波器的使用、電子元器件的判別與測量、在氣墊導軌上驗證動量守恒定律、光的等厚干涉現象的觀測和楊氏模量的測定(伸長法)。分別由5個不同的老師承擔,對每個實驗基本做到了1學生1小組獨立完成實驗,每大組學生不超過15個學生。對單個實驗,指導老師從學生預習情況(占10%)、基本的動手能力(占30%)、獨立思考及解決問題的能力(占30%)、實驗數據的準確程度(占20%)和完成實驗之后整理儀器及搞實驗室環境衛生的情況(占10%)給出實驗的過程成績,該成績在學生結束實驗時給出;指導老師再綜合學生對實驗原理的理解程度、實驗數據處理的方法及結果的準確程度、分析問題的透徹程度和實驗報告的完整性幾個角度給出實驗報告成績;綜合實驗的過程成績(占60%)和實驗報告成績(占40%),5位指導老師各自給出所承擔實驗項目的成績;根據5個實驗項目的難易程度和數據處理的復雜程度,綜合評定給出實驗的平時成績。本文所舉的上述5個實驗項目中,“光的等厚干涉現象的觀測”和“楊氏模量的測定(伸長法)”無論是儀器的調整還是具體的測量操作都具有一定的難度(特別是“光的等厚干涉現象的觀測”的測量過程中視覺很疲勞),數據處理也比另外3個實驗項目復雜,可以說這兩個實驗項目基本上起到了從全方位培養學生的各種能力,認為可以給這兩個實驗項目設置相對較高的平時成績比例,基于此,設置上述各個實驗項目成績所占平時成績的比例依次為:15%、15%、20%、25%和25%。
2.2期末考試成績的評定
目前,我校每上半年和下半年大概各有1000多學生和400多學生陸續進實驗室做大學物理實驗,一般情況下每個實驗項目只能同時接納15個學生實驗,因此難以在短期內公平公正的進行操作考試;其次,我校很注重實驗過程,在各個實驗過程對每個實驗給出了基本合理的過程成績。因此,實驗的期末考試仍然以理論考試為準,主要考核學生對已做實驗相關理論知識的理解情況和數據處理的能力,在考試中統一給某一個實驗的測量數據,讓學生處理實驗數據,進行數據分析。由于理論考試不能很好地體現實驗課程的教學目標和人才培養目標,所以期末考試成績不應占過高的比例,筆者認為期末考試成績占總成績的30%比較合理。
2.3自主實踐考核
為了能夠更好地實現教學目標和專業培養目標,提出增加自主實踐考核的思想,具體方案是:首先,由每個班的理論課老師給學生介紹實驗室的基本條件和現有的實驗儀器;然后,實驗室統一開放兩周時間,在這兩周內學生通過查詢文獻資料或書籍資料,自行確定實驗項目,自行設計實驗方案,到實驗室獨立完成實驗。自擬的實驗項目可以是再現某一物理現象或測量某一物理量,在現有的實驗條件不能滿足學生設計方案需求的情況下,允許及鼓勵學生做仿真實驗;最后,學生通過撰寫科技報告,論述自己實驗項目的實驗原理及設計方案,并對自己的測量數據進行數據分析和處理,對自己的實驗進行合理評價,給出結果。該過程的每個環節都由學生獨立完成,要求每學生1個實驗項目,倆倆之間不能有相同的情況,并且不能選本學期開設過的實驗項目。有利于培養學生的獨立思考問題的能力、分析及解決問題的能力、基本動手能力、理論聯系實踐的能力及創新能力等,能全方位考核學生,能有效體現出學生之間的差距,能讓老師更好地了解學生的差異,以便因材施教,有效促進教學效果,可以說是最高層次的考核方式,但由于《大學物理實驗》本身是基礎性實踐課,照顧大多數學生的基本技能和基本的思考問題及解決問題的能力,因此其成績在總成績中所占的比例不應過高,基于此,認為占總成績的30%比較合理。
3結束語
教學過程是教學目標的具體實施過程,而學生成績的評定則是對學生對知識及技能掌握程度的評價,也是對教學效果的總結,合理的考核模式和成績評定方式能有效激發學生的學習興趣,激勵學生的主動求知欲望,促進教學活動。本文的考核模式和成績評定方式側重學生的學習過程,對學習過程給予更多肯定的評價,力爭客觀、公平公正的評價學生的學習,給出合理的成績。
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