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示波器實驗報告范文1
關鍵詞:馬鈴薯;移栽;播期
在馬鈴薯生產實踐中,適當早播對提高產量和品質均有促進作用,尤其是新品種育苗移栽快速繁殖早播可增加苗量、提高繁殖系數。但播種過早易發生凍害,在生產中為避免凍害,播種時間往往延遲。為了找到不同海拔地域適宜的育苗播期,于2010年實施了馬鈴薯育苗移栽播期試驗,以期為進一步提高新品種種薯繁殖率及產量提供科學依據。
1 材料和方法
1.1 試驗材料
馬鈴薯品種選用克新一號,產于高山區域的八仙鎮龍山村四組農戶承包地,于2009年7月5日田間收獲后運至試驗點進行排薯育芽。
1.2 試驗方法
1.2.1 試驗設計
選取3個海拔點,即高山、中山、低山區域各一點,海拔分別為1 600 m、700 m、400 m。依據3個地點當地常規播期向前推移60 d,每隔15 d為一個播期。如:高山區域(龍山村)常規播期為3月上旬,試驗設計第1播期為1月15日,以后依次是2月1日、2月16日、3月2日、3月17日;中山區域(秋河村)常規播期為2月下旬,試驗設計第1播期為12月16日,以后依次是1月1日、1月16日、2月1日、2月16日;低山區域(二道河村)常規冬播期為12月下旬,試驗設計第1個播期為11月1日,以后依次是11月16日、12月1日、12月16日、12月31日。每個播期處理設3次重復。
1.2.2 田間管理
試驗小區面積30 m2,小區間、重復間及四周走道各留空50 cm。
3個試驗點按照各處理育苗播種時間要求進行播種。采用塑料小拱棚育苗。苗床選在試驗地附近,播前20 d進行2次翻耕和施肥。施入人畜糞便,進行土壤培肥。播種時將苗床做成1.5 m寬的畦,順畦長開溝播種,溝距25~27 cm,薯距15~20 cm,溝施優質農家肥將種薯蓋嚴為度。播種后搭蓋拱膜。出苗前為封閉期,出苗后及時拔除雜草,逐漸揭膜煉苗,移栽前輕澆1次水。
移栽時間依苗情而定,高山點于4月15日、中山點于4月8日、低山點于3月31日移栽。移栽時起壟單作,每1 m寬起1壟1溝,每壟栽2行,苗距27 cm,每667 m2移栽5 000穴,每小區移栽225穴,每穴栽1棵苗。底肥每667 m2施農家肥3 m3,栽苗時溝施;追肥每667 m2施磷酸氫二銨20 kg和硫酸鉀10 kg,在苗成活后挖溝追施。田間管理與當地生產一致。
2 結果與分析
2.1 不同處理成苗和苗情表現
高山點(龍山村):1月15日播種的,爛薯極重,缺苗多,后續試驗終止;2月1日播種的爛薯重,部分成苗僅夠移栽一個重復;2月16日-3月17日播種的,爛薯輕,都能正常成苗。2月1日播種的,雖然成苗少,但苗量及素質最好;2月16日和3月2日播種的,苗量和素質表現一般;3月17日播種的,苗量少且素質差。見表1。
中山點(秋河村):12月16日和1月1日播種的,爛薯嚴重成苗少,分別栽1個和2個重復;1月16日-2月16日播種的,都能正常成苗。5個處理中,播種期越早的,其每個種薯苗數、每個種薯所結幼薯數(播種時是用整薯)及苗高等表現越好,苗勢越強。見表1。
低山點(二道河村):11月1日和11月16日播種的,由于播種后氣溫較高,分別于播后12 d和15 d出苗,所出苗在12月中旬以后全部凍死,到第2年3月下旬又陸續出苗,但成苗少,分別栽1個和2個重復;12月1日-12月31日播種的,于入冬后出苗,均能正常成苗。低山點苗情表現不同于中、高山點,由于處理1和處理2播種過早,冬前出苗又經凍死,春季二度所發苗為弱細苗,雖然所結幼薯個數多但很小,苗雖高,但苗勢弱;12月1日播種的,苗情最好;12月16日及以后播種的,播期越遲苗情越差。見表1。
2.2 不同處理產量和繁殖系數表現
由表2可得,成苗正常的起始播期為:高山點為2月16日、中山點為1月16日、低山點為上年的12月1日。在此播期之后,各處理的產量和繁殖系數表現一致,推遲15 d播種產量和繁殖系數降幅很小,當推遲30 d時產量和繁殖系數銳減,降幅超過10%。
3 討論與結論
示波器實驗報告范文2
針對學生存在的問題,首先應解決學生儀器使用不熟練的問題,以示波器為例,學生做物理和電子技術等實驗時已經使用多次,但是還有同學操作不熟練,不知道有些功能怎么用。所以說首先讓學生學會熟練使用示波器等相關的教學輔助儀器,特別強調是熟練,讓每個學生都有信心,實驗儀器都會熟練使用,只要電路連接正確就能得到實驗波形和數據。其次是必須要求提前預習實驗內容,仔細看實驗指導書,認真聽教師講解,不能盲目動手操作。在實驗課的時間安排上,盡量做到講完理論內容馬上就做實驗,學生學了理論內容是對所學知其然,有了實踐結果就知其所以然了,這樣才能起到強化理論知識的作用。另外,教師在學生操作過程中的耐心指導,及時提醒也是特別重要的。
實驗過程中要不斷地引導學生發現問題、分析問題和解決問題,使學生真正達到每個實驗要求達到的實驗目的,這樣才算真正完成了教學任務。教學過程中總結出幾點管理方法,在實際應用中也非常有效。把實驗成績分成三個部分,預習報告、課堂中的實際操作、實驗報告[3]。上課之前先檢查預習報告并提出相關問題,根據預習情況給予成績;學生在實際操作過程中根據動手能力和表現情況隨時給出課堂表現分數;規范實驗報告的書寫,根據書寫實驗報告的要求和實驗結論、分析、心得體會是否詳細、真實、準確等情況給予實驗報告分數,堅決杜絕抄襲現象。三者的綜合,是該學生本次實驗的最后分數。第一次實驗特別重要,必須嚴格要求每一個學生都親自動手操作,只在一旁觀看的或者不認真的操作的,不予通過,直到學生自己真正認真正確完成實驗內容方可離開教室。這樣學生對后續課程的學習態度會格外認真仔細。
重新編寫實驗教材很多高校的實驗教材是生產實驗箱的廠家提供的,根據培養學生實踐動手能力和創新能力的指導思想,從新編寫的實驗指導書包括驗證性實驗、設計性實驗和綜合性實驗[3]。其中驗證性實驗基本涵蓋了高頻實驗課程中的經典內容,如調諧放大器、功率放大器、振幅調制與解調等。驗證性實驗內容中增加實驗原理的說明,加強實踐與理論的結合,避免理論與實踐脫節。設計性實驗,在原有驗證性實驗內容的基礎上增加學生自主設計的內容。充分利用實驗箱上的擴展資源,外擴自行設計的面包板或印刷電路,為不同專業班級的學生靈活的安排實驗內容??紤]到學生設計、安裝、調試方便,我校采用固定時間開放實驗室和創建大學生創新中心等辦法,使學生有時間有空間真正動手操作,同時也充分利用實驗室資源。綜合性實驗,加入小課題、小項目、和小產品的制作和研究。
增開課程設計在學期末增加了高頻電子線路課程設計,要求學生在所學知識的基礎上,自行查找相關資料,結合通信領域的先進技術,出相應的電路原理圖,并運用仿真軟件進行設計、分析和仿真,經過老師確認后到電工、電子實訓基地去制版,電路板制作完成后,通過測試,電路最終達到設計要求,可以制作組裝成產品。課程設計由教師提出相關要求或學生自己選定題目,由學生查找資料、設計制作、書寫設計報告,答辯等環節組成。課程設計結束后學生都能看到自己親手制作的小產品,教學效果特別好。通過原理電路設計、電路板設計、安裝,單元電路調試及系統總調的設計過程,可以培養學生分析問題、解決問題的能力,同時掌握高頻電子線路單元電路及系統電路的設計方法及應注意的問題,熟悉電子線路設計和開發的整個過程,為學生今后學習和就業打下堅實的理論及實踐基礎。
示波器實驗報告范文3
關鍵詞:大學物理實驗;考核方式;改革和實踐; 操作考試
物理實驗課是高等理工科院校對學生進行科學實驗基本訓練的必修基礎課程,是本科生接受系統實驗方法和實驗技能訓練的開端。目前的高考模式導致中學階段“應試教育”盛行,實驗環節以及其他所有實踐活動都被忽視。因此大學新生的實驗基礎薄弱、動手能力差。同時,我國高?,F在仍然廣泛存在重理論輕實踐的現象。大學物理實驗是理工科專業的學生進入大學后首先接觸的一門實驗課,本課程學習的好壞直接影響到后續專業實驗課程的學習。因此,做好大學物理實驗課程的教學對學生綜合素質的培養具有重要意義。
1 改革背景
目前,大學物理實驗課程的考核普遍存在一些問題。國內各高校本課程的考核方式多種多樣,但總體有淡化趨勢。有些學校不舉行期末考試,以平時成績為準;有的學校只進行筆試,不考實驗操作;也有的學校將主要精力放在物理相關專業的學生上,對非物理相關專業的學生要求則比較寬松。當然,也有少數實力較強、學生水平較高的高校探索了一些多元化考核方式,取得了一些有價值的成果。
我校在2008年組建了獨立的基礎實驗中心。自成立伊始中心就非常重視考核工作;適逢我校大力推進“三位一體”人才培養模式改革,新的人才培養模式要求“切實改革考試考評方法” 。我校是一所地方性普通本科院校,不能照搬一些重點大學的經驗和做法,必須找到適合本校學生特點的合理有效的考核模式。
2 改革的思考和做法
2.1 堅持期末考試。
大學物理實驗作為一門獨立開課的基礎實驗課程,必須要用考試來調控;特別是對我校這樣的普通本科院校的學生,必須以考試為手段提高學習積極性、增加必要的壓力和動力。
我校2009級以前大學物理實驗課程的考核方式都為考查,我們向學校建議修改考核方式,學校很快采納了我們的建議。從2010級開始,開課兩個學期的專業第二個學期的考核方式為考試,只開一個學期的專業考核方式為考試??己朔绞降母淖円餐茝V到其他的實驗課程,這也算是我們對“三位一體”人才培養模式改革做出的一點小貢獻。
2.2 考試以操作為主、理論知識為輔。
大學物理實驗課程考試的重點是檢測培養學生初步科學實驗能力的效果。因此考試的各個環節都要圍繞著科學實驗能力培養這一目標,重點考查學生的實際動手能力。只考筆試不考實驗操作是一種舍本求末的做法?!皩嶒灲虒W、理論考試”的做法,無形中挫傷了學生上好實驗課的積極性和主動性。
對于理論部分和操作部分的比例,我們按理論30%、操作70%劃分。
2.3 大力探索和改革操作考試的方式。
粗略查找文獻,操作考試的方式有如下幾種:①完成一個常規性實驗,40個學生同時進行考試[1]。②在所學過的實驗中指定考1~2個知識點,每組20~25人[2]。③每個實驗班的學生分為2批,每批學生約為十五、六人,一個教師監考,時間為40分鐘,當場評定成績[3]。④純操作考試,師生比1:6,開卷,30分鐘?;蛘卟僮鳛橹鞴P答為輔,師生比1:4,開卷,45分鐘[4]。⑤每個實驗室安排一個實驗項目,15 ~20 名學生,每次 2 學時,2 名監考老師。為了避免考試時間的先后對于學生成績的影響,主要考查儀器的連接、安裝、調整、使用和原始數據的記錄等[5]。⑥每個實驗組安排10名學生,3個教師監考,45~60分鐘[6]。
容易想到,理想的操作考試應不局限于單個實驗,單次考試的學生人數盡可能少,多個老師監考,類似于體操比賽中裁判對運動員進行評分;同時考試時間要長些,至少一小時。但是這種理想方式的效率太低、工作量太大,只適用于實驗技能競賽,對于大規模的課程考試是很不現實的。這也可能是很多學校放棄操作考試的一個重要原因。為了提高效率,或者減少考試內容、縮短考試時間,這樣做導致考試的信度低;或者增加同時考試的學生人數,考試過程中放棄對學生的操作進行評價,考試過程就是平時實驗的重復或“濃縮”,這樣做失去了操作考試的意義。
幾年來,我們每學期都組織了兩次以上專門的教研活動,對考核方式展開了廣泛的討論?,F有的考試模式是:考試分組與平時相同,每組少于30人,兩個老師監考,時量100分鐘。對操作部分我們的做法是把大部分的考試目標體現在學生的作答中,對卷面無法評價的項目,如儀器的調整、電路連接是否正確、關鍵的操作步驟是否正確規范,有否違反操作規程的現象等,試卷中設置現場評分的項目;控制現場評分環節的比例,以保證操作考試的效率。這種操作考試的方式類似于華南師范大學提出的“基于工作單和觀察評價的大學物理實驗操作考試” [7],不同的是他們考前設計工作單,學生在工作單上作答。他們的做法是“工作單的設計要涵蓋大部分的評價項目,這樣就可以在有限的時間內集中精力通過實驗觀察完成剩下小部分項目的評價?!笨梢宰龅健耙粋€ 30 人的考室只需2 個監考老師”。操作考試的方式是我們改革的重點,幾年來不斷探索、調整和優化。我們的具體做法和需要注意的問題總結如下:
⑴備選的考試項目應盡可能多,至少占到相應專業一個學期開出實驗項目的百分之五十。選擇哪些項目進行操作考試對學生保密,考前十分鐘抽簽確定各組的考試項目。
⑵考試范圍可以是平時實驗的一部分或幾部分,而不一定要完成整個實驗。操作要求應與平時實驗課的要求有區別,而不能是平時實驗的簡單重復??梢赃m當拓寬考試內容,增加一些上課時沒有、難度適中的操作內容。例如,“示波器的使用”這個項目有這樣一道題:“在屏幕正中位置觀察到一條高度大于4格小于6格的靜止的豎直細亮線?!边@項操作是平時上課時沒有練習過的,這樣的試題考查了學生能否靈活運用所學知識。也可以把兩個有聯系的實驗綜合為一個。例如,某個學期中“示波器的使用”和“RLC電路穩態特性研究”兩個實驗都開出了,考試時“示波器的使用”項目有這樣一道題:
使用示波器用“位移法”測出如圖1所示RC電路中電源電壓和電流的相位差(),電路中各元件的參數為:正弦電壓、,,。
⑶操作部分不僅要求得出實驗數據,還要求進行數據處理并做實驗分析,因為數據處理和實驗分析的能力也是很重要的實驗能力。數據處理的要求也盡量與平時不同。
⑷操作考試以能力評價為導向,必須包括現場評分的環節?,F場評分環節可以是對學生操作情況和實驗能力的評分,也可以是對學生違反實驗程序、錯誤使用儀器等的扣分。現場評分的環節在一份試卷中可以有一個或多個,但并不規定占多大的比例,而是根據不同的實驗項目靈活處理。例如“示波器的使用”這個實驗,現場評分的分值可占到操作卷的80%以上。但是一般的實驗要盡量減少檢查的次數和每次檢查所花的時間。例如“電表的改裝與校準”實驗,可以事先測出每臺儀器表頭的內阻,這樣就可以減少一次現場檢查,閱卷時再判斷學生是否正確測出了內阻(參考答案應該是一個范圍而不是某個值)。又如儀器的連接是否正確可以等學生完成實驗后再檢查,無需打擾學生實驗。操作卷的評分標準相應地有現場評分項目的評分標準,并且盡量細化,便于監考老師掌握,以統一不同老師評分不一致性的問題。
⑸對有較大數據處理量的操作考試項目,試題中可以給出數據,而不是根據學生自己得出的數據進行數據處理。這樣做可以防止學生事先準備好材料,也有利于提高批改試卷的效率。
上述種種設計有效地避免了機械重復平時實驗、學生事先準備實驗數據和處理過程材料(因為是開卷考試)的現象;較好地考核了學生的各種實驗能力。即使現場評分項目只是操作考試的一個小環節,也能讓學生感受到與自己熟悉的理論考試有很大的不同,從而對平時的學習產生較大的激勵作用,大大減少實驗時拼湊偽造數據、課后抄襲實驗報告等現象。同時,這種方式較好地解決了操作考試費時費力的難題,具有很高的效率,便于大規模實施。
2.4 在理論卷中加強對儀器調節使用和實驗操作知識的考查。
實驗考試的理論卷要注意理論知識與實驗操作知識的有機結合。例如可以要求寫出典型實驗儀器的調整與使用方法。又如,可以在考試過程中播放某一實驗過程的錄像,讓學生指出其中存在的問題。這樣的理論試題,考生只有平時認真完成了實驗才能得到高分。
2.5 明確每個實驗的能力目標,使考試更具有針對性。
2012年上學期我們對實驗教材上每個實驗的能力目標進行了仔細的研究,參照國際上較流行的布魯姆認知目標分類法,設計了適合實驗課程的新穎的考試大綱和雙向細目表格式,并報教務處備案。
2.6 避免考試時間的先后對于學生成績的影響。
因場地的限制,全校所有理工科專業的學生不能在同一時間進行考試。為避免考試時間的先后對學生成績的影響,我們的作法是增加試題的份數。每個實驗項目出兩到三份不同的操作卷(另外還有補考卷)。對于理論卷,我校大學物理實驗課程有多種開課情況,包括大學物理實驗(一)、大學物理實驗(二),以及只開一個學期的大學物理實驗,每種情況還可能有細分,每種情況的理論卷也出兩到三份(另外還有補考卷)。理論卷和操作卷是分開的,這樣在一間實驗室里面就有多種組合情況,例如三種理論卷和兩種操作卷的組合就有6種。按座位號交叉發放,考生誤以為每個人的試卷都不一樣。考試時注意回收余卷以及防止學生帶走試卷。幾年來的實踐表明,這樣做有效地避免考試時間先后的影響。
2.7 控制試題之間的難度差異。
需要注意協調不同老師命題、各個實驗項目試題之間的難度差異,維護考試的公平性。這需要教研室主任認真審查試題,并同命題老師有效溝通,必要時組織教研活動集體討論。
2.8 加大實驗室開放力度。
為了方便學生復習鞏固知識、準備操作考試,每個學期都組織了規范的實驗室開放。一般期初補考前開放一周、期末考試前開放兩周、畢業補考前開放兩天。開放期間所有實驗室、所有實驗項目全天候對學生開放,并安排老師和實驗員值班。實驗室開放受到了學生的普遍歡迎,復習實驗的情況非常踴躍,各學期開放人時數達到了上課人時數的17%~35%。
2.9 調整平時成績和考試成績占總成績的比例。
對于考試成績占總成績的比例,各校的作法有較大的差別,有50%[1] [4]、40%[5] 、30%[8] 和20%[3] 等各種情況。對這個問題我們有過認真的研討。我校實驗課程一般的做法是平時成績占總成績的60%,最開始我們沿用了這一做法。隨著期末考試的不斷規范和完善,調整為平時成績和考試成績各占50%,最后又調整為考試成績占60%。這是考慮到平時考核和期末考試的效能和各自對課程學習的促進作用。實驗報告成績在平時成績中占有很大比重,但是抄襲實驗報告、特別是抄襲他人數據處理過程和實驗結果與分析的現象時有發生、不能杜絕。而期末考試的合理有效和公平公正逐漸得到了學生的廣泛認可,加大期末考試成績的比重更能提高學生的學習積極性。
2.10 抓實平時考核。
實驗課程相對于理論課程更應該注重對學習過程的考核。降低平時成績的比重并不意味放棄對學生學習過程的評價,相反我們非常重視。對學習過程的考核主要包括實驗預習、考勤、課堂操作和實驗報告,分述如下:
⑴我們要求學生上課前必須進行預習并寫出預習報告。我校大學物理實驗每次課只有兩課時,預習顯得尤為重要。預習報告也就是在實驗報告上完成前四部分內容(實驗目的、實驗儀器、實驗原理、實驗內容與步驟),這樣做沒有加重學生的負擔。我們規定沒有預習不能做實驗,這個規定剛開始可能受到個別學生的抵觸,堅持一、兩次就好了。
⑵實驗課程不同于理論課程,缺做的實驗不能自學,實驗能力的培養不能在紙上完成。我校教務處規定“缺做實驗累計超過該門課程學期教學總時數四分之一的取消其課程考核資格”。幾年來,我們做到了全程考勤并詳細登記。對于各種原因請假缺課的情況,我們允許學生在其他班級上課時補課,即使上課老師不一樣也行。實驗室開放時間內還可以補做實驗。
我們對考勤的理解不只是每次課都到了,而是每個實驗都完成了。學生做完實驗后老師會檢查數據并在數據記錄紙上簽字,沒有得出合格的數據等同于缺課。我們規定出了實驗室門不再簽字,也要求下課了實驗沒完成老師不能趕學生走。
每次期末考試前進行了嚴格的考試資格審查。教務處規定實驗課程補考前需補做全部缺做實驗,也規定補考不及格不一定要等到畢業補考,可申請參加后續每個學期的期初補考,這意味著每次補考前需檢查學生的實驗完成情況。幾年來我們對缺做和補做的情況建立了專門的檔案,一直跟蹤到學生畢業。
⑶課堂操作是提高學生實驗能力和素質的主要途徑,如果能在平時對學生的操作進行考核,可以彌補期末操作考試評價不夠全面的不足。課堂操作考核要求“教師在上課時加強巡視和指導,在檢查實驗數據時記錄每一位同學完成實驗所用的時間、有沒有重做現象以及實驗完成的質量。在時間允許的條件下,教師可以對某一個實驗過程進行抽查?!?我們制訂了《大學物理實驗課程課堂操作評分辦法》,但是在執行時發現存在較大的問題。圖2是某個學期某位教師所教的143位同學課堂操作成績分布與考試成績分布對比??梢钥闯?,課堂操作成績區分度很低。這是因為我們每次課只有兩課時,教師的主要精力用于指導學生操作和答疑,根本來不及對每個學生的操作情況進行記錄與打分,沒有“底氣”做出好的區分。因此我們覺得課堂操作以扣分為宜,只對明顯違反操作規程、損壞貴重儀器等情況進行扣分。
⑷實驗報告是提高學生數據處理能力和實驗分析能力的重要一環,也是學生平時成績的重要依據。我們堅持對學生的實驗報告全批全改。但是實驗報告成績評定的標準不易把握,一個班分成兩到三個組由不同的老師上課,不同老師對實驗報告評分的松緊程度如果有較大的差別,就會造成考核的不公平。為了規范實驗報告的要求和成績評定標準,2011年上學期大學物理實驗教研室專門組織了兩次教研活動,對2009年3月制定的《大學物理實驗報告評分參考標準》做了大幅的修改,制定了新的《實驗報告書寫規范及評分標準》,對實驗報告各部分的分值做了具體的量化,特別規定抄襲他人的處理過程和結果成績記零分。并且選出6份有代表性的實驗報告,復印后發到每個老師手中,根據新的標準進行評分,最后把匯總結果反饋給每個老師。實踐表明,這種方法起到了很好的作用,從那個學期開始,實驗報告的評分得到了較好的統一。
2.11 在課程開始時將考核方式明確告知學生。
對本課程的目標學生來說,嚴格的平時考核和以操作為主的考試方式可能是他們沒有接觸過的。在理論課中就將考核的方式和細節明確告知學生,以激發學生的學習積極性,提高重視程度;充分利用我們中心的網站,將實驗課表、實驗報告參考和評分標準、考試說明和安排等在網站上公布,并及時答疑。
3 改革的成效和存在的問題
經過幾年的實踐,特別是以操作為主的規范的期末考試的舉行,打破了以往實驗課程只要上了課就能及格的慣例。每個學期都有不及格的學生,但是考核方式的合理有效和公平公正得到了學生的普遍認可。學生對待實驗課程的學習態度有了根本性的改變,學習積極性有了很大的提高,在實驗室開放時間內定員30人的實驗室甚至涌入了四、五十人。本課程考核工作的改革為“三位一體”人才培養模式改革的實施做出了應有的貢獻。在2012年6月份我校接受教育部本科教學水平評估中,基礎實驗中心的教學改革和考試改革得到了專家的好評。
雖然我們的改革取得了一些成效,但還是存在著一些問題和不足,主要有: ①考核方式比較單一。②課程的能力目標構成還不很明確。③因儀器不足,有些實驗不能進行操作考試。④不同操作考試項目的難度控制問題還不能完全解決。我們將在以后的工作中不斷探索和研究,想辦法逐步解決上述問題。例如部分采用設計性考核、利用虛擬仿真軟件進行考試等等。
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示波器實驗報告范文4
【關鍵詞】超聲 脈沖回波 影像物理學
在醫學影像里廣泛應用的超聲成像技術,主要便是利用了超聲脈沖回波原理。由于這種醫學影像技術的人體成像原理是通過超聲波的能量來實現的,所以對人體無任何輻射性危害,而且因為該成像技術成本較低、安全性高,已被普及廣泛應用到臨床、介入治療等方法中,成為醫院里醫學影像設備中重要設備之一。隨著超聲成像技術的普及應用,超聲影像技術的物理原理基礎在醫學影像物理學也變成了重要的組成部分。通過學習超聲影像的物理方面基礎,能夠幫助認識和理解超聲的含義及超聲影像的意義。因此本次研究通過利用超聲脈沖回波原理設計影像物理學實驗,促進超聲影像物理學的學習,詳細如下。
1 實驗研究目標
超聲成像的目的在于,聲波于人體各組織的穿透能力達到可以深度成像。超聲成像所測算的物理量為聲波的回波幅度和相位,回波的時間常用于定位聲波的深度。由于聲波在人體組織的穿透速度約等于常數,因此回波的特征可以反映不同人體組織密度的不同。經過對反射回波的接收,并使其在顯像屏上以不同的亮度等級呈現,最終形成超聲圖像。而若超聲波的頻率越高,則其波長越短,能量越高,分辨率越高,所成圖像質量越佳。但是由于聲波穿透深度與聲波頻率成反比,深度越小頻率越高,所以想得到質量高的高頻超聲成像是以犧牲穿透深度為代價的[1]。通過設計實施超聲脈沖回波原理設計影像物理學實驗,可以更好的掌握聲波的產生及傳播原理,提高對超聲波圖像的物理意義的理解,掌握超聲波的各項參數對超聲最終所成圖像的影響。
2 實驗設計原理
超聲波的基本參數有三個,包括頻率、波長和聲速。聲波的振動頻率f=振動數/時間(s),f由振動源決定,聲波(在人體內部)的傳播速度c取決于傳播媒體。超聲波和人體組織發生相互作用后之后,改變了起載體功能的超聲波的物理特性,例如使能量發生衰減改變,使聲波的傳播方向發生反射、衍射等改變。而臨床診斷所需要的信息就依托存在于這些不斷變化的物理參數中,這些物理參數的不斷變化不僅是診斷信息的依附,更是一些補償機制的依據[2]。而波的吸收定律、反射定律等是掌握超聲波成像原理的關鍵。超聲波和人體組織發生相互作用而引起的能量變化為一個能量衰減的過程,像聲束在人體組織表面發生折射、散射等均會減弱入射聲波的能量。不管聲波通過的內部是何種分子過程,超聲波能量的衰減均符合如下式的負指數形式規律:
3 實驗儀器設計及內容
本次實驗中所需要使用的實驗儀器包括:超聲體模、美國OLYMPUS公司的超聲發射接收儀器、超聲測試模具及邁瑞公司的DP6600的超聲診斷儀器。通過這些設備,依據實驗要求事項,設計了兩個內容的實驗,詳細如下:
3.1 圖像與體模的驗證實驗
首先通過超聲診斷儀器的探頭來探測超聲體模,觀測超聲圖像所顯示的體模信息,而后將超聲圖像與超聲體模進行對比,以此來掌握超聲圖像所反映的物理意義。而后對超聲診斷儀器的各項參數進行完成調整,包括聲波速度、診斷儀探頭的發射頻率、聲波功率及超聲回波的接收靈敏度等[4],同時觀察超聲顯示圖像的改變情況。實驗目的包括了解超聲波各項參數對超聲圖像的影響過程,所以調整超聲各項參數對圖像變化情況的影響,應被記錄、加入到最終的實驗報告中。
3.2 綜合測算聲速類實驗
通過使用示波器、超生脈沖回波規律、超聲波發射接收儀器及超聲波測試部分,來對超聲波在介質水中的穿透速度、超聲波在有機玻璃內傳播的衰減系數進行記錄、計算。實驗進行時,需要注意示波器和超聲波發射接收儀器的仔細連接,而后將恰當的傳感器接入超聲發射接收儀器的T/R端口,且把傳感器置于適當測試模具的有利位置。在對超聲波在介質水中的穿透速度進行計算時,同時觀察、記錄示波器所反映的波形圖,利用示波器的B掃描功能及X軸掃描拓展功能,來對中間兩個不同界面的反射脈沖回波分別對應的峰值點間的時間差進行詳細記錄,以此來完成對超聲波在介質水中的穿透速度的計算。在關于聲速計算的最終實驗報告中需要包括:聲速測試的物理原理,測得的脈沖回波波形,對兩個脈沖回波分別的峰值點和峰值點間的時間差的標識,詳細計算過程,實驗中產生的誤差及誤差產生的原因。在對超聲波在有機玻璃內傳播的衰減系數進行計算時,觀察示波器所反映波形,記錄測試模具里兩個界面脈沖回波的峰值幅度。
4 結語
在影像物理學的研究中,包括許多用于成像的物質波。本次實驗選取的超聲波為其中一種安全可靠有效的物質波,通過本次實驗,可以對超聲在不同介質里的傳播規律及聲波的衍射、折射、散射等在超聲成像中的作用進行深入了解,理解超聲影像顯示的物理原理,而且在一定程度上對影像物理學里的理論進行了驗證。
參考文獻:
[1]任杰.基于超聲脈沖回波的影像物理學實驗設計[J].科技信息,2010(5):436.
[2]熊政綱,左龍.超聲影像實驗設計[C].//第六屆全國高等學校物理實驗教學研討會論文集.2010:310-312.
示波器實驗報告范文5
研究性教學是種需要教師將講授與實驗、引導與自學、教材與擴展閱讀有機結合,并達到完整、和諧、統的新型教學方法。對大學期間逐步培養學生的研究興趣和能力具有十分重要的作用?。課程實驗作為研究性教學個非常重要的環節,有不可替代的作用。尤其是在HDL所占教學比例很小的情況下,學生的知識掌握和能力提高需要靠實驗環節和課程實踐來實現。
本文根據教學實踐,通過研究研究性教學方法中實驗課的特點,針對語言在數字電路課程中的具體特點,提出了種數字電路課程中語言的實驗方法,并給出了具體的例子。
1 研究性教學中的實驗課特點
傳統的實驗教學模式通常是根據教學大綱,設定些固定的實驗項目,學生必須在課程規定的學時內完成這些實驗。對實驗方法和實驗儀器的使用,實驗前指導教師進行講解,實驗指導書上也有這些實驗的原理、電路及步驟等。這種以教師為主導的教學模式,使學生養成了做實驗只動手而不動腦的習慣,嚴重制約學生的創新思維,不利于培養學生獨立思考、分析問題和解決問題的能力。而且只注重實驗結果的傳統考核方式也影響學生創新能力和動手能力的培養。
具備研究性教學性質的實驗課應具備以下些特點:
(1)實驗題目的研究性。實驗題目應具備一定的研究性質。學生應通過對課程的研究自己解決問題,綜合地利用所學知識才能完成實驗。
(2)實驗課前研究的必要性。學生必須在實驗課前準備實驗,進行研究,才能完成實驗。
(3)教師的引導性。教師起引導作用而不是大包大攬。教師在實驗的過程中起到指導和糾錯的作用,而不是給出全部的解決方案。
(4)驗成績的綜合性。實驗成績不僅要根據最終的結果,還要依據學生的設計開發過程。
2 硬件描述語言的實驗特點
實驗是教學基礎上的實驗。HDL語言不止一種 其中常用的有Verilong HDL和VDL,我校選擇了Verilong HDL。相比較,由于我校在大一 上學期開設了C語言課程,學生對語法類似C的Verilong HDL比 VDHL更容易掌握。
而在64個學時的數字電路課程中留給進行教學的時間不超過個學時。因此,課堂上的知識傳授只能是初步的基礎知識’實驗和課后課程設計環節就占據了重要的地位。
我校數字邏輯課程中 教學具體目標定位為在學生遇到復雜的數字電路設計時,可 以 使用 語言編寫代碼對 FPGA等器件進行合理的硬件編程,編程并通過下載實現邏輯。 通過整個數字電路課程的學習,學生應該知道采用HDL編程實現的硬件的基本結構。因此,HDL在數字電路教學中絕對不是孤立的,與其他章節是相輔相成的關系,這和單獨學習一門Verilog HDL 或VHDL是不同的。
針對 的實驗題目, 應具備以下 種特點:
(1)應結合學生所學內容,難度由淺人深,并能引導學生進行研究。實驗的內容不能脫離開教學大綱的要求,在課程設計中可以有定比例的內容是教材中沒有的。教師在過程中要起到積極引導的作用。
(2)仿真和實際硬件操作相結合。根據HDL的開發工具,很容易實現波形仿真,波形仿真能驗證設計的真確性,給學生一個直觀的人士。在這個基礎上
再過渡到硬件的下載和運行,輔助以示波器等設備觀察波形和仿真結果進行比較。
(3)學生的實驗過程要有自己的開發設計。如果抄寫代碼進行實驗,實驗的效果就打了折扣,也不利于學生能力的提高,不符合研究性教學的要求。學生的實驗題目需要自己在實驗之前進行設計和開發,査找資料,進行討論,包含足夠的研究性學習過程。
3 實驗環節設計
3.1給出實驗題目
選題是重要的環節,題目的復雜性和難度對實驗的結果起了決定性的作用。應該在相關課程和書上或參考資料上例題雷同,但又和教學內容緊密結合。
題目與普通習題相比較,還要具備一定的復雜性,應能實現比較復雜的功能。否則太簡單也起不到效果。
在學生學習了基本的Verilong HDL 和組合邏輯中的譯碼器74X138之后,我們可以擬以下2種題目。
(1) 題目:在Quartus 下,使用Verilog HDL 編寫硬件描述語言,實現74X138 的功能,并進行波形仿真和下載到硬件進行功能驗證。
(2)題目: 在Quartus 下, 使用 Verilog HDL
編寫硬件描述語言,設計實現 個有 個裁判的仲裁電路使用 實現組合邏輯), 并進行波形仿真和下載到硬件進行功能驗證。
很明顯, 題目(1)過于簡單, 學生可以抄寫書上代碼, 沒有研究性過程,不利于知識的鞏固和能力的培養。題目(2) 實際上要用到使用74X138 實現邏輯函數功能這??嫉闹R點, 需要學生從真值表做起’ 一步一步完成設計。表1 列出兩種題目 的主要區別。
學生開發過程對于題目,學生應在課后進行設計開發,最終編寫出代碼。這過程對培養學生解決問題的育巨力是不可低估的。在這過程中,教師應對學生的設計結果(代碼)進行查看和指導。學生的層次不,如果終驗之前不能完成設計,實驗的過程也將失敗。因此另外,將學生編隊為幾個人個研究組也是種可行的方法。學生在團隊中協作,互相幫助取長補短,培養團隊的協作能力。波形仿真雖然教師可以査看代碼的正確性,但仿真結果更能說明問題。在實驗課上首先介紹開發工具,然后引導學生創建工程,新建 文件,最后將編寫好的代碼輸人,直到編譯無誤。之后建立波形仿真文件,引導學生設置輸入波 形。 如個裁判設置為輸人端口即 的值為 查看輸出f。
波形仿真結果以圖形方式直觀地顯示了結果,并如實地展現了毛刺現象。波形仿真正確后,即可進入下一階段。
下載到開發板運行與測試 仿真成功之后, 在教師的指導下,通過設定芯片類型、管腳定義等過程,對整個工程重新進行編譯。需要注意將管腳配置為 上連接 了指示燈的引腳以便于觀察。學生可以在 將譯好 件載到 ? 就可以觀察指示燈的現實規律和使用示波器等設備進行測試。整個過程如圖所示。 設置芯片類型 餅
驗報告除包含以往實驗報告的基本內容外,還應在實驗報告的開頭增加學生設計部分的內容,以體現學生的設計過程。并在結尾增加項總結。該設計和實驗的過程學生可寫成篇小論文。教師應制定嚴格的評分標準,根據學生實驗的設計過程和實驗報告的完成情況給出綜合評分。
示波器實驗報告范文6
【關鍵詞】高頻電子技術;應用型本科;教學改革
高頻電子技術是應用型本科教學中通信工程、電子信息工程等專業重要的專業技術基礎課之一,也是一門理論和實踐都要求較高的課程,同時也是教師難教、學生難學的一門課程,它內容豐富,應用廣泛,新技術、新器件的發展也非常迅猛。因此搞好該門課程的教學對于學生后續專業課的學習起著至關重要的橋梁作用。沈陽理工大學應用技術學院信息與通信教研室在2010~2011學年第二學期的“高頻電子技術”的課程教學中進行了大膽的改革,可以說取得了非常好的教學效果。
一、高頻電子技術教學中存在的問題
對于一般院校來說,高頻電子技術課程的理論教學和實驗教學都是單獨開課,即講完理論課再去做相應的驗證性實驗,這種以分段實驗來驗證相應部分理論的教學方法會使理論和實驗教學割裂開來,不利于理論和實驗教學的有機結合。
1.實驗教學中的問題
傳統的高頻電子技術實驗課多是驗證性的實驗,如小信號選頻放大器、調幅技術與二極管包絡檢波器、正弦波振蕩器、混頻器等實驗,這些分立的驗證性實驗項目對學生理解分段的理論知識的會有一定的幫助,但不能達到提高學生對高頻電子技術整體技術理解的目的。且現在的實驗儀器和設備多是現成的實驗箱或實驗板,學生實驗時只要參照實驗指導書,利用信號發生器、掃頻儀、示波器等常見用儀器,按照所要求的步驟、方法,連接好實驗箱上的線路并觀測相應的儀器,通過簡單的調試就可以觀察到實驗現象并獲得測量結果,記錄下實驗數據,寫出實驗報告就算完成了高頻電子技術實驗。這對于應用性本科教學中的學生通常是不夠的,因為他們通常不會課后再去查資料,對實驗內容的思考僅限于書本上的知識,對實驗中遇到的異常現象不知如何進行解決。學生只能被動地接受知識。這種傳統的實驗教學模式只重視對理論知識的驗證,忽視了實驗技能和綜合素質的培養。其實,實踐性教學的主要目的是為學生提供一種條件,讓他們在正確的指導下通過自身的實踐來提高對高頻電子技術的理解和實踐能力。正確的引導應用性本科教學中學生動腦筋、查資料,鼓勵他們掌握新知識、創新實驗方法、不怕失敗、善于從成功與失敗中吸取經驗與教訓。
2.理論教學中的問題
目前我國應用性本科教學中的培養目標主要是培養應用型本科人才,對于課程中高深理論和公式推導并不需要要求過多,但是高頻電子技術課程的中公式和理論推導又非常多,而且不好理解,現在的教學方式又都是教師在黑板上向學生傳授理論知識,通常只注意理論上講解,缺乏物理概念的形象闡述和應用方面知識的解釋,課程就會變成一門數學公式或數學模型推導課,對于應用性本科教學中的學生學習的難度會大大增加,因此部分學生失去了學習的興趣。而且教師在授課時要么依靠多媒體課件,要么黑板上直接講授,教學方法相對單一,達不到應用性本科教學中培養應用型本科人才目標所期望的教學效果。因此,在應用型本科教學中必須對高頻電子技術這類理論和實踐性都較強的課程進行改革。
二、更新教學觀念,改革教學內容和方式
1.實踐和理論分析相結合,理論課堂搬進實驗室、做做講講、講講做做
考慮到高等教育正在從精英教育到大眾化教育的轉變,應用性本科教學中理應把培養應用型人才放在首位,所以將這門理論性和工程性都極強課程教學方式改變為以實踐教學為引導,在實踐的感性認識的基礎上,再進行理論分析教學。具體做法是先把學生高頻電子技術的理論課改在實驗室中進行教學,利用相關高頻電子技術實驗的工程實踐作引導,如可用一個具體音頻收發機的具體電路來對應講解高頻電子技術課本上的基本理論,即在實驗室中做做講講、講講做做,學生以手做、眼觀、配合以簡單數學分析的學習方法來理解高頻電子技術理論。例如講到小信號選頻放大器這一章就可以利用收音機選頻接收的實際電路來引入LC選頻電路和高頻放大器的概念,通過實際電路的演示配合講解使學生對選頻技術在實際工程中的應用有更進一步的理解,這樣可以做到讓學生理論聯系實際,更好地培養學生的分析能力和實際操作能力,從而能培養出合格的應用型人才,起到事半功倍的效果。
2.關于實驗報告的改革
實驗報告是學習實驗知識的一個重要環節,特別是學習高頻電子技術時,更是不能缺少實驗教學內容,它不僅能加深理解已學的理論知識,而且能提高學生實驗總結能力和培養嚴謹的科學作風,為后續類似理論課程的學習和從事實踐技術工作奠定基礎。
實驗報告是為實驗教學而設置的一個考查和評價學生實踐操作和理論分析能力的手段。由于把高頻電子技術課程的教學放在了實驗室,教學方式改為了實踐和理論相結合的教學方法,所以對過去的實驗報告中的一些內容和形式就需要進行改革。學生過去通常都是看著實驗指導書來抄寫實驗目的、實驗儀器、實驗步驟等一些對理解高頻電子技術無用的內容,做了許多無用功,所以為了減輕學生的課外負擔,避免學生浪費大量的課余時間去抄寫一些不必要的東西,把《實驗報告》和《實驗指導書》二者合二為一,將二者有機地融為一體,形成一本《高頻電子技術教學實踐手冊》。其內容主要為:
(1)教學實踐內容。
(2)工程實踐的目的。
(3)工程實踐所需要的儀器。
(4)工程實踐的課件及電路。