導(dǎo)語：伏安法測電阻實驗教學(xué)改革分析一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，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)計用內(nèi)接法和外接法測量大、中、小三個電阻的開放內(nèi)容。結(jié)果表明，對于給定大和小的電阻，分別使用內(nèi)接法、外接法測量時不確定度較小;而內(nèi)、外接法測量中阻值的不確定度較大，說明伏安法測量特定阻值的電阻仍存在方法上的不足。引入的補償法、電橋法等方法可以準(zhǔn)確測量電阻，彌補了伏安法的不足。補償法、電橋法等提供了電阻精確測量問題的任務(wù)驅(qū)動，有利于實驗室的開放和學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞:自主學(xué)習(xí);伏安法;補償法;電橋法

在新工科背景下，大學(xué)物理實驗作為工科大學(xué)生第一次系統(tǒng)學(xué)習(xí)基本實驗技術(shù)、培養(yǎng)基本科學(xué)素養(yǎng)和能力的實驗課程，大學(xué)物理實驗課程旨在培養(yǎng)和提高學(xué)生的大學(xué)物理實驗的綜合技能，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)物理實驗課程主要培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)實驗方法、設(shè)計實驗方案，掌握基本實驗儀器的調(diào)節(jié)和使用，培養(yǎng)學(xué)生敏銳的實驗觀察能力、分析匯總實驗現(xiàn)象、精細(xì)的實驗儀器調(diào)節(jié)能力與綜合分析實驗現(xiàn)象等獨立思考能力等。通過大學(xué)物理實驗各個環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，培養(yǎng)和提高學(xué)生的科學(xué)實驗?zāi)芰涂茖W(xué)實驗素養(yǎng)，要求學(xué)生具有理論聯(lián)系實際和實事求是的科學(xué)作風(fēng)，嚴(yán)肅認(rèn)真的工作態(tài)度，主動研究的探索精神。根據(jù)學(xué)校的培養(yǎng)定位目標(biāo)和大學(xué)物理實驗課程的性質(zhì)、目標(biāo)，選取大學(xué)物理實驗中內(nèi)容比較簡單，又可以適當(dāng)拓展的“伏安法測量電阻”作為設(shè)計實驗項目［5，6］，旨在培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、任務(wù)驅(qū)動、實驗室開放等問題導(dǎo)向的實驗教學(xué)模式改革。

1遞進(jìn)的實驗內(nèi)容設(shè)計

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

2豐富的實驗資源支撐

2．1實驗指導(dǎo)書。在伏安法測電阻的實驗內(nèi)容設(shè)計時，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，在提供伏安法測電阻的實驗指導(dǎo)書時，重點考慮指導(dǎo)書中精練的理論敘述，清晰的圖表和實驗儀器的圖片，以及詳實、齊全的使用說明書和明確、具體的測量任務(wù)表格。學(xué)生通過課前的自主學(xué)習(xí)，大部分能夠掌握實驗基本原理、方法、實驗儀器的使用與調(diào)節(jié)，明確實驗任務(wù)與要求等;同時也考慮到學(xué)生個體差異的存在，小部分學(xué)生在學(xué)習(xí)上存在一定困難等，安排實驗指導(dǎo)教師對學(xué)生在自主學(xué)習(xí)過程中存在的問題進(jìn)行解答和說明，解決學(xué)生在課前自主學(xué)習(xí)遇到的困難。2．2實驗微課。充分利用實驗中心的人力、物力資源，在完成實驗指導(dǎo)書、PPT基礎(chǔ)上，組織骨干教師撰寫實驗微課、實驗視頻的腳本，并精心錄制。將伏安法測電阻實驗的微課視頻、相關(guān)參考資料上傳到課程網(wǎng)站，便于學(xué)生利用課外時間自主學(xué)習(xí)實驗的原理、實驗方法，熟悉實驗儀器基本操作等。對于實驗儀器，如數(shù)字式的電流表、電壓表、電源、待測電阻、數(shù)字式萬用表、開關(guān)等實物，學(xué)生可以在預(yù)習(xí)或自主學(xué)習(xí)時進(jìn)到實驗室進(jìn)行了解和使用操作，實際連接電路。這有利于學(xué)生掌握實驗原理、熟悉儀器使用等。2．3實驗任務(wù)。使用半偏法進(jìn)行電流表和電壓表內(nèi)阻的測量。在測定電流表和電壓表的內(nèi)阻后，根據(jù)具體要求的實驗任務(wù)，針對待測量的三個阻值的電阻，能夠恰當(dāng)?shù)剡x取內(nèi)、外接法連接電路并能進(jìn)行測量。實驗任務(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)了個性化培養(yǎng)的要求。2．4評分標(biāo)準(zhǔn)。針對設(shè)置實驗內(nèi)容和具體的實驗任務(wù)，大學(xué)物理實驗中心制定了該實驗項目的評分標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)生可以結(jié)合評分標(biāo)準(zhǔn)的要求明確實驗的重點考核項目，學(xué)生可以針對性地進(jìn)行實驗的準(zhǔn)備和實驗操作。評分標(biāo)準(zhǔn)的制定能夠規(guī)范學(xué)生的實驗操作，又調(diào)動了學(xué)生在實驗過程中的主動性和積極性。

3規(guī)范的實驗過程考核

在實驗測量過程中，明確實驗測量任務(wù)(半偏法測量電流表\電壓表的內(nèi)阻、伏安法測量三個線性電阻)，學(xué)生能夠根據(jù)實驗自主學(xué)習(xí)實驗原理、正確的實驗儀器使用與調(diào)節(jié)，能夠短時間進(jìn)行正確的電路連接和調(diào)試后進(jìn)行實驗測量;教師可以主要評價學(xué)生實驗操作過程中的規(guī)范性、實驗儀器的調(diào)節(jié)、實驗數(shù)據(jù)的獲得與記錄、壞數(shù)據(jù)的剔除、實驗過程中異?，F(xiàn)象及解決對策和實驗過程中與學(xué)生交流等方面。學(xué)生完成伏安法測電阻實驗數(shù)據(jù)的圖形化處理，內(nèi)、外接法實驗結(jié)果、不確定度的計算和實驗結(jié)果的評價，再進(jìn)一步完成實驗數(shù)據(jù)的擬合和相關(guān)系數(shù)的計算以及對實驗內(nèi)容設(shè)計、實驗資源等的建議和意見等。撰寫科學(xué)、規(guī)范的大學(xué)物理實驗報告。

4交互的實驗結(jié)果評價

結(jié)合實驗過程評價學(xué)生的實驗結(jié)果，充分考核學(xué)生實驗任務(wù)是否明確，實驗原理掌握，實驗儀器正確使用與調(diào)節(jié)，實驗現(xiàn)象的觀察與思考，實驗過程中異常問題的發(fā)現(xiàn)與解決方法;考察學(xué)生與教師主動交流與獨立思考、實驗任務(wù)明確、實驗操作的規(guī)范等。自主學(xué)習(xí)的實驗教學(xué)加強了實驗過程中基于問題導(dǎo)向的師生交流與討論，深入了實驗結(jié)果的分析與評價，獲得對實驗內(nèi)容、實驗項目的較廣泛、深入的建議和意見，包括對實驗教師的指導(dǎo)、與實驗教師的交流與討論，對實驗教師在實驗過程的評價，對實驗評分標(biāo)準(zhǔn)的反饋意見，對實驗報告成績的評語以及反饋意見等，對具有創(chuàng)新內(nèi)容的實驗報告的展示的示范作用等，營造良好的實驗自主學(xué)習(xí)和實驗研究的濃郁氛圍，提高實驗教學(xué)的效果和質(zhì)量等。

5拓展的實驗項目內(nèi)容

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

6創(chuàng)新的實驗競賽活動

結(jié)合每年的校內(nèi)、省內(nèi)大學(xué)生物理實驗競賽的開展，積極主動開展適合于物理實驗競賽的內(nèi)容和題目，如利用電橋法測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測量質(zhì)量等。在提高學(xué)生的設(shè)計能力、創(chuàng)新能力的同時，也積極改進(jìn)部分物理實驗儀器的部分功能，豐富實驗儀器等，增進(jìn)實驗室建設(shè)。7結(jié)論伏安法測電阻的實驗采用任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計，確立了以“學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，充分體現(xiàn)學(xué)生在實驗教學(xué)過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)生親身體驗的教學(xué)方法相結(jié)合，采用問題導(dǎo)向的實驗指導(dǎo)方式，注重實驗過程的評價進(jìn)一步調(diào)動了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性和主體的參與性，形成了濃郁的實驗教學(xué)氛圍，提高了實驗教學(xué)質(zhì)量。

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作者:敬曉丹 李久會 王文新 邱忠媛 張云竹 袁 泉 李 義 單位:遼寧工業(yè)大學(xué)