導語：伏安法測電阻實驗教學改革分析一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創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誤差主要是由電流表的內阻/電壓表的內阻引起的。設計用內接法和外接法測量大、中、小三個電阻的開放內容。結果表明，對于給定大和小的電阻，分別使用內接法、外接法測量時不確定度較小;而內、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驅動，有利于實驗室的開放和學生自主學習。

關鍵詞:自主學習;伏安法;補償法;電橋法

在新工科背景下，大學物理實驗作為工科大學生第一次系統學習基本實驗技術、培養基本科學素養和能力的實驗課程，大學物理實驗課程旨在培養和提高學生的大學物理實驗的綜合技能，為工科學生學習技術基礎課、專業基礎課等自主學習打下良好的基礎［1-4］。大學物理實驗課程主要培養學生學習實驗方法、設計實驗方案，掌握基本實驗儀器的調節和使用，培養學生敏銳的實驗觀察能力、分析匯總實驗現象、精細的實驗儀器調節能力與綜合分析實驗現象等獨立思考能力等。通過大學物理實驗各個環節的訓練，培養和提高學生的科學實驗能力和科學實驗素養，要求學生具有理論聯系實際和實事求是的科學作風，嚴肅認真的工作態度，主動研究的探索精神。根據學校的培養定位目標和大學物理實驗課程的性質、目標，選取大學物理實驗中內容比較簡單，又可以適當拓展的“伏安法測量電阻”作為設計實驗項目［5，6］，旨在培養學生的自主學習、任務驅動、實驗室開放等問題導向的實驗教學模式改革。

1遞進的實驗內容設計

1．1電流表和電壓表內阻測定。使用半偏法測量電流表的內阻和電壓表的內阻值，電流表在量程0～20mA時內阻RA約為1×102Ω，電壓表在量程0～20V時內阻RV約為1×107Ω;1．2選擇內、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、外接法如圖1、圖2所示，測量三個電阻以及確定系統誤差和修正等。系統誤差主要來源于內接法的RA/Rx比值和外接法Rx/RV的比值。實驗內容設計上可以利用半偏法測量電流表、電壓表內阻，以及利用伏安法的內、外接法測量三個電阻的阻值，內容設計有一定的遞進性，有利于學生完成適合自己的實驗內容。

2豐富的實驗資源支撐

2．1實驗指導書。在伏安法測電阻的實驗內容設計時，首先考慮到學生的高中基礎和所具備的基本素質、能力等因素，在提供伏安法測電阻的實驗指導書時，重點考慮指導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、具體的測量任務表格。學生通過課前的自主學習，大部分能夠掌握實驗基本原理、方法、實驗儀器的使用與調節，明確實驗任務與要求等;同時也考慮到學生個體差異的存在，小部分學生在學習上存在一定困難等，安排實驗指導教師對學生在自主學習過程中存在的問題進行解答和說明，解決學生在課前自主學習遇到的困難。2．2實驗微課。充分利用實驗中心的人力、物力資源，在完成實驗指導書、PPT基礎上，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、相關參考資料上傳到課程網站，便于學生利用課外時間自主學習實驗的原理、實驗方法，熟悉實驗儀器基本操作等。對于實驗儀器，如數字式的電流表、電壓表、電源、待測電阻、數字式萬用表、開關等實物，學生可以在預習或自主學習時進到實驗室進行了解和使用操作，實際連接電路。這有利于學生掌握實驗原理、熟悉儀器使用等。2．3實驗任務。使用半偏法進行電流表和電壓表內阻的測量。在測定電流表和電壓表的內阻后，根據具體要求的實驗任務，針對待測量的三個阻值的電阻，能夠恰當地選取內、外接法連接電路并能進行測量。實驗任務明確、具體，且具有一定柔性和可拓展性，充分考慮了學生的學習上的差異，充分體現了個性化培養的要求。2．4評分標準。針對設置實驗內容和具體的實驗任務，大學物理實驗中心制定了該實驗項目的評分標準，學生可以結合評分標準的要求明確實驗的重點考核項目，學生可以針對性地進行實驗的準備和實驗操作。評分標準的制定能夠規范學生的實驗操作，又調動了學生在實驗過程中的主動性和積極性。

3規范的實驗過程考核

在實驗測量過程中，明確實驗測量任務(半偏法測量電流表\電壓表的內阻、伏安法測量三個線性電阻)，學生能夠根據實驗自主學習實驗原理、正確的實驗儀器使用與調節，能夠短時間進行正確的電路連接和調試后進行實驗測量;教師可以主要評價學生實驗操作過程中的規范性、實驗儀器的調節、實驗數據的獲得與記錄、壞數據的剔除、實驗過程中異常現象及解決對策和實驗過程中與學生交流等方面。學生完成伏安法測電阻實驗數據的圖形化處理，內、外接法實驗結果、不確定度的計算和實驗結果的評價，再進一步完成實驗數據的擬合和相關系數的計算以及對實驗內容設計、實驗資源等的建議和意見等。撰寫科學、規范的大學物理實驗報告。

4交互的實驗結果評價

結合實驗過程評價學生的實驗結果，充分考核學生實驗任務是否明確，實驗原理掌握，實驗儀器正確使用與調節，實驗現象的觀察與思考，實驗過程中異常問題的發現與解決方法;考察學生與教師主動交流與獨立思考、實驗任務明確、實驗操作的規范等。自主學習的實驗教學加強了實驗過程中基于問題導向的師生交流與討論，深入了實驗結果的分析與評價，獲得對實驗內容、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、與實驗教師的交流與討論，對實驗教師在實驗過程的評價，對實驗評分標準的反饋意見，對實驗報告成績的評語以及反饋意見等，對具有創新內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習和實驗研究的濃郁氛圍，提高實驗教學的效果和質量等。

5拓展的實驗項目內容

在完成伏安法內、外接法測量電阻的基礎上，可以嘗試拓展如下的實驗內容: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等。

6創新的實驗競賽活動

結合每年的校內、省內大學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容和題目，如利用電橋法測量熱敏電阻隨溫度的變化關系，獲得熱敏電阻與溫度的曲線規律，確定在不同的溫度下的溫度系數;也可以利用應力傳感器在不同的壓力下電阻不同的特點測量質量等。在提高學生的設計能力、創新能力的同時，也積極改進部分物理實驗儀器的部分功能，豐富實驗儀器等，增進實驗室建設。7結論伏安法測電阻的實驗采用任務驅動的教學內容設計，確立了以“學生為中心”的教學理念，充分體現學生在實驗教學過程中的主體地位和教師的主導作用;微課、視頻等教學手段與突出學生親身體驗的教學方法相結合，采用問題導向的實驗指導方式，注重實驗過程的評價進一步調動了學生自主學習的積極性和主體的參與性，形成了濃郁的實驗教學氛圍，提高了實驗教學質量。

參考文獻:

［1］鄒輝，葉蓓，賀超凱，等．新工科背景下實踐教學質量標準研究［J］．大學物理實驗，2017，30(6):136-138．

［2］羅萬成．虛擬現實技術與“新工科”人才培養———以重慶文理學院為例［J］．重慶高教研究，2018，6(1):65-77．

［3］杜娟，羅冰，宋鵬程．新工科背景下體驗式教學模式構建與實踐［J］．教育現代化，2017，4(45):24-26．

［4］曹霞，王波，張紅劍．新工科背景下數字信號處理課程的改革［J］．學園，2017(25):23-24．

［5］羅明海，韓亞萍，王金鑫，等．最小二乘法在伏安法測電阻實驗中的應用［J］．大學物理實驗，2012，25(2):88-90．

［6］王靜，王吉華．以伏安法測電阻為例談大學中學物理實驗教學的銜接［J］．大學物理實驗，2009，22(2):109-112．

［7］敬曉丹，李義．伏安法與補償法測電阻的實驗研究［J］．大學物理實驗，2014，27(3):47-49．

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