基于物理创新实践平台的多维开放式体系设计与实践.pdfVIP

基于物理创新实践平台的多维开放式体系设计与实践 刘立英 邓金祥 张 兵 刘国庆 北京工业大学数理学院，北京 100124 摘要 以增强学生实践创新能力为主旨，通过资源整合和功能提升构建形成一个硬件 开放、软件开放、面向对象开放、时间维度开放的“多维开放式”实验体系和教学 平台，拓展了实验室开放的内涵，并有效激发了学生的创新潜能，也为新型仪 器设备和现代实验手段的更有效利用和融合提出了一种新思路. 关键词 实验教学；多维开放；自主设计；创新教育 88 2013年全国高等学校物理基础课程教育学术研讨会论文集 【a)传统黑盒子式亥姆霍兹线圈实验设备(b)PASCO开放式式亥姆霍兹线嘲实验设备 图1 亥姆霍兹线圈实验设备 器面板、实现测试测量功能的一种计算机仪器系统．但是虚拟仪器秉承“软件就是仪器”的理念， 功能强大的开放式图形化编程语言使得同一个测量对象和硬件配置在不同的程序框图下，实现的 处理功能固定，表现出一定局限性． 利用现成的实验项目和数据处理软件，在仪器配置和实验实施方面相应比较容易，是目前一 些学校使用PASCO实验平台开展实验室工作的主要形式【5山J．借助一定的硬件连接和软件设置使 PASCO物理平台上丰富的传感器设备与LabVIEW等虚拟仪器语言兼容，在有效的同时利用 PASCO平台的“开放式”硬件资源和虚拟仪器语言的“开放式”编程功能，能够实现硬件和软件 的双重自主实验设计，形成平台功能的开创性提升． 将传感器按照数字传感和模拟传感的方式分类，并通过对传感器的引脚定义进行解析，能够 使PASCO平台的各类传感器被LabVIEW虚拟仪器语言识别．在此基础上，通过强大的开放性软 件对采集到的实验数据进行自主目标定义和分析功能设计，这样在分析的广度和深度上远远优于 现有平台功能固定的软件．如图2所示，它是弹簧阻尼振动特征程序框图=受实验结果． 围 _8 ¨ 11Lj ．j。， 。^ -。 A 弹簧阻尼振动程序框图及实验结果 2013年全国高等学校物理基础课程教育学术研讨会论文集 89 E三习 图2(续) 2“多维开放式”实验体系构建 在平台的运转模式上，我们打破原来的主要面向物理专业学生的状况，而着重向全校工科班 推广和开放：以力学、光学、电磁学等基本“开放式”实验教学案例为基础，通过物理实验中心课程 体系中研究性实验项目的开展，面向校理工科学生运行，支持学生的自主实验设计和开发；结合 学生星火项目、物理实验竞赛等课外科技活动，鼓励不同学院、不同学科背景的学生之间交叉组 队，进行课外的自主创新研究．这样做一方面可以更好地突出并有效激活该平台本身所具有的“涉 及多个理工科层面”的特征，另一方面可以扩大该创新实践平台的受益面，更好地为全校理工科 学生服务，在学生创新意识创新能力培养方面发挥更大的作用．基于该平台，已指导学生完成各 级各类竞赛和科技项目多项，在物理实验、物理与工程等期刊上发表学生论文多篇．在本科生教 学形式的多样化以及学生创新能力的培养方面表露出明显的优势和巨大的潜力． 3结语 物理实验教学是一项实践性很强的教学内容，而培养大学生的实践创新能力和创新精神是当 前高等教育的重大课题．通过对创新实践平台的资源整合、功能提升，以及运转模式改革，形成 一种全新的“多维开放式”实验教学体系，将能够进一步突出自己的实验特色和实践成效．通过 学科交叉、自主设计，对于激发当代大学生的创新潜能、培养其综合能力大有裨益；通过资源整 合、开拓进取，也为新型仪器设备和现代实验手段的更有效利用和融合提出了一种新思路． 参考文献