緒論：寫作既是個人情感的抒發，也是對學術真理的探索，歡迎閱讀由發表云整理的11篇物理模擬論文范文，希望它們能為您的寫作提供參考和啟發。

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二、任務驅動型物流管理教學方法的應用

任務驅動式教學方法主要通過老師指定既定的目標而學生在學習過程中一切活動圍繞目標而展開，帶有強烈的目的性。讓學生在自主學習的過程中不在盲目，學生因為有目標的存在而為了目標而努力和探索，而在這個探索的過程中又獲得強烈的認同感以及成就感，這樣的管理教學方式能夠有效的激發學生的學習熱情，讓學生在學習過程中有一個發現問題、思考分析、問題解決的過程中，從而真正的提高學生自主學習以及創新學習的開拓精神。任務驅動的教學方式主要步驟為：任務設計——學生自主學習探索——結果評估——課后思考與拓展，四個步驟為和新的，老師通過科學合理的任務布置來控制課堂的教學節奏并激發學生的學習探索興趣。在設計任務的過程中，首先要考慮到學生的認知能力以及學習特點，然后有針對性的設計具體的教學內容，難度不能太高，使學生遙不可及而失去興趣，又不能太低，使學生簡簡單單就完成任務，這樣又失去了應有的教學效果。只有難度適中，才能充分激發學生的鉆研精神以及創造力。在實際教學過程中，可以首先將班級內的學生分為幾組，每組成員最好少于5人，然后老師根據教學大綱設定相應的教學任務，但是不同組之間的教學任務也要進行一定的區分。比如，5人小組可以給予5個小任務，或者是2兩個大任務，這些都可以根據實際教學情況進行適當的調整，但是務必要求學生全員參與，并且討論的過程也要制定適當的規則，防止課堂教學過程中出現偏離主題的討論，浪費教學時間，降低教學質量，但是規則的制定也不能夠太死板，使得學生的討論內容毫無新意，無法激發學生的學習熱情，應該根據實際的教學情況來制定，避免教學進程過于死板。

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考慮到針對物理專業的課程學時數少,但內容多,重點和難點多,而學生動手能力較弱,過于注重理論公式的推導等情況,整合了“模擬電子技術”課程內容結構,逐步減少理論學時,增加實驗學時,使二者比例達到一個最合理值。刪減部分陳舊知識,融入新技術的應用,以理論為基礎,強調應用,將理論與實踐、技術與應用較好的融合在一起。

2.教材與參考書目選用應符合物理師范生專業特點

全國各大高校都陸續出版了許多優秀的教材。但是每一本教材的側重點和難易程度也各不相同。選用較多的是高等教育出版社出版、由康華光主編的教材,由童詩白主編的教材以及楊拴科等主編的教材。根據物理師范生注重公式的邏輯推理的思維特點。所以選取更側重于基本概念的講解,邏輯性強,知識點豐富,學生需要掌握的內容多,由童詩白主編的教材更加適合西部師范院校物理專業的學生。

3.核心突出內容的取舍

模擬電路就是處理模擬電壓和電流的電路,而由于現實生活中大多信號較為微弱的模擬信號,所以要進行信號的放大,這也是模擬電子技術課程的核心部分。所以本課程的核心內容自然非放大電路莫屬。與此同時,現實生活中相關器件的供電電源很多為直流電源,所以必然需要一種將電廠的交流電轉為直流的電路,此電路就是直流穩壓電源。由此可知,主講內容就是放大電路和直流穩壓電源,尤其是放大電路部分。

二、教學方法和教學手段改革

1.教學方法多元化

在選擇教學方法的時候,要特別注意培養學生的感性認識,以調動學生的主觀能動性為目的。比如在講授“反饋”概念時,我們可以運用類比教學法。教師可以以常見的冷暖空調的溫度調節過程為例。另外在教學過程中,也需多運用啟發式教學法,教師只有善于提出問題,才能更好地啟發學生進行積極的思考,變被動接收為主動學習。

2.充分利用仿真軟件

因為師范生最在意教學形式,如果僅僅在課堂平白地傳授復雜的模擬電路理論知識,枯燥的形式會讓師范生認為理論與實際相差太遠,進而對電子類課程失去興趣。所以在講授理論課時,利用計算機仿真技術,將虛擬電子實驗引入課堂教學中,可以隨時進行電路連接、仿真和測量,增強了教學的直觀性、形象性和生動性,有助于加強課堂互動,激發和調動學生的學習興趣,從而實現了理論教學和實踐教學的有機結合。

三、實踐教學環節

1.實驗準備

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一、模擬的類型

 

1.模擬的基本類型

 

模擬是以科學技術理論與實踐為基礎，在一定環境與條件下，將研究對象用其它手段進行模仿的一種實驗方法。該方法不直接涉及研究對象固有的現象與過程本身，而是設計一個和該現象與過程相似的模型，并通過該模型間接地呈現出該現象與過程。模擬實驗的目的主要是便于經濟地檢驗、驗證、再現、發現或揭示該現象與過程的特征、演變規律與內在機制。

 

模擬的基本類型有物理模擬與計算機模擬。

 

物理模擬是制作和某現象與過程相似的物理模型，并對該模型研究，獲取該現象與過程的特征。

 

計算機模擬是利用計算機對某現象與過程進行求解、分析、判斷以及圖像顯示等，得出該現象與過程的特征。計算機模擬有模型模擬和統計模擬兩種基本方法。

 

2.模擬實驗方法的進展特征

 

科學技術的發展，對許多航空航天系統有越來越嚴格的性能要求[4-7]。為探索性能的未知特性，實時評估與預測性能退化軌跡，科學技術研究已經從靜態發展到動態、從線性發展到非線性、從確定性參數發展到不確定性參數、從不變性函數發展到多變性函數。面對這些新問題，現有研究所采用的模擬實驗方法取得了許多進展。

 

以近年來航空航天技術領域的某些中文科技論文為案例，經研究發現，模擬實驗方法的最新進展以依賴問題的屬性信息和現場信息為特征，旨在求解動態、非線性、不確定性與多變性等復雜問題，根據對問題信息的依賴特征，將現有的模擬實驗方法歸納為屬性依賴法與現場依賴法。

 

二、屬性依賴法

 

屬性依賴法是基于屬性、目標屬性與層次屬性等3個信息要素的模擬實驗方法。

 

屬性是問題的抽象刻畫，表示問題的性質與關系。性質表示問題的固有特征，關系表示不同問題之間的性質傳承與影響。

 

目標屬性是期望得到的對問題屬性的某種解答或認知。

 

層次屬性是目標屬性的分解，即將目標屬性分解為若干個子屬性。若子屬性彼此獨立，則稱為同層次子屬性;否則稱為非同層次子屬性。層次按從低到高的順序分為多層，目標屬性依賴于最高層子屬性，最高層子屬性依賴于次高層子屬性，依次類推，直到最低層子屬性。

 

根據目標屬性的不同，屬性依賴法又細分為同步進化法與層次進化法。

 

1.同步進化法

 

同步進化法是將問題分解成低一層次的多個彼此獨立的子問題，用基本模擬方法逐個解決各子問題，最后融合出結果。這是一種化整為零、逐個擊破、同步進化的方法。具體做法是，若目標屬性是由多個低一層次的獨立子屬性綜合構成，則可以根據各獨立子屬性的特征，進行子屬性模擬，然后推斷各子屬性的模擬結果，使各子屬性由低層次同步進化至高層次，獲得目標屬性特征。

 

例如，揭示航空發動機非線性動力學特征是相關領域的一個重要問題。為此，文獻[7]綜合現有方法的優點，提出一種振動耦合動力學模型，計算出系統非線性響應，并在兩個航空發動機轉子模擬裝置上進行模態實驗，發現計算結果與實驗結果有很好的吻合性。

 

在這個案例中，非線性響應特征問題被分解為2個同層次的子問題，即理論建模計算與模態實驗，2個子問題解答的融合是將計算結果與實驗結果進行對比分析?？梢钥闯?，解決這2個子問題的實驗模擬方法分別是物理模擬和計算機模型模擬，經過對2種模擬結果的對比檢驗，最終推斷出航空發動機非線性響應的某些特征，為探索航空發動機非線性動力學特征提供了新思路。

 

2.層次進化法

 

層次進化法是將問題按屬性層次由低到高地分解成多個前后有聯系的子問題，用基本模擬方法逐步解決各子問題，最后直接得到結果。該方法的特點是化整為零、逐步擊破、依次進化。具體做法是，若目標屬性可以分解為多個彼此低一層次的關聯子屬性，則可以根據各子屬性的特征，按照設計好的步驟，依次進行子屬性模擬，逐步使屬性由低層次向高層次進化，逼近目標屬性特征。

 

例如，航空發動機的故障診斷技術對發動機性能的可靠性、維護性和保障性有重要影響。但是，現有研究主要關注故障診斷算法的有效性，尚未有效驗證故障檢測率、定位率與虛警率等指標，從而無法定量評價故障診斷系統性能。這里的問題是如何定量評價故障診斷系統性能?

 

為此，文獻[4]將問題分解為混合卡爾曼濾波器組故障診斷理論，發動機故障診斷系統和故障診斷實驗等3個不同層次的子問題。這3個層次的進化關系為：(1)用計算機模型模擬方法構建混合卡爾曼濾波器組，為發動機故障診斷系統奠定理論模型基礎;(2)基于理論模型，針對民用渦扇發動機常見的4種故障，用物理模型模擬方法搭建發動機故障診斷系統，為故障診斷實驗奠定基礎;(3)基于故障診斷系統，用統計模擬法評價出發動機故障診斷系統性能的定量指標值。

 

在該案例中，依次解決3個子問題的實驗模擬方法分別是計算機模型模擬、物理模型模擬和統計模擬，最終目標是實現故障診斷系統性能的定量評價，為工程實踐提供了重要依據。

 

三、現場依賴法

 

現場依賴法是基于時間序列和參數序列的模擬實驗方法，時間序列和參數序列統稱為序列。時間序列是將某現象的某一個指標在不同時間上的各個數值按時間先后順序排列而形成的序列，序列中的信息與時間密切相關。參數序列是由某現象的某些特征值構成的序列，序列中的信息與時間沒有關系。

 

現場依賴法是指依賴于問題真實現場信息的一種模擬實驗方法，其特點是，在模擬實驗中有現場的實時信息輸入、輸出與交流，可以及時矯正評估與預測結果。按照現場實時信息特征，現場依賴法可以細分為時間序列依賴法與參數序列依賴法。

 

1.時間序列依賴法

 

時間序列依賴法是根據現場實時信息的輸入時間序列來實施輸出序列運行軌跡評估與預測的一種模擬實驗方法。

 

不確定性的輸入時間序列干擾會導致輸出時間序列運行軌跡發生未知的非線性與多變性演化，通過將外界的真實或模擬真實的時序干擾輸入模擬實驗系統，獲取輸出時間序列的演化響應機制，及時預測與矯正其運行軌跡，可以為真實航空航天系統的可靠運行奠定基礎。

 

例如，為揭示大氣阻力導致衛星軌道衰減的機制，文獻[1]構建了模擬實驗系統，將地球扁率與大氣阻力攝動影響作為輸入時間序列，通過模型模擬輸出軌道根數變化，獲取衛星軌道高度衰減結果即輸出時間序列。其中，依賴的現場實時信息是經模擬改進的用某衛星高精度加速度儀測量得到的大氣密度數據。盡管熱層大氣密度數據呈現出明顯的動態、非線性、不確定性與多變性時序特征，模擬軌道序列與衛星實際軌道序列仍然保持一致，發現了衛星運行軌跡演變的新特性，研究成果具有創新性。

 

2.參數序列依賴法

 

參數序列依賴法是根據現場實時信息的輸入參數序列來實施輸出序列運行軌跡評估與預測的一種模擬實驗方法。

 

常見參數有剛度、阻尼、固有頻率、壓力、流量與溫度等，多種參數的組合構成參數序列。模擬實驗系統的參數序列取值應該與真實系統的參數序列保持一致，才能可信賴地實施輸出序列運行軌跡評估與預測。

 

例如，文獻[8]的衛星在軌微振動環境模擬實驗，用物理模擬方法構建出低頻彈性支撐裝置，揭示出自由邊界條件對衛星動力學特征的影響機制，為提高衛星在軌微振動地面模擬實驗精度奠定了基礎。其中，依賴的現場實時信息是微振動擾振，輸入參數序列為激振力參數，輸出序列為模擬衛星彈性體的模態相應。

 

四、結 語

 

基于科學技術問題的屬性信息和現場信息特征，提出模擬實驗的屬性依賴法與現場依賴法，可以解決動態、非線性、不確定性與多變性問題，為模擬實驗方法的發展提供新思路。

 

模擬實驗方法歸類為科學技術研究方法論，合理運用屬性依賴法與現場依賴法可以有效地驗證或再現研究對象的表現，揭示其演變規律，發現某些未知特性。

 

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微生物原油采收率技術(microbial enhananced oil recovery，MEOR)

是利用微生物在油藏中的有益活動，微生物代謝作用及代謝產物作用于油藏殘余油，并對原油/巖石／水界面性質的作用，改善原油的流動性，增加低滲透帶的滲透率，提高采收率的一項高新生物技術。該項技術的關鍵是注入的微生物菌種能否在地層條件下生長繁殖和代謝產物能否有效地改善原油的流動性質及液固界面性質。與其它提高采收率技術相比，該技術具有適用范圍廣、操作簡便、投資少、見效快、無污染地層和環境等優點。

一、微生物采油技術概況

1926年，美國科學家Mr.Beckman提出了細菌采油的設想。1946年Zobeu研究了厭氧的硫酸鹽還原菌從砂體中釋放原油的機理，獲得微生物采油第一專利。I．D．shtum(前蘇聯)及其它國家等學者也分別作了大量的創新性工作，奠定了微生物采油的基礎。美國的Coty等人首次進行了微生物采油的礦物試驗。馬來西亞應用微生物采油技術在Bokor油田做先導性礦物試驗，采油量增加了47%。2002年至2003年，我國張衛艷等在文明寨油田進行了微生物礦場應用，累計增產原油1695t，累計少產水1943t，有效期達10個月。

美國和俄羅斯在微生物驅油研究和應用方面，處于世界領先地位。美國有1000多口井正在利用微生物采油技術增加油田產量，微生物采油項目在降低產水量和增加采油量方面取得了成功。1985年至1994年，俄羅斯在韃靼、西西伯利亞、阿塞拜疆油田激活本源微生物，共增產原油13.49x10t，產量增加了10～46％。1988年至1996年，俄羅斯在11個油田44

個注水井組應用本源微生物驅油技術，共增產21x10t。

20世紀60年代我國開始對微生物采油技術進行研究，但發展緩慢。80年代末，大慶油田率先進行了兩口井的微生物地下發酵試驗(30℃)。大港、勝利、長慶、遼河、新疆等油田與美國Micro～Bac公司合作，分別進行了單井吞吐試驗。1994年開始，大港油田與南開大學合作，成功培育了一系列采油微生物，該微生物以原油和無機鹽為營養，具有降低蠟質和膠質含量功能，并在菌種選育與評價、菌劑產品的生產、礦場應用設計施工與檢測等諸方面取得了成績。1996年以來，吉林油田與13本石油公司合作，探究了微生物采油技術在扶余油田東189站的29口井進行的吞吐試驗，21口井見效，見效率達70%。2000年底，大慶油田采油廠引進了美國NPC公司的耐高溫菌種，在Y一16井組進行了耐高溫微生物驅油提高采收率研究和現場試驗，結果表明，采收率達43.41%，增加可采儲量1.81×10t，施工后當年增油615.5t。勝利油田羅801區塊外源微生物驅油技術現場試驗提高采收率2.66%。

二、微生物采油技術機理

（一）微生物采油技術與油田化學劑

在大慶油田開發的各個階段都會使用不同性質的化學劑，現以大慶油田為例。當大量化學劑進入油藏后，將發生物理變化和化學變化，對微生物采油過程可能產生不同的影響?；瘜W劑既可引起微生物生存環境（滲透壓、氧化還原電位、pH值）的改變，又可直接改變生物的生理（呼吸作用、蛋白質、核酸及影響微生物生長的大分子物質的合成）以及影響微生物細胞壁的功能，從而影響微生物的生長，降低采收率。

（二）微生物驅油機理

因為，微生物提高原油采收率作用涉及到復雜的生物、化學和物理過程，除了具有化學驅提高原油采收率的機理外，微生物生命活動本身也具有提高采收率機理。雖然目前的研究不斷深入，但仍然無法對微生物采油技術各個細節進行量化描述，據分析，主要包括以下幾個方面：

1.原油乳化機理。微生物的代謝產物表面活性劑、有機酸及其它有機溶劑，能降低巖石一油一水系統的界面張力，形成油一水乳狀液（水包油），并可以改變巖石表面潤濕性、降低原油相對滲透率和粘度，使不可動原油隨注入水一起流動[1引。有機酸能溶解巖石基質，提高孔隙度和滲透率，增加原油的流動性，并與鈣質巖石產生二氧化碳，提高滲透率。其它溶劑能溶解孔隙中的原油，降低原油粘度。

2.微生物調剖增油機理。微生物代謝生成的生物聚合物與菌體一起形成微生物堵塞，堵塞高滲透層，調整吸水剖面，增大水驅掃油效率，降低水油比，起到宏觀和微觀的調剖作用，可以有選擇地進行封堵，改變水的流向，達到提高采收率的效果。在較大多孔隙中，微生物易增殖，生長繁殖的菌體和代謝物與重金屬形成沉淀物，具有高效堵塞作用。

3.生物氣增油機理。代謝產生的CO、CO2、Nz、H、CH和C3H等氣體，可以提高地層壓力，并有效地融入原油中，形成氣泡膜，降低原油粘度，并使原油膨脹，帶動原油流動，還可以溶解巖石，擠出原油，提高滲透率。

4.中間代謝產物的作用。微生物及中間代謝產物如酶等，可以將石油中長鏈飽和烴分解為短鏈烴，降低原油的粘度，并可裂解石蠟，減少石蠟沉積，增加原油的流動性。脫硫脫氮細菌使原油中的硫、氮脫出，降低油水界面張力，改善原油的流動性。

5.界面效應。微生物粘附到巖石表面上而生成沉積膜，改善巖石孔隙壁面的表面性質，使巖石表面附著的油膜更容易脫落，并有利于細菌在孔隙中成活與延伸，擴大驅油面積，提高采收率。

（三）理論研究

1.國內外的數學模型。20世界80年代末，國外的Islam、Zhang和Chang等建立了微生物采油的數學模型并開展了相應的數值模擬研究。Zhang模型優于Islam模型在于可描述微生物在地層中的活動，卻難于現場模擬。Chang模型是三維三相五組分，能描述微生物在地層中的行為，不能描述在油藏中的增產機理。

2.物理模擬。物理模擬研究基本上是應用化學驅的物理模型試驗裝置及試驗過程。微生物驅油模型的核心是巖心管部分，其長度影響微生物的生長繁殖。應建立大型巖心模型，使微生物充分繁殖，便于分析研究微生物的驅油效果。通過物理模擬研究微生物驅油法，可獲得微生物在巖心中的推進速度及濃度變化，對巖心滲透率的影響等信息。

（四）源微生物的采油工藝

國內油田（大慶等）已進人高含水開發期，是采用內源微生物驅油還是采用外源微生物驅油，要根據具體油藏內的微生物群落進行分析。若具體油藏中內存在有益微生物驅油的微生物群落，宜采用內源微生物驅油工藝，這是目前國內致力于運用最新微生物采油技術。

三、結語

綜上所述，在我國油田中，特別是大慶油田，在微生物采油技術具有提高采收率的效果，對大多數的油藏都能充分發揮微生物采油的優勢。制約微生物采油技術的主要因素在于油藏中微生物群落結構、現場試驗工藝及物理模擬實驗的局限性。外源菌種的選育和評價指標、特性，微生物的研究、菌液的生產和礦場試驗等方面還需深化。

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調查法是科學研究中最常用的方法之一。它是有目的、有計劃、有系統地搜集有關研究對象現實狀況或歷史狀況的材料的方法。調查方法是科學研究中常用的基本研究方法，它綜合運用歷史法、觀察法等方法以及談話、問卷、個案研究、測驗等科學方式，對教育現象進行有計劃的、周密的和系統的了解，并對調查搜集到的大量資料進行分析、綜合、比較、歸納，從而為人們提供規律性的知識。

調查法中最常用的是問卷調查法，它是以書面提出問題的方式搜集資料的一種研究方法，即調查者就調查項目編制成表式，分發或郵寄給有關人員，請示填寫答案，然后回收整理、統計和研究。

觀察法

觀察法是指研究者根據一定的研究目的、研究提綱或觀察表，用自己的感官和輔助工具去直接觀察被研究對象，從而獲得資料的一種方法?？茖W的觀察具有目的性和計劃性、系統性和可重復性。在科學實驗和調查研究中，觀察法具有如下幾個方面的作用：①擴大人們的感性認識。②啟發人們的思維。③導致新的發現。實驗法

實驗法是通過主支變革、控制研究對象來發現與確認事物間的因果聯系的一種科研方法。其主要特點是：第一、主動變革性。觀察與調查都是在不干預研究對象的前提下去認識研究對象，發現其中的問題。而實驗卻要求主動操縱實驗條件，人為地改變對象的存在方式、變化過程，使它服從于科學認識的需要。第二、控制性?？茖W實驗要求根據研究的需要，借助各種方法技術，減少或消除各種可能影響科學的無關因素的干擾，在簡化、純化的狀態下認識研究對象。第三，因果性。實驗以發現、確認事物之間的因果聯系的有效工具和必要途徑。

文獻研究法

文獻研究法是根據一定的研究目的或課題，通過調查文獻來獲得資料，從而全面地、正確地了解掌握所要研究問題的一種方法。文獻研究法被子廣泛用于各種學科研究中。其作用有：①能了解有關問題的歷史和現狀，幫助確定研究課題。②能形成關于研究對象的一般印象，有助于觀察和訪問。③能得到現實資料的比較資料。④有助于了解事物的全貌。

實證研究法

實證研究法是科學實踐研究的一種特殊形式。其依據現有的科學理論和實踐的需要，提出設計，利用科學儀器和設備，在自然條件下，通過有目的有步驟地操縱，根據觀察、記錄、測定與此相伴隨的現象的變化來確定條件與現象之間的因果關系的活動。主要目的在于說明各種自變量與某一個因變量的關系。

定量分析法

在科學研究中，通過定量分析法可以使人們對研究對象的認識進一步精確化，以便更加科學地揭示規律，把握本質，理清關系，預測事物的發展趨勢。

定性分析法

定性分析法就是對研究對象進行“質”的方面的分析。具體地說是運用歸納和演繹、分析與綜合以及抽象與概括等方法，對獲得的各種材料進行思維加工，從而能去粗取精、去偽存真、由此及彼、由表及里，達到認識事物本質、揭示內在規律。

跨學科研究法

運用多學科的理論、方法和成果從整體上對某一課題進行綜合研究的方法，也稱“交叉研究法”?？茖W發展運動的規律表明，科學在高度分化中又高度綜合，形成一個統一的整體。據有關專家統計，現在世界上有2000多種學科，而學科分化的趨勢還在加劇，但同時各學科間的聯系愈來愈緊密，在語言、方法和某些概念方面，有日益統一化的趨勢。

個案研究法

個案研究法是認定研究對象中的某一特定對象，加以調查分析，弄清其特點及其形成過程的一種研究方法。個案研究有三種基本類型：(1)個人調查，即對組織中的某一個人進行調查研究；(2)團體調查，即對某個組織或團體進行調查研究；(3)問題調查，即對某個現象或問題進行調查研究。

功能分析法

功能分析法是社會科學用來分析社會現象的一種方法，是社會調查常用的分析方法之一。它通過說明社會現象怎樣滿足一個社會系統的需要（即具有怎樣的功能）來解釋社會現象。

數量研究法

數量研究法也稱“統計分析法”和“定量分析法”，指通過對研究對象的規模、速度、范圍、程度等數量關系的分析研究，認識和揭示事物間的相互關系、變化規律和發展趨勢，借以達到對事物的正確解釋和預測的一種研究方法。

模擬法（模型方法）

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【中圖分類號】G434 【文獻標識碼】A

【論文編號】1671-7384（2017）01-0070-04

2001年頒布的《基礎教育課程改革綱要（試行）》中明確提出要全面推進素質教育；教育部從2003 年啟動了普通高中新課程改革，將技術課程（包括信息技術和通用技術）列為普通高中學生的的必修課；《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》中強調提高學生勇于探索的創新精神和善于解決問題的實踐能力；《2015地平線報告（初等教育版）》提到，未來1～2年運用STEAM教育推行信息技術在教育中的整合，提倡混合式學習。很多學校在推行信息技術與課程整合的過程中，存在教學資源不足、硬件設備不完善等問題，大部分選修模塊無法開設。在這樣的背景下，Algodoo 這一趣味仿真實驗平臺走進了我們的視野，為更好地開展通用技術課程提供了有力的技術支持。

Algodoo的發展

1. 國外發展

Algodoo（譯名“愛樂多”）是一款2D仿真虛擬物理實驗軟件，其英文名稱是“2D Physics SandboxAlgodoo”，即“二維物理沙盒”，開發目的是使物理教學和研究更直觀有效。Algodoo適用范圍廣，鼓勵學生發揮創造力，并能夠突破收費和編程知識缺乏等障礙。

以“Algodoo”為關鍵詞在外文文獻數據庫、谷歌學術等平臺檢索，得到的文獻資料大部分為對Algodoo及其他物理仿真實驗軟件的新聞報道類資料，僅有少部分是針對Algodoo進行探究的。斯坦福大學的Tamar等人在第12屆互動設計與兒童國際會議（International Conference on Interaction Design and Children，2013）的論文中提出，在利用Algodoo等虛擬建模工具進行教學活動時，學生參與建模會提高其元表征能力。巴西維多利亞大學的Samir L. da Silva等人利用Algodoo設計了物理的拋體實驗教學活動，教師引導學生通過控制角度和速度來觀察小球的運動軌跡，通過模擬實驗讓學生對平拋有更形象的理解，同時鍛煉其分析歸納能力。Samir L. da Silva還介紹了其團隊利用Algodoo進行布朗運動實驗的模擬和數據計算過程，并提出Algodoo可以作為教師向學生展示物理實驗的教學工具，也可以作為高年級學生分析物理實驗數據的學習工具。斯洛文尼亞的盧布爾雅那大學的Bor Gregorcic（2015）利用交互式電子白板設計課堂活動，通過讓學生在電子白板上用手操作Algodoo來模擬天體運動。

2. 國內發展

目前，Algodoo在中國大學以及中小學物理教學中的應用正在起步。淮陰師范學院的陳樂老師利用Algodoo進行了拱橋受力的物理模擬實驗，設計對照實驗活動，幫助學生了解拱橋設計原理。北京師范大學的韓蔚、項華老師與北京景山學校的吳俊杰老師將Algodoo軟件應用在“數字科學家”課程中，以介紹伽利略斜面實驗和天體運動實驗，進行了物理、數學、信息技術學科相結合的游戲化學習設計。江蘇省海安中學的黃偉老師（2012）利用Algodoo進行小球拋體、數學擺線、彈簧運動等物理實驗模擬和數據分析。江蘇省南通大學附屬中學的沈軍老師將Algodoo應用在氣體的模擬實驗中。湖北省武鋼三中的朱廣林老師對Algodoo在物理學中的應用進行了示例列舉。貴州師范大學的張覺老師（2015）將Algodoo用于拋體運動的課堂教學。山東省章丘一中的王清老師利用Algodoo模擬牛頓第二定律和動量守恒定律的實驗，以趣味性的視覺效果展現物理原理。

Algodoo的教學功能

1. 基本功能

Algodoo軟件界面如圖1所示，主要由場景工具面板、屬性面板、工具面板、工具選項面板、模擬仿真控制面板構成。Algodoo可以作為教學演示工具、建模工具、分析解釋工具、在線交流和反思工具。

Algodoo具有豐富的場景和仿真實驗控制、演示等功能；能夠精確形象地模擬實驗，可以直觀地觀察到實驗現象，有助于學習由感性認識上升到理性認識，實現知識的遷移；能夠創建各種物理元件，如固體、液體、齒輪、彈簧、光線與透鏡等；可以設置其材質及相關參數，如質量、密度、摩擦因素、彈性、折射率等；模擬各元件在重力、摩擦力、彈力、浮力、空氣阻力的作用下相互影響，實現精度很高的物理仿真實驗；Algodoo還可以實時顯示物體運行軌跡、受力和速度等物理特征量，使數據分析動態可視化。

2. 應用領域

Algodoo適用于8歲到大學階段的學生，基于真實的物理模擬以最有效的方式激勵學生記住所學的知識，使枯燥的課程變得有趣且易學，增強了學生的學習積極性。它的內置課程以簡潔的形式表示抽象概念，方便教師教學，適合專注于STEM的政府機構或教學組織使用。它主要可應用于物理學科幾何光學、力學、電磁學、熱學等知識的教學，如可以呈現光通過界面發生的反射、折射等物理現象，通過設計來模擬多種受力實驗以及模擬液體分子的布朗運動等。

課堂教學應用案例

1. Algodoo作為教學技術與課程整合

將Algodoo應用于課堂教學之中，體現了將信息技術與課程整合的理念，即信息技術主要作為一種工具、媒介和方法融入教學的各個層面中，包括教學準備、課堂教學過程等。目前，各位教師和研究人員都是將Algodoo作為教學技術與課程整合起來。斯洛文尼亞的盧布爾雅那大學的Bor Gregorcic利用交互式電子白板設計高中物理教學活動，通過讓學生在電子白板上動手操作Algodoo來模擬天體運動，從而驗證開普勒定律。

首先，教師根據開普勒三大定律進行實驗設計，在課前建立太陽系模型并繪制天體運行軌道。在課程的一開始，利用電子白板向學生展示太陽系模型，引起學生們的注意和興趣。接下來，教師邀請學生在電子白板上繪制天體，并輔助學生設置天體的參數（如天體質量、速度等），引導學生進行天體的操作，使其能夠圍繞太陽運動。之后，教師繪制多個天體，使其圍繞太陽運動，帶領學生觀察實驗，幫助學生利用Algodoo提供的數據分析功能，引導學生討論天體運行的規律。最后，教師對實驗過程進行總結，結合實驗現象歸納開普勒三大定律，進行知識點的鞏固。

2. 建構主義教學理論下Algodoo的應用

Algodoo在構建情境性學習方面也有較多的應用。陳樂將Algodoo引入主題為“趙州橋”的高中通用技術課堂，創設一定的情境，具體實施過程包含以下幾個階段：（1）提出問題。師生共同討論后確定研究的切入點。（2）制作模型。學生在教師的指導下設計方案，并制作仿真模型。（3）歸納解釋。學生對仿真實驗結果做出合理的解釋。（4）最后進行模型的優化改進，從中總結拱橋受力原理。

在傳統教學中，教師一般在教學之初先講解所要學習的概念和原理，而后再讓學生去做一定的練習，嘗試著去解答有關的習題。建構主義認為，學和做、知識的獲得和知識的應用是可以合二為一的，學習者可以在“做中學”，“通過問題解決來學習”。探究式學習就是學習者通過發現問題和解決問題而建構知識的過程，以問題為中心進行學習是各種探究式學習活動的核心思路，有利于幫助學生提高靈活應用知識的能力，形成有效的問題解決和推理策略，并發展他們的自主學習技能。

已有不少教師將Algodoo應用于探究式學習。例如，巴西維多利亞大學的Samir L. da Silva等人利用Algodoo設計了高中物理的拋體實驗教學活動，引導學生通過控制角度和速度來觀察小球的運動軌跡，使學生探究并發現平拋運動的規律。

Algodoo與其他教學軟件的對比與借鑒

1. Algodoo與WISE

WISE 是Bell 和Marcia Linn 教授在美國國家教學基金會的資助下主持的“知識整合環境”研究計劃的主要成果。WISE的整個平臺建設得很完善，按照用戶角色的不同而有不同的功能模塊。表1是Algodoo與WISE的比較分析。

2. Algodoo與幾何畫板

幾何畫板是適用于數學、平面幾何、物理的矢量分析、作圖的動態幾何工具?？傮w來說，幾何畫板在我國的使用范圍要比Algodoo廣，經過分析得出了以下三個可能的原因：（1）教育部門的大力推廣，幾何畫板是全國中小學計算機教育研究中心推廣使用的軟件之一；（2）幾何畫板比Algodoo操作更加簡單，不會給廣大的教育工作者造成較大的負擔；（3）在當前應試教育體制下，數學作為一門主要學科，受學校和教師重視的程度較高。表2是Algodoo與幾何畫板的比較。

3. Algodoo與Scratch

Scratch是由麻省理工學院（MIT） 設計開發的一款面向少年的簡易編程工具。如表3所示，Algodoo相比于Scratch在國內尚未廣泛流行的原因有以下幾點：（1）操作難度高：Algodoo元件有不同的屬性和參數，需要設置才能夠實現模擬實驗，而Scratch元件設置簡單，重在培養學生的邏輯思維能力；（2）應用領域窄：Algodoo主要適用于物理領域，而Scratch則因具有豐富的多媒體功能和便利的操作而適用于數學、音樂、藝術等多個領域；（3）教學活動設計難度高：Algodoo應用于教學活動中，需要教師進行大量的準備工作，在設計教學活動尤其是情境創設這類活動時難度較大，而Scratch則可以設計有趣的小故事引導學生進行參與，通過豐富簡單的功能實現有趣的效果。

小 結

1. Algodoo的優勢

第一，實驗模擬促進高效教學。 Algodoo可以對物理、數學等領域進行實驗的模擬，在熟悉軟件使用后，可以為教師節約實驗準備的時間，將更多時間投入到教學活動設計中。

第二，動手搭建培養學生探索能力。Algodoo中的虛擬實驗環境可以由學生自己來搭建、改進，有利于培養學生的動手能力和探索能力。

第三，能夠激發學生對實驗操作和知識探究的興趣。Algodoo無論是界面還是功能設計，都能夠激發學生對實驗操作和持續進行知識的興趣，能夠有效地提高課堂效率，同時把課堂延伸到學生的課余時間。

2. Algodoo的局限

一是技能要求較高。Algodoo雖然包含豐富的功能，但對大部分物理教師而言，設計出符合物理實驗要求的仿真實驗，需要一定的操作能力。

二是教學活動設計難度高。在設計教學活動時，需要綜合考慮Algodoo在教學中的應用，不能只把其作為實驗演示工具，還應作為合作建模工具，讓學生參與實驗模型的搭建。

篇（7）

【論文關鍵詞】多媒體；民族地區；物理教學；利弊

隨著多媒體技術的發展，多媒體輔助教學對中小學傳統的教學模式帶來了巨大的沖擊，近幾年多媒體技術已逐步進入到了民族地區物理課堂教學。多媒體教學和傳統教學手段不同，它迎合了信息時代對物理教學的要求，摒棄了傳統的物理教學信息不足的弊端，可極大地提高民族地區物理課堂教學的效率。針對目前民族地區中學生對學習物理的畏難情緒和對物理現象缺乏感性認識的實際，運用多媒體一方面可以豐富學生的感知，另一方面增強了教學氣氛，調動了他們的學習主動性。多媒體作為目前一種重要的教學手段，以其獨特的魅力贏得了許多民族地區物理教師的青睞。

多媒體給民族地區物理教學改革提供了新平臺和新方法，有助于物理教學活動的豐富性和多樣化。

1．多媒體的使用可以創造情境，激趣

民族地區學生由于經濟、環境、地域的限制，普遍見識不廣、想象力缺乏，在學習物理知識時無法體會、感悟。而在物理教學中對難以理解或想象的物理概念、模型，通過采用多媒體課件可以十分直觀形象的解釋、演示出來，讓學生很快的投入到物理教學之中。對一些難以理解、掌握的物理圖景和規律、實驗無法或很難看清楚的物理現象，可以利用多媒體做成逼真貼切的物理模擬幫助學生觀察。如：利用多媒體模擬電流是電荷的定向移動；聲波、磁感線等使學生清晰的了解物理過程和微觀物理的現象。通過多媒體技術以圖、文、聲皆備的形式，不僅可以使民族地區的學生很快入境，還能夠充分調動他們的積極性和創造性，達到非常理想的教學效果。

2．多媒體的使用可以化抽象為形象，使物理現象更加直觀

物理教學中，我們會遇到一些抽象的事物，我們用語言不能很好的表達出來，即使有時能表達出來，學生也不能一下子就清楚明白，這時我們就可以使用多媒體，使事物變得生動形象，可感直觀。如在講授《機械波》的傳播時，質點的運動以及波形的變化情況，很多學生想象不出的。如果把它做成一個課件，那么波的傳播過程就變得直觀，動態變化過程也一目了然，同時也加深了學生的記憶。多媒體的這個特點克服了傳統教學抽象、枯燥、理解困難的弊端，用生動形象動態的方式使學生學得快、學得懂、學得透徹，達到“寓教于樂”的理想教學境界。 轉貼于

3．多媒體豐富了物理教學內容，提高了物理課堂效率

多媒體的使用，特別是網絡技術的運用，使各種信息更便利的進入民族地區物理教學領域。教師在上課時一個個生動的形象或過程通過多媒體表現出來，勝過教師長時間空口無憑、反反復復的解釋說明。另外講課過程中如果需要插入某些資料時，原來要寫在黑板上再講解，而用多媒體只需點擊一下就可完成，這在傳統教學模式下是無法想象和實現的。課堂上，學生得到的知識容量，教師掌握的反饋信息都大大增加。多媒體的使用，在一定角度上刺激了學生的感官，豐富了教學內容，更大的充實了課堂教學，提高了民族地區物理課堂效率。

當民族地區的教師運用多媒體教學使課堂活躍了，容量增大了，但教學效果并不一定明顯?？梢姡嗝襟w運用不當就會對民族地區物理教學產生一些負面的影響，這是因為：

4．多媒體教學忽視了物理教學的特點

物理學的內容豐富而復雜，它包含著抽象的概念和規律，需要運用大量的實驗進行驗證。但是現在許多民族地區老師都利用多媒體進行演示實驗和學生實驗，許多物理現象都是教師自己設計的有造作的成分，讓許多學生產生疑問不相信。這里沒有通過數據的收集和分析就得出了實驗的結論，失去了物理學以實驗為基礎的研究方法，同時不能用物理實驗幫助學生理解概念和定律，提高學生學習物理的興趣，也不利于全面培養民族地區學生的創新精神和實踐能力。

篇（8）

中圖分類號：G632.41 文獻標志碼：B?搖 文章編號：1674-9324（2012）09-0124-02

教師要培養更優秀的學生，首先要明確為什么要轉變教學方法。不可否認，傳統的教學模式在一定意義上有可取之處.但隨著科學技術突飛猛進的發展，在知識與日俱增的今天，“一只粉筆加一本教材”的傳統的教學模式已經遠遠不能適應接觸面廣、信息量大的當代中學生的學習要求，教師必須采用新的教學模式和現代化的教學手段與之相適應。在新一輪的課程改革中，學科教育的目的是培養學生的科學素養，使學生在知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀等方面得到全面的教育。

傳統的教學模式是單一的，教師把傳授知識作為整個教育活動的唯一的內容，因此，老師往往采用“填鴨式”的教學方法，教師根據既定的內容，全程監控，學生死記硬背，被動學習。這就導致許多學生對學習沒有興趣，他們把學習當成是一種負擔，甚至產生厭學情緒。這與新課程要求以人為本，培養學生綜合素質的宗旨是相違背的，因此，教師必須改變教學觀念，轉變教學模式。那么應該怎樣轉變教學方法呢？

一、利用多媒體技術模擬物理現象

理論聯系實際是物理教學的突出特點，教學參觀往往是課堂教學的延續和深化，目的是使學生能夠更好地理解和掌握已學的知識。對看不見、摸不著的微觀世界的認識，歷來是物理教學的重點和難點。這時，多媒體教學就顯示出了它的優點。但要組織一次好的多媒體物理模擬課堂并非一件易事，這需要教師和學生很好的互動和配合以及內容組織的生動、形象。組織不好的話，就達不到預期的效果，甚至會產生學生只看熱鬧，不動腦筋的現象。教師在模擬物理現象的時候要配以聲音、動態的畫面，使整個過程盡量生動形象。通過觀察，學生對現象的本質就會一目了然。同時老師要在適當的時候提出一些問題，鼓勵學生大膽想象，勇于表達，在不知不覺中，學生的潛力就會被挖掘出來?？傊?，在課堂教學中，運用多媒體計算機技術具有很大優越性，是其他的教學手段所無法比擬的。它可以充分利用多媒體計算機的強大模擬技術，鮮明的色彩變化，廣泛地激發學生的求知欲，極大地調動學生學習的積極性和主動性，最大限度地提高教育教學的質量。

二、培養學生自主探究能力

自主探究學習是指學生在教師的指導下，通過學生主動的、富有創造性的學習，實現學生自主發展的教學實踐活動。學習過程是一個探究的過程，物理學習更是如此。新課程要求培養學生的自主創新能力，使學生樂于學習，善于發現問題，解決問題，自主參與到教學過程中，由被動接受變為主動學習。“物理文論”的主要內容占據物理課程的核心地位，應包括最基本的物理知識、學科方法、科學思想和科學精神，它們是學生智力開發、能力發展、個性形成及后續學習的基本條件。在課堂教學中，老師要善于把課堂變成與學生思想溝通的橋梁，不僅要把自己深厚的學科知識傳授給學生，還要能夠把自己的思想傳達給學生。教師可以適時的運用設問的方式來激發學生興趣，引導學生主動思考，這種提問題的方法使學生不能照搬課本上的文字內容，而只能理論聯系實際，客觀上就鍛煉了學生的思維能力。

三、轉變教學理念更新教學方法

傳統的教學模式只是單一的知識之間的傳授，這種教學模式顯然已經不能適應新課程的要求了。那么，在教學中如何體現新的教學理念呢？一方面，教師在與學生的交流互動中要注重培養學生的創新能力以及獨立思考的能力，提高他們的思維能力。另一方面，要豐富學生的學科知識，只有具備了扎實的理論知識才能不斷提高創新能力，達到舉一反三的目的。另外老師也要加強專業修養，豐富專業學識，時刻關注最新的學科成果以及相關聯的旁支學科的最新進展情況，只有站在了時代的最前沿，才能教出更具創造力，更有競爭力的學生。教師應建議學生多讀物理學學術論文、物理著作等。這些專業的文著能讓你扎實基礎，廣開思路，獲得更加靈活的研究方法。

四、培養學生興趣

篇（9）

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2016）10-0028-7

1 研究背景

近年來，信息技術已滲透到了各個領域，用“傳感器采集、計算機處理”數據的實驗方式，不僅迫切而且有實施的可能。由上海市中小學數字化實驗系統研發中心按照《課程標準》和教材要求研發設計的DISLab是一種將傳感器、數據采集器和計算機組合起來，共同完成對物理量測量的裝置，集物理測量、自動控制、數據記錄、數據分析和結果顯示于一體的綜合性實驗平臺[1]；該系統能實時測量和動態顯示實驗數據，具有小型、簡便、快捷等特點；該系統通過計算機處理實驗數據，借助圖表、圖線等的具體分析，解決了數據分析和處理的難題。此外，該系統又填補了實驗過程的空缺，具有很大的發展前景。DISLab實驗系統本身作為新生的實驗平臺，具有很大的應用和發展前景，也是物理實驗創新的首選。

DISLab是信息技術與傳統實驗課程整合的重要載體?；趥鞲衅鞯挠嬎銠C實時數據采集和基于計算機數據處理軟件的計算機建模和圖像分析等技術是DISLab兩大技術支撐，也是實驗面向信息化，提升檔次的途徑之一[2]。筆者查閱文獻，結合實踐總結了其四大特點，即數據采集“智能化”、數據處理“智能化”、實驗設計“重點化”和實驗過程“可視化”[3]。

2 實驗設計背景

2.1 驗證性實驗介紹

驗證性實驗“是在學習物理規律之后進行的，其目的在于驗證物理規律的正確性，鞏固和加深對物理規律的理解”。在驗證性實驗過程中，思維比較聚合，實驗中需要測量的物理量可以直接從驗證的結論中獲得，指向性比較清楚。因此，這類實驗關鍵在于物理量的測量，從測量數據的分析中驗證結論，認識物理規律。

在物理教學中，驗證性實驗對學生認識物理規律、理解物理知識起到了重要的作用。但是，很多傳統驗證性實驗存在不足，一些物理信號（如：聲音信號、電磁信號）是無法看到的，學生很難在頭腦中形成清晰的物理圖景。而DISLab能在計算機上呈現出各種信號，便于學生理解。

本文利用DISLab系統，為“惠斯通電橋平衡條件”實驗提供了創新實驗思路。惠斯通電橋又稱單臂電橋（如圖1），是一種用比較法測電阻的精密儀器。當電路滿足電橋平衡條件，電橋達到平衡時，通過電橋的電流為零。利用惠斯通電橋的平衡條件能方便準確地測量電阻，這是高中物理電學教學中一個很有用的知識點。然而，學生對電橋平衡的理解總停留在理論分析層面，缺乏感性體驗。另外，由于傳統實驗儀器的測量精度不夠，也為本平衡條件的驗證增添了障礙。

2.2 探索性實驗介紹

探索性實驗“是為探尋物理性質及規律進行的，以發現和解決問題為核心，其目的在于建立物理概念及規律，理解和掌握物理知識，并培養學生的能力和學習方法”。在探索性實驗過程中，思維比較發散，實驗設計和實驗方案都需要實驗者自主進行，突出自主性[4]。這類實驗更加注重實驗設計和實驗過程。

探索性實驗是新課改著重提出需要加強的一類實驗，卻在中學物理課堂極少出現，許多教師認為其探究過程復雜，浪費課堂時間。由于DISLab的引入，能夠快速呈現物理過程，以其強大的數據處理功能，使得中學物理課堂可以更容易實現實驗探究。

在DISLab的基礎上，更多的實驗可以實現數字化定量研究，即數字化應用。

力矩平衡以其廣泛的實用性，在物理知識體系中占據很大的分量，力矩平衡條件的應用在中學教學中也很重要。然而，學生理解處于力矩平衡的剛體時，多數只能從力的合成與分解入手，簡單地理解為力的平衡，例如：二力平衡，三力平衡。而對力矩平衡的理解較難，對力矩平衡條件的理解，也停留在定態的思維中。同時，關于力矩平衡時剛體不同處支持力會發生變化也是一個高中物理拓展教學的內容。由于支持力的變化很難用測力計顯示，又因該知識點原本是一教學難點，因此，學生在理解上存在困難。

2.3 趣味性物理介紹

物理來源于生活又高于生活，它是一種從生活中抽象出來的理論，與生活息息相關。從生活中，我們可以找到許多物理知識[5]。從生活這一角度出發，增添了物理現象的趣味性，加深了對物理知識的理解及物理規律的掌握；物理知識存在于我們生活的方方面面，生活化的物理為其自身增添了普適性。

生活中的物理有其自身特點，即物理知識內容大部分比較簡單，但物理模型過于生活化，不易應用。因此，抽象模型和測量數據成了這類實驗的共同點。采用物理模擬原理抽象模型之后，將DISLab用于數據測量，一方面解決了測量上的難題，同時提高了測量精度；另一方面由于容易獲得大量數據，通過對多組數據的分析處理，增加了實驗結果的可信程度。

生活知識是物理的基礎，同時也是物理實驗的來源。靜脈輸液是常見的醫療手段，與我們的生活息息相關。除卻專業的醫療知識外，其中也包含了很多物理知識，例如：大氣壓強的知識，液體壓強的物理原理以及為氣體的量化研究和化學分析奠定了基礎的波意耳定律。

在高三物理習題中，也有這樣一個聯系生活的實際問題，即雙瓶連續輸液問題：思考輸液過程中兩瓶中的藥液如何變化，哪一瓶藥液先輸完？并說明理由。對此問題的傳統教法只停留在定性的理論分析上，學生理解時總存在一定困難。

3 實驗設計展示

3.1 物理規律，驗證性實驗：惠斯通電橋平衡條件

本實驗主要結合“物理轉化原理”的設計思想[6]，通過測量電橋橋臂部分電壓和橋上電流，驗證電橋平衡條件。實驗在原有實驗電路上稍加改動，即將部分橋臂上的電阻以滑動變阻器代替。從驗證惠斯通平衡條件入手，幫助學生理解規律。

[實驗目的]

利用DISLab驗證惠斯通電橋平衡條件，強化對物理規律的認識。

[實驗原理]

在圖2所示的電橋中，有電橋平衡條件，R1：R2=R3：R4，UCD=0，則C、D電勢相等（D為滑片），C、D間無電流通過。

[實驗器材]

電壓傳感器2個，電流傳感器1個，數據采集器，計算機，變阻箱2個（定值電阻10 Ω、15 Ω各1個），0～20 Ω滑動變阻器，學生電源（電池組），開關，導線等。

[實驗裝置]

如圖2所示，將兩個變阻箱與滑動變阻器連成電橋，調節R1=10 Ω，R2=15 Ω；在C點與滑片D間接入電流傳感器，在電阻R1和電阻D、A兩端分別接入電壓傳感器測量UAC和UAD。

[實驗過程]

（1）按照實驗裝置圖，連接實物圖，如圖3。

（2）將電壓傳感器與電流傳感器接入數據采集器，連接至計算機。

（3）啟動DISLab，點擊“通用軟件”，打開實驗設置，分別設置電壓和電流傳感器的采樣頻率；選擇組合圖線，橫坐標為時間，縱坐標依次顯示傳感器示數。

（4）傳感器調零，打開學生電源，將電壓調為6 V；閉合開關，點擊“開始”，傳感器開始采集數據。

（5）將滑動變阻器滑片D自右向左緩慢移動至左端，同時得到“電壓-時間”“電流-時間”圖線，停止程序運行并保存實驗數據圖線。

[數據分析]

（1）如圖4，滑片D在右端時，UAC=4.32 V，UAD=4.40 V，I=0.33 A；即UCD=0.08 V，因UC>UD，故橋上有電流0.33 A，且電流從C流向D。

（2）當滑片D緩慢向左移動時，UAC 和UAD均逐漸減小，而UC>UD，但兩者逐漸接近，即UCD逐漸變小，橋上電流隨之減小，且方向從C流向D。

（3）當滑片D移動至某一位置時，UAC=UAD=2.30 V，I=0.00 A。即UCD=0，此時電橋上電流為零，電橋平衡。

（4）當滑片D再緩慢向左移動時，UAC 和UAD 均逐漸減小，而UC

（5）當滑片D在左端時，UAC=0.40 V，UAD=0.32 V，I=0.30 A；即UCD=-0.08 V，因UC

[理論推導]

當UAC=UAD=2.30 V、I=0時，

由UAC+UCB=6.0 V，UAD+UDB=6.0 V，

得UCB=3.70 V，UDB=3.70 V。

又R1=UAC/IACB，R2=UCB/IACB，R3=UAD/IADB，R4=UDB/IADB，

得R1：R2=UAC：UCB，R3：R4=UAD：UDB，

得電橋電阻平衡條件，

即R1：R2=R3：R4。

[實驗結論]

通過實驗驗證，當電橋平衡時，電橋兩端電勢相等，橋上電流I=0。即R1：R2=R3：R4為電橋平衡條件。

[實驗小結]

（1）體現“物理轉化原理”的設計思想――電橋狀態的改變，伴隨著電壓與電流的變化，通過對部分橋臂電壓和橋上電流的測量，分析電橋的狀態。

（2）改進實驗電路的設計創新――在傳統實驗電路基礎上，將部分橋臂以滑動變阻器代替，實現電橋從不平衡到平衡之間的動態過程。

（3）結合DISLab實驗系統的技術創新――電橋從不平衡到平衡之間的動態變化過程，因DISLab實驗系統的引入，實現了數字化的實時動態顯示及測量。外加上簡便的理論推導，使學生在感性體驗與理性分析兩方面均有收獲。

3.2 物理教材，探索性實驗：平衡剛體的支持力探究

本實驗主要結合“物理轉換原理”的設計思想[6]，當剛體處于不同的力矩平衡狀態時，其支持力也會發生變化。現利用力傳感器設計實驗來定量顯示支持力的大小，探究力矩平衡時剛體不同處支持力的變化，通過實時測量和動態顯示，加深對力矩平衡條件的理解，填補教學中的實驗空白。

[實驗目的]

探究剛體平衡時不同處所受支持力的變化，加深力矩平衡條件的理解。

[實驗原理]

剛體平衡時，外力的合力矩為零，即ΣM=0。

[實驗器材]

力傳感器3個，數據采集器，計算機，方木塊，鐵架臺（鐵夾）金屬桿。

[實驗裝置]

如圖5所示，在鐵架臺上用鐵夾將金屬桿固定在水平位置。將兩個力傳感器倒置在金屬桿上，測力鉤豎直向上并在同一水平位置。將長方體木塊對稱地放在兩測力鉤上，木塊保持豎直，背面輕輕靠近鐵架臺桿但無擠壓。在木塊上方套一根細繩，方便力傳感器施加水平拉力。

[實驗過程]

（1）按照實驗裝置圖，組裝實驗儀器。

（2）將力傳感器接入數據采集器，然后連接至計算機。

（3）啟動DISLab，點擊“通用軟件”，打開實驗設置，設置力傳感器的采樣頻率；選擇組合圖線，橫坐標為時間，縱坐標依次顯示傳感器示數。

（4）點擊“開始”，兩個力傳感器采集所受木塊的壓力值；仔細調節木塊的位置，使圖中左右兩力傳感器的壓力F1和F2的示數盡可能相等，完成后停止程序運行。

（5）點擊“開始”，讓兩個力傳感器測定支持力約10 s，然后用第三個力傳感器測鉤鉤住木塊上的細繩，給木塊施加一水平向右的拉力F3；改變拉力的大小，觀察兩個力傳感器的示數變化，停止程序運行，同時保存拉力、壓力-時間圖線。

[數據分析]

如圖6所示。

（1）F3=0，未施加水平拉力時，力傳感器測的壓力分別為F1=2.61 N，F2=2.69 N。

（2）F3增大，當水平拉力逐漸增大時，左側力傳感器的示數F1逐漸減小，而右側力傳感器的示數F2逐漸增大，如圖7。且任一時刻兩個力傳感器壓力示數之和為定值，如圖7。

（3）實驗過程中木塊始終處于力矩平衡狀態，即M=M。

其理論推導如下：如圖8，設右側力傳感器測力鉤與木塊接觸點為轉動軸，兩個力傳感器測鉤間的距離為L，右側細繩離木塊底部的高度為h，則有：

實驗結論：對于任一確定的水平拉力F3，在上述理論推導中，通過測量具體的h、L值，由（3）式可以求得F1、F2的對應理論值。當水平拉力變化時，剛體不同處所受彈力是變化的，變化過程則由實驗圖線得以清晰地實時顯示，如圖6。

[實驗小結]

（1）轉換實驗測量的操作創新――本實驗將剛體用兩個傳感器支撐，使得剛體所受支持力能被方便測量，從而達到探究剛體平衡條件下不同處所受支持力的目的。同時，將剛體所受外力（摩擦力、重力、桌面的支持力）的力矩關系，合理地轉換為剛體的重力和支持力（兩個）的力矩關系，因摩擦力力矩為零。

（2）結合DISLab實驗系統的技術創新――力傳感器的使用，可以及時測量得到兩支持力隨拉力發生變化，準確地揭示不同處彈力的變化規律，結合理論推導，強化剛體平衡和力矩平衡的概念。同時，本實驗為高中力矩平衡時剛體不同處支持力的變化的教學提供了一個全新的實驗支持。

（3）提供創新多元化的設計思路――在這一類實驗設計中，創新主要體現在實驗設計上，對于處于力矩平衡的剛體，除了可以測量支持力，還可以測量拉力、摩擦力、電磁力等。該思路可運用到其他實驗中。

3.3 聯系生活，趣味性實驗：輸液中的物理知識解析

本實驗主要結合“物理模擬原理”的設計思想，合理模擬靜脈輸液，利用壓強傳感器，實時測量和動態顯示瓶內氣體壓強，從而認識其中蘊含的物理知識。

[實驗目的]

利用DISLab測量模擬雙瓶連續輸液裝置中兩瓶內的氣體壓強，定量揭示輸液中的物理知識。

[實驗原理]

當溫度一定時，氣體的壓強與氣體體積及氣體質量有關，即PV=C（T恒定）。

[實驗器材]

壓強傳感器2個，數據采集器，計算機，自制模擬連續輸液裝置等。

[實驗裝置]

本裝置可以分別模擬單瓶輸液與雙瓶連續輸液，如圖9所示。自制模擬雙瓶連續輸液裝置如圖10所示，由上下兩端均開一個圓孔的兩個塑料瓶組成，塑料瓶固定在鐵架臺上，右瓶為輸液主瓶，左瓶為輸液副瓶。瓶上端孔用橡皮塞塞緊，橡皮塞中的膠管與壓強傳感器相連；瓶下端孔也用橡皮塞塞緊。如圖9主瓶下端橡皮塞中插入一根醫用輸液管a（管中有觀察液滴的小窗口及控制輸液速度的小壓輪），其下端置于相當于人體靜脈的燒杯中；兩橡皮塞中由一根膠管b將雙瓶藥液連通，副瓶下端孔橡皮塞中插一細管c（截面略小于b管），c開口向上與大氣相通。主、副瓶中裝入大半瓶的紅色水代表藥液。

[實驗過程]

（1）按照實驗裝置圖，組裝實驗儀器。

（2）將兩個壓強傳感器接入數據采集器，然后連接至計算機。

（3）啟動DISLab，點擊“通用軟件”，打開實驗設置，設置壓強傳感器的采樣頻率；選擇組合圖線，橫坐標為時間，縱坐標依次顯示傳感器示數。

（4）模擬單瓶輸液實驗：

①將插在副瓶下端孔橡皮塞中的b管拔出、開口向上置于大氣中，由主瓶單獨模擬單瓶輸液實驗。

②將a管用小壓輪壓住，用夾子K夾住b管；在主瓶中裝入模擬藥液的紅色水，并將主瓶上端孔用連著膠管和壓強傳感器的橡皮塞塞緊。

③點擊“開始”，壓強傳感器測量輸液前瓶內的氣體壓強。

④旋松a管小壓輪，通過a管滴液小窗口觀察到主瓶藥液快速流出，同時記錄瓶內藥液上方的氣體壓強。

⑤當壓強變化到一定值時，輸液基本停止；松開b管夾子K，使進氣管與大氣相通，通過a管滴液小窗口觀察主瓶輸液狀態，同時記錄瓶內藥液上方氣體壓強的變化。

⑥一段時間后，停止數據采集，并保存“壓強-時間”圖線；見圖11。

（5）模擬雙瓶連續輸液實驗：

①讓b管恢復連接主副兩瓶，c管開口向上置于大氣中，由主副兩瓶共同模擬雙瓶連續輸液實驗。

②將a管用小壓輪壓住，用夾子K1、K2分別將副瓶下端孔橡皮塞中的b管和c管夾??；在主副瓶中裝入模擬藥液的紅色水，并將主副瓶上端孔用連著膠管和壓強傳感器的橡皮塞塞緊。

③旋松a管小壓輪，通過a管滴液小窗口觀察主瓶藥液，開始較快流出后滴速變慢，最后輸液基本停止。

④點擊“開始”，壓強傳感器分別測得兩瓶內的氣體壓強；同時松開b管和c管的夾子K1、K2，通過a管滴液小窗口觀察主瓶輸液狀態，同時觀察主副瓶內液面的變化，并記錄瓶內藥液上方氣體壓強。

⑤一段時間后，停止數據采集，并保存“壓強-時間”圖線；見圖12。

[數據分析]

（1）模擬單瓶輸液實驗，由圖11可知：

①模擬輸液前，主瓶內氣體壓強P1=101.26 kPa；堵住進氣口、旋松小壓輪后，由于瓶內藥液減少，使氣體體積變小，氣體壓強變??；一段時間后，系統平衡，藥液基本停止流出，此時氣體壓強P2=99.44 kPa；利用玻意耳定律可計算，氣體體積相對增加量約為1.83%。

②松開b管夾子K1后，b管與大氣相通，瓶外空氣迅速進入瓶中，可觀察到大量氣泡從液體內冒出；氣體溫度與體積幾乎不變時，因氣體質量增大使壓強瞬間增大，藥液重新開始流出；此后以正常速度輸液時，氣體質量不斷緩慢增加，液面緩慢下降，在實驗測定短時間內氣體壓強保持在P3=100.08 kPa不變。

③P1=101.26 kPa，P3=100.08 kPa；P1與P3之差約為1.18 kPa，相當于12.04 cm高水柱產生的壓強，實測此時瓶內液面與進氣管b處液面高度差約為12.0 cm。

（2）模擬雙瓶連續輸液實驗，由圖12可知：

①b管被夾住時，壓強傳感器1所測主瓶內氣體壓強為主瓶已停止輸液、體積增大時的壓強值P1=97.50 kPa；壓強傳感器2所測氣體壓強為副瓶未工作時氣體壓強值P2=101.05 kPa。

②同時松開b管和c管的夾子K1、K2，開始時副瓶氣體壓強大于主瓶，藥液從副瓶流入主瓶，主瓶內氣體體積變小、壓強變??；在外界空氣尚未經c管進入時，副瓶中氣體壓強變小，最小為99.60 kPa；之后外界空氣經c管進入副瓶，副瓶氣體壓強瞬間增大，而主瓶氣體則因體積繼續變小，壓強繼續變大。

③當正常輸液時，主瓶內液面位置不變，氣體體積不變，壓強不變，氣體壓強為P1'=100.35 kPa；副瓶藥液流入主瓶，液面下降，外界空氣不斷進入，在實驗測定時間內，氣體壓強為P2'=100.25 kPa不變。

④P1'=100.35 kPa，P2'=100.25 kPa；P1'與P2'之差約為0.10 kPa，相當于1.02 cm高水柱產生的壓強，實測此時副瓶內液面比主瓶內液面低約1.0 cm左右。

[實驗結論]

（1）單瓶輸液時，進氣管作用十分重要，藥液輸入人體靜脈時，瓶內氣體的壓強因體積增大而減??；由于外界空氣通過進氣管及時進入，使瓶內氣體質量增加，因而氣體壓強能在相當一段時間內保持基本不變，從而使輸液正常進行。

（2）雙瓶連續輸液時，主瓶輸出的藥液由副瓶補充，主瓶內液面位置不變，氣體體積與壓強均保持不變；副瓶中藥液不斷流向主瓶，外界空氣經進氣管進入副瓶，在一定時間內，氣體質量增加而保持壓強不變；在整個輸液過程中，待副瓶內的藥液全部輸完后主瓶才開始輸液。雙瓶連續輸液的優點在于能自動補充藥液，減輕醫務人員的工作量，提高輸液效率。

[實驗小結]

（1）體現“物理模擬原理”的設計思想――通過自制模擬連續輸液裝置，一方面鍛煉學生的設計能力和操作能力，另一方面突顯模型在物理學習中的重要地位，而模型化也是物理學習的思想之一。

（2）選取氣體壓強作為研究――在輸液過程中，藥液上方氣體壓強值的變化，能夠間接反映裝置的輸液狀態。結合實驗觀察，也對學生從實例中認識玻意耳定律，有一個更直觀的感受。

（3）結合DISLab實驗系統的技術創新――首次用DISLab結合自制模擬連續輸液裝置，通過單瓶與雙瓶兩次模擬輸液實驗，借助于壓強傳感器精確測定輸液過程中藥液上方氣體壓強值的變化規律，解決了長期以來的技術難點，取得理想的實驗效果。

4 結 語

基于DIS的物理實驗創新，作為數字化技術與傳統實驗的整合，其本身就是一種創新。馮容士先生指出：“實驗教學承載著創新性教育的重任，將實驗教學中的創新予以歸納，上升到理論和技法的高度，反過來再用以指導實驗的創新，其本質是學生思維品質的提升和科研素養的積累。而這正是培養創造型人才的必需[7]”。這正是其主要特點，即對學生創新能力的培養以及創新思維的激發。

參考文獻：

[1]朗威數字化信息系統實驗室V6.0用戶手冊[Z].上海：上海市小學數字化實驗系統研發中心，2007，1.

[2]張公政.傳感器實驗與高中生創新能力的培養[D].武漢：華中師范大學碩士學位論文，2008.

[3]朱目強.數字化實驗的特點概述[Z].人民教育出版社課程教材研究所“新課程在線”，2008.

[4]陳靈，彭成紅.加強研究性實驗教學提高學生的創新能力[J].實驗室研究與探索，2010，29（8）：202.

篇（10）

2、單選題（）的特點是提出新觀點、新概念或新模型，側重理論證明和模擬分析。A

A.理論性B.實驗性C.描述性D.設計性

3、單選題（）的重點在于實驗的設計方案以及對實驗結果進行的觀察和分析。B

A.理論性科研論文B.實驗性科研論文C.應用性科研論文D.綜合性科研論文

4、單選題（）是測量的正確程度，即測量結果所能顯示測量對象所需測量特質的程度。

AA.效度B.實度C.信度D.測度

5、單選題（）是對科學問題的提煉、分解及解決的過程。DA.課題規劃B.課題申報

C.課題立項D.科研過程

6、單選題（）是對某一專題或某一論題具有獨到學術觀點的著作，它有學術論著、學位論著之分。BA.學術著作B.學術論著C.專題論著D.論文著作

7、單選題（）是發表在國內外正式出版的學術期刊上的文章、通訊或報道，一般包括綜述、文章、簡訊（簡報）等。BA.網絡論文B.期刊論文C.學術著作D.會議論文

8、單選題（）是反映客觀現實的一種思想，是對研究對象有所斷定的一種思維方式。A

A.判斷B.推理C.想象D.直覺

9、單選題（）是反映論文價值的最直接體現，是評價科研成效的公開尺度。B

A.論文撰寫B.論文索引C.文獻檢索D.

10、單選題（）是科研工作者必備的一種基本技能，是科研工作的重要過程。AA.論文撰寫B.論文索引C.文獻檢索D.

11、單選題（）是科研選題的使動環節，具有重要的戰略意義和指導作用。A

A.提出問題B.構建方案C.選題報告D.申報取向

12、單選題（）是科研意義中最基本的意義。A

A.創造學術價值B.推動技術進步C.傳承科研技術D.促進社會發展

13、單選題（）是人類所擁有的一種智能，是一種高級的形象思維活動。C

A.判斷思維B.推理思維C.想象思維D.直覺思維

14、單選題（）是通過對學術期刊整體水平的評價，來界定刊載在該期刊上的學術論文水平和質量的評價方法。BA.指標評價法B.期刊評價法C.專家評價法D.綜合評價法

15、單選題（）是為了申請相應的學位或某種學術職稱資格而撰寫的研究論文。D

A.科學論著B.客觀論著C.學術論著D.學位論文

16、單選題（）是研究者在科研工作中必不可少的參考文獻，也是追蹤國內外科研前沿最直接的科研信息來源。B

A.綜述性文章B.專欄性文章C.報道性文章D.專題性文章

17、單選題（）是指大腦在思維時呈現的一種擴散狀態的思維模式，屬于彈性思維基本類型之一，與收斂思維相對。AA.發散思維B.聯想思維C.反向思維D.直覺思維

18、單選題（）是指在科學研究過程中，為解決課題研究中出現的科學問題、技術難點所使用的研究方法。BA.科學方法B.科研方法C.哲學方法D.一般方法

19、單選題（）是指在某一領域中，針對某些熱點問題而舉辦的學術會議。規模較小，但議題較為重要。CA.團體固定會B.代表會議C.專題會議D.研討會

20、單選題（）是指針對某一研究領域中的一些重點問題，召集一些相關的學術代表而舉行的學術會議。此類會議規模相對較大，內容豐富，參會人數較多，影響面廣。A

A.代表會議B.專題會議C.研討會D.團體定期會

21、單選題（）是追求事物的原本，以探索事物的本質為目的，以發現事物的內在的、特定的規律為目標。C

A.常規認識B.基礎認識C.科學認識D.哲理認識

22、單選題（）是最根本的思維方法，是研究各類方法的理論基礎和指導思想，對一切科學具有最普遍的指導意義。CA.科學方法B.科研方法C.哲學方法D.特殊方法

23、單選題（）一般有獨著、合著、編著、主編、編寫等類型。C

A.科學論著B.客觀論著C.學術論著D.學位論著

24、單選題（）一般指對研究情況的一種突如其來的領悟或理解，亦指突然躍入腦際的，能闡明問題的思想。DA.判斷思維B.推理思維C.想象思維D.直覺思維

25、單選題（）指以模型和原型之間在物理過程相似或幾何相似為基礎的一種模擬方法。

AA.物理模擬B.數學模擬C.職能模擬D.數字模擬

26、單選題（）治理是一個系統工程，需要全社會各階層的人士參與，并需要職能部門干預。AA.學術腐敗B.學術不端C.學術失范D.學術不正

27、單選題（）屬于彈性思維范疇，通過由此及彼的思維過程，開拓研究者的思路。B

A.推理思維B.聯想思維C.直覺思維D.發散思維

28、單選題（）屬于科學認識的"硬件"，即在科學認識活動中進行觀察、測量、計算、存儲信息的各種物質手段。BA.科學方法B.科學器材C.科學探索D.科學計量

29、單選題創新思維的（）是指研究者的思維活動不受常規思維定勢的束縛和局限，并且能夠根據具體的科研對象自由、靈活地采用多種思維方式探索問題的答案。D

A.跳躍性B.創新性C.批判性D.靈活性

30、單選題對缺乏科研實際經驗的初學者，（）的選取對科研工作的成敗至關重要。B

A.科研方法B.科研策略C.科學選題D.科學創新

31、單選題根據實驗結果性格的不同分類，可分為（）DA.探索實驗驗證實驗模型試驗等B.化學實驗 物理實驗生物實驗等C.地面試驗空間實驗地下實驗等D.定性實驗定量實驗結構實驗分析實驗等

32、單選題科學發展和技術進步是（）形成的基礎，而新的科研方法的發現和創立，又使科研工作得以有效的進行，從而促進科學和技術的新飛躍。A

A.科學方法B.科學器材C.科學探索D.科學創新

33、單選題科研的（）階段是把以確證的假說同原有的理論協調起來，統一納入到一個自治的理論體系或技術體系中，使其形成結構嚴謹、內在邏輯關系嚴密的新理論體系。C

A.提出假設設計B.獲取科技事實C.建立創新體系D.理論技術檢驗

34、單選題科研的（）階段是科學研究中具有戰略意義的階段？A

A.確立科研課題B.獲取科技事實C.提出假說設計D.理論技術檢驗

35、單選題科研方法中，演繹推理的主要形式是三段論，其中不包括（）B

A.大前提B.中前提C.小前提D.結論

36、單選題科研規劃中，（）是科研規劃的中層，是指規模較大、時間較長的科研計劃。

BA.科研方向B.科研戰略C.課題計劃D.課題總結

37、單選題科研課題收集的標準不包括（）DA.針對性B.代表性C.可靠性D.連續性

38、單選題科研論文是以（）形式對最新科研成果的記錄，它是科研成果的一種直接體現，也是學術交流的重要形式之一。AA.文字B.報告C.圖表D.記錄

39、單選題科研中，信息方法的作用不包括（ ）C

A.功能抽象B.科學預測C.科學決策D.結構探析

40、單選題利用書目文獻數據庫、全文數據庫對課題相關知識點、事實和文獻進行檢索，屬于論文檢索的哪種方法（）AA.工具法B.引文法C.借鑒法D.探討法

1、多選題抄襲剽竊是一種極為常見的學術腐敗現象，是對科研規范破壞力極大的一種學術腐敗現象，其具體表現形式有（）BCDA.奪取式B.拿來式C.拼湊式D.搶占式

2、多選題成果查新時，關鍵詞的選擇應注意些什么（）ABCDA.檢索詞是否覆蓋查新點B.檢索詞的不同表達方式是否找全C.注重專業詞的選擇D.不可忽略縮寫詞

3、多選題創新思維的特征有（）BCDA.突發性B.創新性C.批判性D.靈活性

4、多選題從科研領域考慮，科研論文一般分為（）等基本類型。ABCA.理論性B.實驗性

C.應用性D.科學性

5、多選題從期刊論文性質及作用的角度出發，期刊論文的特點有（）ABCDA.原始報道B.探索創新C.推翻舊論D.豐富發展

6、多選題代表性的彈性思維有（）ABCDA.發散思維B.收斂思維C.跳躍思維D.縱向思維

7、多選題對光纖光柵的作用方式而言，包括（）ABCD

A.機械傳感方法B.電磁傳感方法C.熱傳感方法D.震動傳感方法

8、多選題對某一科研部門或課題組而言，科研規劃主要包括（）ABC

9、A.科研方向B.科研戰略C.課題計劃D.課題總結

9、多選題發散思維中，基于光柵性質的研究方法有（）BCA.震動傳感方法B.波長漂移方法C.帶寬傳感方法D.電磁傳感方法

10、多選題根據會議延續時間的長短，可分為（）等差異。ABCD

A.長期會議B.短期會議C.定期會議D.不定期會議

11、多選題根據我國的國情，目前科研課題的來源有（）ABCD

A.指令性課題B.指導性課題C.委托課題D.自選課題

12、多選題就認識層面而言，認識活動可分為（）ACD

A.常規認識B.基礎認識C.科學認識D.哲理認識

13、多選題科學觀察的原則有（）ACD

A.客觀性原則B.特殊性原則C.全面性原則D.典型性原則

14、多選題科學實驗缺陷的產生主要有（）等原因。ABCD

A.實驗假象B.實驗誤差C.實驗極限D.實驗限制

15、多選題科研的特點包括：（）AB

A.科研繼承性B.科研創新性C.科研探索性D.科研常規性

16、多選題科研方法的重要作用體現在（）ABC

A.正確的科研方法對科研工作的成敗起著至關重要的作用B.錯誤的科研方法會導致荒謬的結論甚至偽科學C.科研方法在一定程度上決定著科研的成敗D.科研方法是科研成敗的基礎

17、多選題科研工作者對于專業知識的學習，初學者應該做到（）ABCD

A.學無止境，常學常新，常研常進B.對本專業的經典文獻要精讀細研C.批判性閱讀，獨立性思考，切忌因循守舊D.要把專業知識的學習與課題研究相結合

18、多選題科研課題方案設計的原則有（）ABCD

A.科學性原則B.創新性原則C.規范性原則D.統計性原則

19、多選題科研課題立項后，需注意處理好（）相關事宜。ABCD

A.確認立項，填報計劃B.審批計劃，下撥經費C.調整分配，落實任務D.分項把關，發展研究

20、多選題科研論文的學術性主要表現在（）ABC

A.研究的科學性B.內容的專業性C.讀者的專業性D.研究的準確性

21、多選題科研論文的質量把關有（）等方式。ABCD

A.健全的監控規程B.成立審查小組C.課題組例會D.隨機性檢查

22、多選題科研論文評價的原則（）ABCD

A.公正性原則B.準定量原則C.創新性原則D.可比性原則

23、多選題科研論文文獻檢索具有如下重要作用（ ）ABCD

A.資源開發B.協決策C.繼承和借鑒D.便捷及高效

24、多選題科研思維具有哪些特點（）ABCD

A.客觀性B.能動性C.多樣性D.交叉性

25、多選題科研選題中涉及的主要內容有（）ABCD

A.提出問題B.構建方案C.選題報告D.申報取向

26、多選題科研中，現代方法包括（）BCD

A.客觀方法B.系統方法C.控制方法D.信息方法

27、多選題課題設計書是課題方案設計的實現形式，一般可分為（）AB

A.研究性課題設計書B.實驗性課題設計書C.規劃性課題設計書D.創新性課題設計書

28、多選題論文編輯加工設計的范圍較廣，一般分為（）BCD

A.文摘加工B.內容加工C.文字加工D.技術加工

29、多選題論文檢索的方法有（）AB

A.工具法B.引文法C.借鑒法D.探討法

30、多選題論文投稿成功的原因有（）ABCD

A.專業論文為重點B.期刊選擇要適合C.權威期刊敢投稿D.學術爭論須有據

1、判斷題捕捉信息，是思維探索和理論抽象的事實基礎，也是科學發現和技術發明的重要手段。（）√

2、判斷題參會者在會議上的口頭報告或張貼報告不論是否通過大會論文評審組的評審，都會由大會統一印刷成論文集并公開出版。（）×

3、判斷題查新機構保證對本合同及所附材料的技術內容在查新工作期內保密。（）√

4、判斷題查新完成后，查新機構對有關電子、紙介材料應予以存檔，永久不得銷毀。（）×

5、判斷題成果創新查新是科研論文投稿前應當首先進行的工作，此項工作不可輕視。（）√

6、判斷題是實現科研成果退出最快捷、最直接、最有效的方式之一，也是科研人員進行學術交流和技術推廣的重要途徑。（）√

7、判斷題根據科研論文的理論價值、實用價值和社會意義的大小，可以設計出高級科研論文、中級科研論文、和低級科研論文三種評價等級。（）×

8、判斷題科技文獻稿件可以一稿兩投或者將本來屬于篇文章的內容拆成兩部分，作為兩篇文章投稿。（）×

9、判斷題科學方法屬于科學認識的硬件。（）×

10、判斷題科學工作者一旦有了研究成果，必然希望盡快公諸于世并得到學術界及社會的承認，期刊論文是唯一的有效途徑。（）×

11、判斷題科學論文的學術性是指科研論文所具有的學術價值。（）√

12、判斷題科學認識是人們對事物規律性的高度抽象，是對事物普遍的、規律性的認識

和把握，屬于高級認識層面。（）√

13、判斷題科學實驗方法可以簡化和純化研究對象，起到加速或延緩研究對象變化的作用。（）√

14、判斷題科學研究對象從廣義上講，是指客觀世界（包括自然界、社會、人類思維）。（）√

15、判斷題科學研究是人類的一種具有創造性的活動，方法問題是科研工作中的一個重要問題，事關科研工作的成效。（）√

16、判斷題科學研究最大的特點在于創新，科研過程絕不拘泥于固定不變的步驟。（ ）√

17、判斷題科研抽象側重事物的統一性而往往忽略其差異，若使用不當則很容易以偏概全，得出錯誤的結論。（）×

18、判斷題科研的目的是發現別人未發現的真理，而公開出版的國內外學術期刊，則是確認這種科研成果的正式而有效的主渠道。（）√

19、判斷題科研方向是科研規劃的中層，是指規模較大、時間較長的科研計劃。（）×

20、判斷題科研課題的基本類型有理論性研究課題、實驗性研究課題和綜合性研究課題三大類。（）×

21、判斷題科研課題的可行性原則包括研究基礎、試驗設備和智慧技能。（）√

22、判斷題科研課題方案中，實驗型方案設計一般指通過設計實驗方案，進行實驗造作的手段，對科研課題的具體內容與方法進行設想和計劃安排。（）×

23、判斷題科研課題是科學研究的第一步，具有戰略性和全局性的特點。（）√

24、判斷題科研論文，就發表形式而言，一般包括期刊論文、學術著作和會議論文3種基本類型。（）√

25、判斷題科研思維的過程是：科研問題科學思維方式認識成果。（）√

26、判斷題科研思維是研究者在科研工作中為解決問題而采用的科學思維方式。（）√

27、判斷題科研思維屬于抽象思維，而邏輯性是抽象思維的一種基本特性。（）√

28、判斷題科研選題的程序是：提出問題形成假說查閱文獻構建方案確立課題。（）×

29、判斷題科研中，模擬方法可以作為最初的實驗研究之用，也可以代替真是的實驗。（）×

30、判斷題科研中期是問題的研究與階段成果的積累階段。該階段的主要任務是：科研資料收集，文獻閱讀，研究思路整理，以及科研選題方略設計。（ ）×

31、判斷題克隆干細胞造假事件屬于學術腐敗急功近利經典案例。（）√

32、判斷題課題調研，收集科研信息，是科研工作初始階段的必要過程。（）√

篇（11）

2012年教育部辦公廳發教高廳[2012]2號文下發了《精品資源共享課建設工作實施辦法》，明確指出，精品資源共享課建設的目標與任務是：促進教育教學觀念轉變，引領教學內容和教學方法改革，推動高等學校優質課程教學資源通過現代信息技術手段共建共享，提高人才培養質量，服務學習型社會建設。同時要求課程資源需具系統性、豐富性和適合網絡傳播性，使其成為多層次、多類型的優質課程教學資源共建共享體系。并且鼓勵高等學校采取校際聯合、學校與社會聯合等方式，建設精品資源共享課，實現課程共建共享。該實施辦法第三條要求所申報的課程需在長期教學實踐中形成獨特風格，教學理念先進、方法科學、質量高、效果好，得到廣大學生、同行教師和專家以及社會學習者等的好評和認可，在同類課程中具有一定的影響力和較強的示范性。

對照教育部的上述要求，我們感到東南大學大學物理精品課程近十年來持續建設的目標和取得的成果與此次轉型升級的各項條件完全吻合，其成果、目標、認可度皆達到滿意程度。本文介紹所取得的成果、資源，研究共建共享課程建設的思路和問題及課程建設的走向。

一、課程建設成果與資源

東南大學大學物理課程，在2004年獲得國家精品課程稱號之后始終堅持精品課程持續建設的探索與實踐，不斷發展課程的優勢和特色，同時以優質教學資源的研發為先導，以現代信息技術的應用為手段，改造課程，改革教學，創建了具有時代特色的大學物理課程一體化教學體系。經過近十年的探索和實踐，取得了一系列的可喜成果。

課程一體化教學體系是指，將三種課堂（教師課堂、網絡課堂和實踐課堂）結合為課程教學的一個大課堂，將三類優質教學資源（紙質教材、數字教材和網絡教材）集合為課程教學統一使用的資源，將多種能力（工程實踐能力、論文撰寫能力和國際交往能力等）的培養綜合為課程教學的總體目標，由這兩個“三”一個“多”有機結合構成“三位一體”的物理課程教學體系。

三位一體的教學體系核心是靈活的教學模式（本文不做過多的討論）和多層次、立體化的教學資源。如果沒有系統性、層次性和多樣性的資源，不僅教學內容的組織缺少支撐，上述課堂的結合也無從實施。因此，建設多類立體化優質教學資源非常必要。經過近十年持續不斷的內容擴充、修編、新編、翻譯等，我們打造了立體化、多層次的在全國具有重大影響力的經典系列教材精品，并由此建成了紙質教材、電子教材、網絡教材三大類18種優質教材。

其中紙質教材以《物理學》、《物理學教程》為核心；電子教材以《大學物理電子教程》、《大學物理模擬板書式電子教案》為核心；網絡教材以《大學物理網絡課程》2.0版、《教學素材庫》為核心。該系列教材在滿足我校每年4000余名學生個性需求的同時，還被國內各類高校廣泛采用，且受到一致好評。2006年至2012年，僅馬文蔚主編的《物理學》（第五版）和《物理學教程（第二版）》的發行量就達300余萬冊。

在教師課堂教學資源中，我們著力在豐富的資源中組織、提煉研究性元素用于研究性教學；網絡課堂資源中，我們進一步拓寬視野與功能實效，對網絡“工作室”（第二版）增加了面向國際、引發思考、培養工程實踐能力等大量模塊；實踐課堂資源中，我們加強課程知識與研究實踐結合平臺的建設，將“工作室”（二版）與“大學物理網絡課程”和“教學素材庫”等聯合，建立了面向全體學生的基于互聯網的學習空間，實現教師指導下的學生網上助學和自主研學，同時在教師指導下，學生個人或小組自選研究課題，進行科技制作、科研探索、撰寫研究論文、成果答辯等。尤其值得一提的是，由東南大學在校學生自發組織的成立于2010年的“大學生物理學會（Society of Physics Students）東南大學分會”，是“大學生物理學會”在中國大陸地區設立的第一家分會，并成為連接課堂學習與學生實踐的重要橋梁。分會旨在幫助學生建立專業技能以外的其他技能提供外展（outreach）的學術服務等。分會會員人數從最初的幾個人發展到現在的40～60人，學生每周都自行開展分會活動，多次舉辦了高水平物理講座，此外還通過展開國際交流、參加競賽活動等方式，促進學生的物理學習與研究實踐。

經過多年的探索與實踐，我們在一體化的教學體系和教學資源的建設方面取得了豐碩的成果，獲得了各方的好評。

二、精品資源共享課的共建共享思路與存在的問題

1. 大學物理精品資源共享課建設初探

轉型升級中的資源分類、整合和呈現。“轉型升級”是指對原有“十一五”國家精品課程所做的改造，改造的結果是要達到資源的實用性并實現資源共享。其中的“實用性”是指資源要課程化，原有十一五精品課程中的資源缺乏課程的組織，往往只是一堆供人們查詢的被動材料，而轉型升級就是要把被動的資源變成學習元素中的一分子，在學習過程中呈現出資源的內容?！肮蚕怼本褪侵纲Y源為學習對象所共同分享?！笆晃濉本氛n程雖然也提倡共享，但由于建設經費投入主體、知識產權對象以及資源結構分布等因素的不明晰，使得共享進展不利。此次轉型升級后的資源共享將在法律基礎上得以保證。

資源主要分兩類――基本資源和拓展資源?；举Y源是指能反映教學基本元素的素材，包含課程簡介、課程大綱、教學日歷、基本要求（重點與難點）、章節作業、教材內容、課程設計、全程課堂錄像和習題與解答等。拓展資源是指豐富教學基本要求的輔助元素，包含數字（網絡）課程、在線作業與檢測系統、演示實驗、物理拓展案例和專家講課等。以知識點的相互關聯來整合資源、以課堂錄像為核心來呈現知識點，是此次轉型升級的特征，并且知識點是以關聯度和點擊率動態來排序的。舉個例子，角動量這個知識點在質點力學、剛體力學、電磁學和近代物理等章節中都有關聯，那么角動量這個知識點排序就靠前；同時若學習者點擊某個知識點的頻度高，那么這個知識點的排序也會向前移。這種呈現方式，對學習者和管理者都有顯而易見的好處。它使獲取資源的途徑變得更直接、方便，也使整個資源共享課程更具實用性、簡潔性，從而實現了資源全方位地為學習者提供服務的建設目標。資源共享課的結構特征已成為一種新的教學模式。

2. 精品資源所搭建的教學資源體系

東南大學大學物理課程資源非常豐富，面對理工科不同層次的學生，我們組合了三個層次的教學資源――面上的、特殊的和選拔的?！懊嫔系摹笔侵该鎸^大多數的工科學生群體；“特殊的”是指面對少數民族學生開展的教學活動；“選拔的”是指對那些比較而言更優秀、英語水平高的學生。除了上述教材資源，還有大量的數字或網絡資源在支撐著我們的教學，比如我們的“大學物理素材庫”、“大學物理網絡課程”和“模擬板書電子教案”等，這為我們的課堂教學提供了豐富的教學輔助。上述資源成為我們此次轉型升級后的精品資源共享課的實物基礎。

3. 精品資源共享課存在的問題和對策

從先期我們提交精品資源共享課資源的過程來看，教育部的頂層設計以“全程教學錄像”為核心關聯知識點的思路是對的，以“課程概要”、“基本資源”、“拓展資源”、“資源庫”、“參考資料目錄”等的模塊組織課程，內容上是完整的，結構上也是合理的，形式上也是簡單的。但是組織形式上顯得過于簡單化，原因在于學習者不僅僅需要資源的豐富性、系統性和連貫性，更需要學習的組織性、評估性和反饋性。課堂教學中的這一切，無疑是由教師來承擔的，可是資源共享課中恰恰缺少了這個“先行組織者”（當代美國著名認知教育心理學家奧蘇伯爾提出的）。先行組織者在功能上要發揮“教師”的作用，要組織好教學內容、控制好進度、掌握好深度，還要能對學習做出評判。下面，以剛體學習中引進某章前的組織材料，來看一下先行組織者在引導課程進展中的作用。

一密度均勻的圓盤上面固定著兩個可看做質點的物體A、B，圓盤以角速度ω繞固定軸轉動，其中rA < r B，試比較：

線速度大小vA ――vB ，角速度大小ωA―――― ωB 。

物體A 的線速度v A與角速度ωA之間的關系為――――――

物體A 的切向加速度和法向加速度分別為：at= ―― an = ――

答案：

vA

若上面問題回答得還不熟練，請再查閱前三章中的相關內容；