時間：2022-01-27 17:21:36
緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛發(fā)表網(wǎng)為您精選了8篇實驗課程設(shè)計，愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維，激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
實踐教學(xué)是加強學(xué)生專業(yè)知識教育，提高學(xué)生綜合素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)。社會上需要理論和實踐能力充分結(jié)合的綜合型人才，所以我們應(yīng)該把實驗教學(xué)提升到實踐科學(xué)的高度來認識、探索、研究和實施，研究實踐方法，強化實踐過程，提高學(xué)生綜合分析問題和解決問題的能力。工藝實驗就是這樣一類專業(yè)實驗，實驗項目的提出結(jié)合科研方向，以工程訓(xùn)練的方式完成實驗項目。這類實驗不同于一般的測試實驗，它需要多個工藝過程才能完成，包括方案的提出，方案的論證，各工藝過程的完成，性能的測試等，每一個過程都相當于一個單一的小實驗，有目的、內(nèi)容、原理、步驟等，所以多工藝實驗項目既能鍛煉學(xué)生的動手能力，又能鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新能力、科研思維、綜合能力，不僅理論性很強，技術(shù)性和實踐性更強。華中科技大學(xué)光學(xué)與電子信息學(xué)院電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)開設(shè)的《電子器件制備工藝》就是這樣一門課程。
二、課程組織方式
工藝實驗不同于一般的課堂實驗，完成它需要較長時間，所以以課程設(shè)計方式組織實驗，教學(xué)形式以學(xué)生自主進行特定項目為主，教師參與指導(dǎo)并審核：學(xué)生自主完成方案的提出和論證，完成論證報告，指導(dǎo)教師審核，在理論可行的情況下，按照預(yù)約時間進入實驗室完成各工藝過程，最后測試器件或材料性能。學(xué)生可以自行決定實驗時間，在給定的期限內(nèi)完成全部實驗工藝。在電子器件制備工藝課程設(shè)計中，我們提供了學(xué)生實踐的時間和研究條件，學(xué)生自行設(shè)計方案，自行完成實驗，充分發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動性和創(chuàng)造性，調(diào)動了學(xué)生的積極性，促進了學(xué)生的能力發(fā)展。
三、教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計
電子器件制備工藝課程內(nèi)容，注重加強各不同研究方向之間的綜合，滿足學(xué)生寬口徑訓(xùn)練的要求，不同的學(xué)生可以選擇不同興趣方向的題目類型來完成。選擇了興趣方向以后，就進入自行完成實驗的階段。整個課程的內(nèi)容包括：資料的查詢—方案的制定—方案的論證及審核—工藝過程—性能測試。
1.資料的查詢及方案制定。
選題后，學(xué)生要查閱資料，理解題目，消化和整理資料，寫出本實驗項目的設(shè)計報告，并從理論上論證實驗方案及結(jié)果。實驗方案確定后，在進入實驗操作之前，需要指導(dǎo)教師審核設(shè)計方案，以可行性和理論正確性為原則。這一步很重要，如果方案制定正確，整個項目就等于完成了一半，以后的實驗過程就會很順利，在工藝操作過程不出錯的情況下，基本能得出好的結(jié)論。
2.工藝的進行。
在進入實際工藝操作之前，學(xué)生應(yīng)該充分了解工藝的原理、意義和目的，并且要了解各工藝的注意事項，以免出現(xiàn)設(shè)備的損壞、實驗的失敗等現(xiàn)象。在各個實驗工藝進行過程中，學(xué)生應(yīng)該嚴格按照工藝要求進行，實驗教師也會要求學(xué)生嚴肅對待，發(fā)現(xiàn)問題要及時討論，并提出解決方案，力求使實驗出色完成。經(jīng)過整個工藝實驗過程，學(xué)生對專業(yè)的興趣提高了，獲得新知識的能力提高了，創(chuàng)新能力和研究思維得到了很好鍛煉，動手能力、操作技能、分析和解決問題的能力得到了很大的提高。
四、實驗教材的制定
工藝實驗課程的實驗教材內(nèi)容，主要從實驗過程入手，講解各工藝過程的目的和意義，以及該工藝所需設(shè)備的操作注意事項。盡量能詳細地講解實驗過程中可能存在的問題以及解決方法。
五、工藝實驗的組織實施
第一次接觸多工藝實驗項目的同學(xué)，一般要先參觀實驗室，然后進行實驗預(yù)約（設(shè)備預(yù)約），做好準備后進入實驗室（進行各工藝過程）。
1.參觀實驗室。
實踐教學(xué)是動手能力的培養(yǎng)，多工藝實驗也不例外，但它與傳統(tǒng)的專業(yè)測試實驗又不同，需要完成一系列的操作才能達到教學(xué)目的。所以實驗前對即將要接觸的各環(huán)節(jié)（如設(shè)備、流程、注意事項等）必須做到心中有數(shù)，提前熟悉實驗室，對實驗設(shè)備有感性認識，實驗過程可能出現(xiàn)的一些問題應(yīng)該在進入實驗室之前就有心理準備，才能做到實驗時有的放矢。參觀實驗室可以以小組或班級為單位進入實驗室，實驗教師針對具體事項進行講解，解答學(xué)生心中的疑問。這個環(huán)節(jié)可以大大減少實驗中破壞性事件（如損壞設(shè)備等）的發(fā)生概率。
2.實驗預(yù)約。
實驗預(yù)約是一個很重要的環(huán)節(jié)。工藝實驗的預(yù)約不同于一般實驗，主要是針對設(shè)備的預(yù)約。由于實驗學(xué)生人數(shù)多，設(shè)備有限，在實驗進行期間，所有設(shè)備全天開放，而進行實驗的學(xué)生要分時分段進入實驗室。為了更好地安排實驗時間，我們設(shè)計了一個預(yù)約表格（表1），學(xué)生可以根據(jù)表格提示預(yù)約。
3.實驗過程參與情況跟蹤。
在工藝實驗中，由于以團隊形式進行，團隊成員中就存在自覺與不自覺、主動與不主動的問題，我們采用了實驗環(huán)節(jié)的登記制度，保證每個同學(xué)參與到每個環(huán)節(jié)，就保證了讓每個參與的同學(xué)都了解各工藝過程的意義和作用，也為成績的評定提供參考。表2是小組完成工藝實驗流程登記表。上述措施既保證了每個同學(xué)各個工藝過程都要參加，同時對每個同學(xué)來說也保證了項目研究的完整性。
六、實驗評價體系的制訂
工藝實驗是以小組為單位進行，為了激發(fā)同學(xué)們的積極性，我們制定了特定的成績評價體系。傳統(tǒng)的成績評定體系，以教師作為評價主體，對實驗結(jié)果的判斷占據(jù)了主導(dǎo)地位，一般是根據(jù)實驗團隊的實驗結(jié)果判斷實驗團隊的總體成績，而無法對實驗團隊中的每一位成員做出具體評價。對于工藝實驗這一類型的項目來說，團隊多、周期長、環(huán)節(jié)多、課外工作量大，傳統(tǒng)的評價體系不能準確評價團隊中的每一個體。由于缺乏其他的評價主體，團隊中學(xué)生個人的實驗情況未得到充分考察，教師無法公平、公正地衡量每位學(xué)生在實驗團隊中的貢獻，打擊了部分學(xué)生的實踐積極性，嚴重影響課程效果。為了解決傳統(tǒng)成績評定的弊端，我們在成績評定中增加了學(xué)生的自評和互評環(huán)節(jié)，讓學(xué)生自我評價，內(nèi)容包括實驗態(tài)度、資料檢索、創(chuàng)新性、團隊合作情況等，并讓學(xué)生對所在團隊中的其他成員進行評價。自評互評綜合形成每個學(xué)生的平時成績；再結(jié)合實驗結(jié)果的老師評定，形成學(xué)生的最終成績。通過成績評定方式的改變，大大增強了學(xué)生參與實驗的主動性，有助于學(xué)生進一步融入實驗，成為實驗課程真正的主人，端正實驗態(tài)度，避免“被動實驗”的消極情緒。
七、結(jié)論
【關(guān)鍵詞】金融數(shù)學(xué)；實驗教學(xué)；課程設(shè)計
一、實驗教學(xué)在金融數(shù)學(xué)專業(yè)培養(yǎng)中的地位和作用
金融數(shù)學(xué)，是利用數(shù)學(xué)理論與工具定量分析金融市場上風(fēng)險資產(chǎn)的交易，以揭示金融學(xué)的內(nèi)在規(guī)律并用以指導(dǎo)人們進行投資管理的一門學(xué)科，它是最新發(fā)展起來的一門交叉學(xué)科，數(shù)學(xué)與金融學(xué)的交叉[1]。1952年，馬柯維茨（Markovitz）的均值方差投資組合理論第一次用均值、方差等數(shù)學(xué)理論和工具探討了以何種投資方式使投資人收益可能最大的問題，具有重大的理論與實踐意義。隨著金融數(shù)學(xué)近半個世紀的不斷發(fā)展與完善，人們逐漸意識到金融數(shù)學(xué)是 “國際化金融” 的重要組成部分，是研究金融領(lǐng)域復(fù)雜問題至關(guān)重要的工具。金融數(shù)學(xué)在中國和世界金融市場有著巨大的應(yīng)用前景[2，3]。在高校教學(xué)中，金融數(shù)學(xué)課程主要是運用概率論、隨機分析以及數(shù)值計算等數(shù)學(xué)方法處理銀行、保險、股票、期貨等領(lǐng)域的問題，如證券投資、壽險精算、風(fēng)險控制、保險理財?shù)萚4]。
實驗教學(xué)在金融數(shù)學(xué)專業(yè)本科生培養(yǎng)中起到知識和技能的承接的作用，是學(xué)以致用，數(shù)學(xué)理論與實際應(yīng)用相結(jié)合的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過實驗教學(xué)，學(xué)生可以進一步吸收消化數(shù)學(xué)和統(tǒng)計學(xué)科相關(guān)基礎(chǔ)知識，轉(zhuǎn)化成自己的專業(yè)理論基礎(chǔ)，同時可以鍛煉自己的動手能力，培養(yǎng)獨立思考和解決實際問題的能力，為將來實踐操作打下堅實的基礎(chǔ)。
廣州大學(xué)金融數(shù)學(xué)專業(yè)的課程設(shè)置，主要參考了國內(nèi)各大高校相關(guān)專業(yè)設(shè)置，傳統(tǒng)上還是以理論課程為主，除了數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程，還有多元統(tǒng)計分析，回歸分析等專業(yè)基礎(chǔ)理論課，而實踐操作性的課程相對缺乏，數(shù)學(xué)模型實驗課缺乏本專業(yè)針對性。因此，我們針對廣州大學(xué)地方高校的特點和專業(yè)特色，結(jié)合用人單位的需求，適當增加了若干實驗課程，如計算機編程語言，統(tǒng)計軟件和數(shù)理金融實驗等。金融數(shù)學(xué)由于其交叉學(xué)科的特點，十分重視數(shù)學(xué)理論與應(yīng)用的結(jié)合。因此在完成數(shù)學(xué)專業(yè)課的基礎(chǔ)上，開設(shè)了很多實驗課程，包括數(shù)學(xué)模型，統(tǒng)計軟件，數(shù)據(jù)庫，程序設(shè)計語言等，涵蓋了證券投資模擬軟件，統(tǒng)計建模分析軟件，會計模擬軟件等上機實際操作模塊。這些實驗課程是理論與實際的有機結(jié)合，有效地銜接了數(shù)學(xué)與金融學(xué)兩大不同類型的課程，集中體現(xiàn)了金融數(shù)學(xué)交叉學(xué)科的特點。做好實驗課程建設(shè)，強化實驗課程教學(xué)的針對性和適應(yīng)性，是金融數(shù)學(xué)專業(yè)本科生培養(yǎng)十分重要的環(huán)節(jié)[5，6].
幾年的教學(xué)實踐表明，這些實驗課程起到很好的效果，大大增進學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并在理論學(xué)習(xí)與實踐應(yīng)用之間架起了一座橋梁。廣州大學(xué)的學(xué)生有自己顯著的特點，動手能力比較強。實驗課程教學(xué)有助于廣州大學(xué)學(xué)生的發(fā)揮自己的優(yōu)勢。
二、金融數(shù)學(xué)專業(yè)本科實驗課程設(shè)計的若干指導(dǎo)原則
根據(jù)金融數(shù)學(xué)專業(yè)實驗課程多年的教學(xué)經(jīng)驗和學(xué)生反饋，課堂評估等綜合考慮，總結(jié)出實驗課程設(shè)計應(yīng)該遵循的若干指導(dǎo)原則。
（一）實用性原則。
這是實驗課程設(shè)計的首要原則。實際應(yīng)用是實驗課的出發(fā)點和最終歸宿，因此實驗課程設(shè)計應(yīng)該始終貫穿這一指導(dǎo)思想。實驗教學(xué)是金融數(shù)學(xué)培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，應(yīng)根據(jù)因地制宜，因材施教的原則[7]，合理取舍教學(xué)內(nèi)容，重點突出應(yīng)用性，把它們作為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性的重要渠道。在概率與統(tǒng)計中有很多經(jīng)典的分析方法，與迅速發(fā)展起來的計算技術(shù)互相結(jié)合，日益煥發(fā)出新的生命力，很多已經(jīng)成了金融和其他應(yīng)用領(lǐng)域必不可少的基本方法，如蒙特卡羅方法，回歸分析方法，主成分分析和因子分析方法。然而在專業(yè)基礎(chǔ)課上，學(xué)生主要學(xué)習(xí)了這些方法的基本原理和基本步驟，在遇到實際問題時還是無從下手，這正為實驗課程留下很大的發(fā)揮空間。在課程設(shè)計上，我們把這些分析方法與一兩個具體的問題相結(jié)合，貫穿到數(shù)據(jù)的整理，計算和結(jié)果的分析過程，希望學(xué)生通過實際參與和具體操作，能夠舉一反三，熟練掌握有關(guān)統(tǒng)計分析方法及其實際應(yīng)用。根據(jù)這一指導(dǎo)原則，我們設(shè)計了隨機數(shù)的的產(chǎn)生，隨機模擬計算方法，多元線性回歸，方差分析，主成分分析和因子分析等綜合性實驗項目。
（二）趣味性原則。
增加實驗課程的趣味性，可以大大提高學(xué)習(xí)的效率，并給學(xué)生留下深刻的印象，能夠起到事半功倍的效果。而實驗課本身具有很強的直觀性，對于課程趣味性的開發(fā)有很大的潛力空間，這正是教師需要特別留意和加于關(guān)注的方面。因此，實驗操作的方法和手段在嚴謹?shù)幕A(chǔ)上盡可能多樣化，避免單一和過于詳細的規(guī)定，給學(xué)生留下一定的自由發(fā)揮空間。在案例的選擇上，要注意適用性和時效性，盡量選取學(xué)生比較感興趣的新興行業(yè)領(lǐng)域和熱點問題，尋求專業(yè)性，針對性和學(xué)生興趣的結(jié)合點。
此外特別是要注意挖掘?qū)W科本身的趣味性，讓學(xué)生在生動活潑的氣氛中潛移默化的接受嚴謹?shù)膽B(tài)度和科學(xué)精神。概率論和統(tǒng)計學(xué)科是近年來發(fā)展迅速的新興學(xué)科，具有很強的應(yīng)用性，很多深刻的概念和原理都可以通過具體的圖形來直觀的展示。因此教師要充分發(fā)揮計算機作為輔助教學(xué)的手段，通過實驗項目的設(shè)計把抽象的概念和規(guī)律轉(zhuǎn)化成具體可見的結(jié)果，并啟發(fā)學(xué)生去深入思考，同時結(jié)合采用分組討論的形式，讓學(xué)生重新去“發(fā)現(xiàn)”這些規(guī)律，引導(dǎo)學(xué)生積極主動的探索，在學(xué)習(xí)中獲得成就感，養(yǎng)成自覺主動學(xué)習(xí)專業(yè)知識的良好習(xí)慣，以適應(yīng)金融數(shù)學(xué)專業(yè)快速發(fā)展的趨勢[8]. 金融理論不斷更新，金融產(chǎn)品不斷開發(fā)，金融理念不斷發(fā)展使得金融業(yè)始終處于快速更新的狀態(tài)[9-10]. 在實驗教學(xué)中，我們要始終體現(xiàn)金融數(shù)學(xué)作為交叉學(xué)科的特點，通過潛移默化讓學(xué)生接受新的學(xué)習(xí)理念.
（三）可操作性原則。
實驗項目設(shè)計要考慮學(xué)生是否可行，容易操作，計算量是否適當，計算時間會不會過長，這些都需要自己先做一遍。對于那些計算次數(shù)過多的情況，教師可以對一些參數(shù)進行調(diào)試，減少計算量。有些較復(fù)雜的問題，可以通過化簡來進行近似模擬，關(guān)鍵是抓住問題的本質(zhì)，盡量避開繁瑣步驟和重復(fù)操作。
此外要考慮到是否會出現(xiàn)一些意外情況。金融數(shù)學(xué)的實驗項目經(jīng)常都會涉及到隨機實驗，隨機實驗的特點是結(jié)果具有不確定性，并非每次操作都會出現(xiàn)相同結(jié)果，有時候可能會出現(xiàn)完全不相符的結(jié)果，甚至進入死循環(huán)，因此要充分估計到這種情況，采取一定的預(yù)防措施，及時終止，避免出現(xiàn)意外的狀況。
（四）規(guī)范性原則。
實驗?zāi)康暮蛢?nèi)容明確，實驗步驟清晰有條理，緊扣主題，哪些要做哪些不做，都清楚的列出來。實驗最后要能夠得出明確簡潔的結(jié)果，最好是能夠?qū)γ總€學(xué)生都個性化分派數(shù)據(jù)，這樣每個學(xué)生都有不同的實驗結(jié)果，可以確保每個學(xué)生獨立完成實驗項目。同時從返回結(jié)果的設(shè)計上，要讓教師容易快速地判斷學(xué)生的實驗結(jié)果是否正確，可以在主要結(jié)果中附帶返回一些輔助圖表，輔助數(shù)據(jù)，以便于判斷學(xué)生的實驗方法和結(jié)果是否正確。此外，應(yīng)該讓學(xué)生做一些文字性的闡述，對實驗過程和結(jié)果做進一步分析，從而判斷學(xué)生是否正確的理解實驗的原理，方法，便于教師評估本實驗項目的教學(xué)效果。
三、金融數(shù)學(xué)專業(yè)本科實驗課程設(shè)計案例分析
我們以實驗課《數(shù)理金融實驗（統(tǒng)計軟件）》的幾個實驗項目為案例，闡述實驗課程設(shè)計如何貫穿上述指導(dǎo)原則，取得較理想的效果。第一個案例是實驗項目《統(tǒng)計計算基本原理》，本項目主要是用數(shù)學(xué)軟件實現(xiàn)基本的統(tǒng)計分析和計算。實驗的目的是：1. 領(lǐng)會方差分析、線性回歸分析、假設(shè)檢驗等基本統(tǒng)計方法的綜合運用. 2. 學(xué)會應(yīng)用Excel 進行簡單的統(tǒng)計分析. 要求學(xué)生通過本次實驗?zāi)軌蛄私夥讲罘治?、線性回歸分析、假設(shè)檢驗的基本知識，熟悉Excel 基本操作. 實驗內(nèi)容和步驟主要有：
1）. 學(xué)生使用 Excel 創(chuàng)建一組數(shù)據(jù) x：1，2，…，25.
2）. 教師給每位同學(xué)分配一組數(shù)據(jù)y：y1，y2，…，y25，學(xué)生在Excel 數(shù)據(jù)文件（實驗數(shù)據(jù)一.xls）中按自己在班里的序號找到自己的一組數(shù)據(jù).
3）. 用 Excel 軟件對數(shù)據(jù)進行簡單的統(tǒng)計分析，求出y的均值、方差和中位數(shù)，以及x與y協(xié)方差和相關(guān)系數(shù)，將結(jié)果寫在實驗報告上.
4）. 用 Excel 畫出x與y 的散點圖，觀察x與y的函數(shù)關(guān)系，建立線性回歸模型.
5）. 應(yīng)用 Excel 對數(shù)據(jù)x與y 作一元線性回歸，如有必要，可對x進行函數(shù)變換后再回歸. 將回歸分析結(jié)果寫在實驗報告上.
6）. 作回歸方程的方差分析，進行顯著性檢驗.
在本實驗項目中，我們給每個學(xué)生分派一組數(shù)據(jù)，讓學(xué)生進行基本描述統(tǒng)計分析和一元線性回歸分析。實驗結(jié)果應(yīng)該包含：（1）基本統(tǒng)計量（均值和方差等）；（2）回歸方程；（3）方差分析表；（4）顯著性水平；（5）顯著性檢驗的結(jié)論. 實驗步驟1-3是基本操作，主要側(cè)重規(guī)范性，而實驗步驟4-5是訓(xùn)練和考察學(xué)生的觀察、分析能力，以及對線性回歸方法的靈活應(yīng)用。最后第6步是考察學(xué)生對于回歸分析結(jié)果的理解和顯著性檢驗。通過這些操作我們可以啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生把線性回歸方法應(yīng)用到曲線擬合問題上，經(jīng)過畫圖觀察對原始數(shù)據(jù)進行適當?shù)淖儞Q。更重要的是這樣一些訓(xùn)練可以培養(yǎng)學(xué)生形成良好的分析處理實際問題的習(xí)慣：先做簡單的描述統(tǒng)計，畫圖觀察，有了直觀印象以后再進一步做統(tǒng)計分析，數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析要服從實際問題需要，充分發(fā)揮人的主導(dǎo)作用，避免生搬硬套和僵化的思維模式。
下面一個設(shè)計案例是《隨機數(shù)的產(chǎn)生》，作為一個重要的基礎(chǔ)性實驗項目，是蒙特卡洛方法和隨機模擬數(shù)學(xué)實驗的基礎(chǔ)。項目主要是讓學(xué)生掌握隨機數(shù)的產(chǎn)生方法，隨機數(shù)的變換以及隨機數(shù)分布的判斷，理解不同分布隨機數(shù)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系. 實驗原理是隨機變量的函數(shù)的分布的導(dǎo)出；均勻隨機數(shù)與其他分布隨機數(shù)之間的變換關(guān)系. 本實驗的主要內(nèi)容有：
1）. 產(chǎn)生一組服從[0，1]上均勻分布的隨機數(shù)u：u1，u2，… u400 ；并構(gòu)造另一組隨機數(shù) v：vi=Φ-1（ui），i=1，2，…，400，這里Φ為標準正態(tài)分布的分布函數(shù). 畫出v的直方圖.
2）. 產(chǎn)生一組服從正態(tài)分布 N（μ，δ2）的隨機數(shù)x：x1，x2，… x400 ；構(gòu)造另一組隨機數(shù)y：yi=Φ[（xi-μ）/δ]，i=1，2，…，400 . 其中μ和δ由數(shù)據(jù)文件：實驗數(shù)據(jù)三.xls 給出. 同樣畫出 y 的直方圖.
在本實驗項目中，我們讓學(xué)生熟悉基本方法以后，引導(dǎo)學(xué)生在做實驗過程中來發(fā)現(xiàn)規(guī)律。通過分布函數(shù)及其反函數(shù)的作用，均勻分布隨機數(shù)可以和任何其他分布的隨機數(shù)相互轉(zhuǎn)化，例如正態(tài)分布、指數(shù)分布等等都可以轉(zhuǎn)化成均勻分布，反之亦然。這一原理是產(chǎn)生不同分布隨機的重要依據(jù)，其證明方法在理論課教材中都可以找到，但往往沒有引起學(xué)生的足夠重視。在本實驗項目中，我們讓學(xué)生通過自己動手自己注意到這種現(xiàn)象。通過實際教學(xué)，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生對這種情況感到很好奇，很多人都來提問，互相自己也有很多討論。這時候教師再來和學(xué)生一起探討，重新“發(fā)現(xiàn)”背后的規(guī)律，可以大大增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時給學(xué)生留下很深刻印象，能起到事半功倍的學(xué)習(xí)效果。
四、結(jié)束語
廣州大學(xué)是國內(nèi)創(chuàng)辦金融數(shù)學(xué)本科層次教育較早的地方高校，已經(jīng)走過十余年艱苦辦學(xué)歷程?，F(xiàn)已初步形成了較為穩(wěn)定的辦學(xué)和培養(yǎng)模式，為地方銀行、證券公司、保險公司、投資實業(yè)公司及財務(wù)部門培養(yǎng)了數(shù)以千計的金融數(shù)學(xué)人才。廣州大學(xué)的金融數(shù)學(xué)方向經(jīng)過十多年的發(fā)展，在課程設(shè)置的有效性、合理性，教材的選編，課程教學(xué)環(huán)節(jié)的有機設(shè)計，學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)等諸多方面作了積極探索，特別是理論教學(xué)與實驗教學(xué)并重，兩者互相促進，形成了自己寬基礎(chǔ)、重實踐的教育教學(xué)特色[6].我們相信，不斷改進金融數(shù)學(xué)專業(yè)實驗課程教學(xué)，積極探索實驗課程教學(xué)新思路，必定會越來越好地為廣州大學(xué)培養(yǎng)理論與實踐相結(jié)合的全面的專業(yè)型優(yōu)秀人才服務(wù)。
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當前物流管理實驗實訓(xùn)教學(xué)已經(jīng)成為各個學(xué)校重點建設(shè)領(lǐng)域，從中國知網(wǎng)的相關(guān)文獻檢索來看,據(jù)不完全統(tǒng)計，截止2013年，已有160篇涉及物流實驗教改的學(xué)術(shù)論文。內(nèi)容涵蓋課程體系建設(shè)；仿真模擬，實驗平臺設(shè)計。對于高校物流管理專業(yè)實驗實訓(xùn)課程問題的分析既有類同性，也有各自學(xué)校的不同特點。本文結(jié)合上海第二工業(yè)大學(xué)物流管理專業(yè)實驗實訓(xùn)課程建設(shè)過程中存在的問題，經(jīng)過深入分析后總結(jié)如下：
（1）課程問題。包括數(shù)量與質(zhì)量兩個維度，從數(shù)量維度而言，盡管實驗實訓(xùn)課程學(xué)時有限。實驗實訓(xùn)課程通常安排在學(xué)期最后三周以及一些任課教師的課程實驗，由于學(xué)生數(shù)量較多，學(xué)時數(shù)、實驗場地受限等因素，個人缺乏足夠的動手機會與時間。學(xué)生對于實驗僅存在初步感性認識，缺乏深刻的理性思考。從質(zhì)量維度而言，實驗實訓(xùn)課程最大的問題并非內(nèi)容多為驗證性實驗，而是缺乏設(shè)計，不同實驗之間缺乏邏輯性，與實際企業(yè)應(yīng)用脫節(jié)明顯。從而直接導(dǎo)致學(xué)生在實驗過程中的目的性不清，并不了解為何要做這項實驗，當然也無法發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。
（2）參與主體問題。包括教師與學(xué)生兩個維度。從教師維度而言，由于化工物流實驗實訓(xùn)課程的專業(yè)性較強，儀器設(shè)備使用較多，因而對于教師的理工類理論實驗?zāi)芰σ筝^高。此外實驗設(shè)備由于使用損耗而導(dǎo)致測試性能不佳也會增加教師的授課難度。這都要求開設(shè)實驗實訓(xùn)課程的教師團隊制定完整的實驗教學(xué)手冊，對于相關(guān)設(shè)備原理以及現(xiàn)場操作過程中問題有所了解。從學(xué)生維度而言，物流管理專業(yè)屬于經(jīng)管領(lǐng)域的學(xué)科，學(xué)生中文科生占比較高，化學(xué)基礎(chǔ)本身就比較薄弱，而前置課程中化學(xué)實驗教學(xué)的作用并未完全體現(xiàn)。這也導(dǎo)致了部分學(xué)生對于學(xué)習(xí)難度的估計存在過度現(xiàn)象。
（3）考核問題。實驗實訓(xùn)課程的考核方式歷來是個難點問題。在實驗教學(xué)中通常按照出勤率、教師的主觀評判給定學(xué)生最終考核結(jié)果，因此偶有同學(xué)因缺勤導(dǎo)致課程不及格，而通過率還是很高。這種考核體制客觀上也使得學(xué)生對于實驗實訓(xùn)課程的重視程度遠低于理論考試課程。
2實驗實訓(xùn)課程設(shè)計實踐的思路
結(jié)合本院物流管理專業(yè)（化工物流方向）正在開展的專業(yè)實驗實訓(xùn)課程教改實例，對本專業(yè)實驗實訓(xùn)課程設(shè)計思路進行探討與分析，包括課程設(shè)計、教學(xué)手段、考核方法、信息反饋四項模塊，其中又以課程設(shè)計為重中之重。
2.1課程設(shè)計模塊—基于事件邏輯的發(fā)展原理
實驗實訓(xùn)課程中最大的問題存在于不同實驗之間邏輯性不強，割裂明顯。學(xué)生在實驗課程中對于開展的幾項實驗并不明確其目的。因此在本次實驗實訓(xùn)課程改革中，重點放在了課程設(shè)計模塊上，設(shè)計原理基于事件邏輯的發(fā)展順序。本團隊通過測定某種待運物資運輸前后基本理化性質(zhì)，讓學(xué)生了解到該物資在運輸過程中涉及化工物流安全的相關(guān)知識點。本文以某一組實驗群為例進行說明，整個實驗的步驟、測試內(nèi)容以及所需實驗設(shè)備，如圖2所示，可以清楚的看到該化工物流全過程實驗具備清晰的邏輯性特征。考慮到實驗室設(shè)在中外運化工物流公司中，基于安全環(huán)保健康的因素，因此選擇了實驗樣品為普通某類油品。將該油品先行測定粘度指標后，放置于振動平臺，通過水平垂直雙軸振動，模擬實際路況。在振動過程中，采用積分平均聲級計對該樣品在機械振動中噪音進行測定；利用非接觸式溫度測量等設(shè)備對于振幅過程中的熱輻射進行定量測試；利用手持式揮發(fā)性有機化合物檢測儀對于振動過程中局部受熱而釋放的氣體進行定性測定；振動結(jié)束后可采用靜電儀和氧指數(shù)測試儀對實驗對象進行驗證性實驗，同時對于模擬路況振動后的原樣進行粘度測定，通過兩次的粘度值的比較，了解并分析物流運輸過程對于樣品的影響因素。圖2的實驗群具有清晰的邏輯順序，學(xué)生在實驗實訓(xùn)過程中目的性將得到了有效的提升，對于?；肺锪鬟^程中存在的安全隱患也有了深刻印象。這一類的實驗群設(shè)計，不僅僅可應(yīng)用于常規(guī)的實驗實訓(xùn)課程，也可以納入到多門主干課程的理論學(xué)習(xí)中，包括物流化工基礎(chǔ)、安全科學(xué)原理、環(huán)境健康安全等課程。
2.2教學(xué)手段模塊—結(jié)合實驗與實地的“雙實”教學(xué)方式
物流管理專業(yè)是一門實踐性比較強學(xué)科，化工物流管理又是將管理學(xué)、工學(xué)、理學(xué)多學(xué)科融合的一個方向。在本科階段的學(xué)習(xí)中，實驗實訓(xùn)課程的重要性尤為明顯。然而當前不僅僅是學(xué)生，包括部分教師在內(nèi)存在著重理論、輕實驗的傳統(tǒng)教育思想，與本專業(yè)的特性與發(fā)展存在差距。本團隊在深刻探究物流管理專業(yè)的發(fā)展規(guī)律，特別是結(jié)合本校化工物流這一特色專業(yè)，提出了結(jié)合實驗與實地教學(xué)的“雙實”方式：即通過學(xué)院長期產(chǎn)學(xué)研合作單位中國外運化工物流有限公司的現(xiàn)場建設(shè)本專業(yè)的實驗實訓(xùn)基地。實驗實訓(xùn)基地的建設(shè)不僅僅完善了物流管理專業(yè)學(xué)生現(xiàn)場教學(xué)培訓(xùn)機制，更有利于促進提高本專業(yè)學(xué)生的實踐能力。讓學(xué)生在企業(yè)現(xiàn)場看到見、摸得著，從而對于企業(yè)發(fā)展過程中實際的問題深入思考。在雙實的教學(xué)方式下，實驗實訓(xùn)基地的發(fā)展能及時吸納企業(yè)層面的意見與建議，逐步增加新的實驗項目，包括新建的物流振動試驗平臺以及物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)中心。此外，雙實的教學(xué)方法也有利于教師進行特殊品運輸安全的科學(xué)研究。
2.3考核方法模塊—培養(yǎng)教師及學(xué)生的團隊考核策略
過去的實驗實訓(xùn)課程作為考核課程，考核對象是本專業(yè)的學(xué)生，并且未采用試卷的方式，納入到學(xué)?？荚囍堋１緢F隊嘗試將考核對象拓展到課程的主客體，即包括授課主體（教師）以及上課對象（學(xué)生）。一方面，教師層面將現(xiàn)有的實驗設(shè)備進行匯總，要求每位教師根據(jù)自己課程選擇若干項實驗項目，進行針對性學(xué)習(xí)；同時教師間進行課程設(shè)計，構(gòu)建關(guān)聯(lián)性實驗群。另一方面，學(xué)生層面根據(jù)學(xué)生文理學(xué)科背景、性別等因素進行分組，以組的形式完成設(shè)計好的某一項或者幾項實驗群。這是考慮到本文中設(shè)計的實驗群中實驗項目數(shù)量與質(zhì)量并不低，學(xué)生以組的形式，發(fā)揮團隊協(xié)作精神，也有效提高時效性，避免一位學(xué)生一臺設(shè)備，其他人邊上排隊的現(xiàn)象發(fā)生。
2.4信息反饋模塊—收集企業(yè)學(xué)生教師的反饋意見
在實驗實訓(xùn)課程的設(shè)計與推進過程中，能否及時收集并吸納企業(yè)、學(xué)生以及教師的反饋意見是教改重要保障。過去的實驗實訓(xùn)課程，對于授課主體（教師）以及授課對象（學(xué)生）的考量因素占據(jù)主要地位，而企業(yè)信息反饋稍顯不足，這與實驗實訓(xùn)課程的定位與培養(yǎng)目的存在偏差，這也是學(xué)生在此類課程中目的性不強，重視程度不夠的因素之一。在教學(xué)手段模塊中采用了“雙實”的方法，讓企業(yè)與教師、學(xué)生呈現(xiàn)零距離，有利于本團隊及時了解企業(yè)一線員工對于實驗實訓(xùn)課程中開展的項目的意見與建議。此外，教師通過上海市教委產(chǎn)學(xué)研項目，深入企業(yè)一線，當企業(yè)、學(xué)生與教師三大主體的意見出現(xiàn)相交，便是實驗實訓(xùn)課程需要重點修正的地方。當然，企業(yè)更關(guān)注的是當前實際碰到的問題的解決方式，即怎么做的問題，學(xué)生則關(guān)注的是通過實驗實訓(xùn)課程能夠?qū)W到哪些知識，即為什么要做的問題，而教師需要兼顧到理論與實際，既要有學(xué)科研究的超前性，也要體現(xiàn)出實際應(yīng)用性，兼顧到學(xué)生與企業(yè)兩者的需求。信息反饋模塊正是為我們提供課程設(shè)計優(yōu)化的重要一環(huán)。
3結(jié)論
關(guān)鍵詞：微波器件；實驗教學(xué)；課程設(shè)計
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）14-0242-02
前言：
現(xiàn)代社會，微波技術(shù)已經(jīng)蔓延到我們生活的各個方面。一大批商業(yè)應(yīng)用，包括蜂窩電話、無線局域數(shù)據(jù)網(wǎng)、車載毫米波防撞雷達、通信衛(wèi)星、全球定位系統(tǒng)（GPS）、射頻識別技術(shù)、超寬頻帶無線通信和雷達系統(tǒng)等均與微波技術(shù)的發(fā)展和研究密不可分。隨著微波器件的飛速發(fā)展，無線通信頻段逐漸提高，技術(shù)快速更新，可以預(yù)見，將來具有豐富實踐經(jīng)驗的微波技術(shù)人才將越來越搶手。
國內(nèi)外理工院校一般都開設(shè)有電磁場、微波技術(shù)、微波電路等專業(yè)課程，但是學(xué)生在學(xué)完課程后，往往學(xué)到和記憶的只是一堆公式，理解專業(yè)知識仍舊停留于抽象層面，不能較快將理論知識應(yīng)用于實踐，體現(xiàn)在具體工作中表現(xiàn)為專業(yè)思維不夠、實踐創(chuàng)新能力不足。比如在2011年全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽中，北京航空航天大學(xué)共31支隊伍參賽有21隊獲獎，其中選擇高頻類題目共有6支參賽隊，僅有1組獲得北京市三等獎，在未獲獎的10支隊伍中占據(jù)高頻類題目占據(jù)50%。另外根據(jù)微波專業(yè)的特點，從業(yè)者需要具備較強的數(shù)學(xué)和電磁基礎(chǔ)，而且很多能力必須要在實踐中體會、鍛煉和提高。就業(yè)市場的要求反過來對教學(xué)中的實驗實踐環(huán)節(jié)提出了更高要求。
一、國內(nèi)外現(xiàn)狀
國內(nèi)外諸多大學(xué)針對微波專業(yè)教學(xué)實驗環(huán)節(jié)展開了研究。比如美國馬薩諸塞大學(xué)、佐治亞理工學(xué)院等學(xué)校上世紀80年代末期就開展了教學(xué)改革，研究主要集中在：電磁和微波類課程設(shè)置、實驗改革等方面[1-2]。國內(nèi)北京航空航天大學(xué)、清華大學(xué)、浙江大學(xué)、北京理工大學(xué)、哈工大等知名高校近年也開展了一系列電磁場與微波教學(xué)及實驗實踐方面的改革，涉及到課程體系設(shè)計、實驗手段改進、采用網(wǎng)絡(luò)虛擬教學(xué)等[3-8]。北京航空航天大學(xué)的全紹輝副教授在微波專業(yè)核心課程“微波技術(shù)”教學(xué)中設(shè)計并構(gòu)建了“微波學(xué)堂”網(wǎng)，將課程教學(xué)、實驗實踐環(huán)節(jié)通過網(wǎng)上交流互動的形式體現(xiàn)出來，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和課程教學(xué)效果[3]。但是由于微波儀器價格昂貴，組建大規(guī)模多臺套的微波實驗裝置，對于高校來說是不現(xiàn)實的，所以高校實驗課程往往一般是采用軟件仿真，或者是頻段集中在低頻，而且大多是針對無源電路，缺少微波有源電路的實驗課程。本文作者長期擔任微波電路、電子實驗任課教師，承擔多項微波測量系統(tǒng)研制任務(wù)，結(jié)合作者多年工程經(jīng)驗和教學(xué)經(jīng)歷，力爭設(shè)計符合當今社會研究熱點的微波電路實驗課程。
二、設(shè)計原則
1.設(shè)置合理的實驗內(nèi)容，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和思維能力。微波器件課程涉及的經(jīng)典器件理論知識都是上個世紀誕生的，幾十年來基本沒有大的改變，而且涉及到物理、材料、數(shù)學(xué)等領(lǐng)域，學(xué)習(xí)起來比較枯燥，容易喪失興趣。在課程設(shè)計中應(yīng)該有意識地引入一些背景知識的介紹，通過介紹社會熱點問題可以提高學(xué)生的直觀理解能力和學(xué)習(xí)興趣，同時使教學(xué)內(nèi)容與時俱進，有效地將微波技術(shù)的最新發(fā)展和成果介紹給學(xué)生，比如超材料、量子力學(xué)在微波器件制造領(lǐng)域的應(yīng)用。進一步引導(dǎo)、激發(fā)學(xué)生對當前熱門技術(shù)領(lǐng)域的相關(guān)系統(tǒng)組成的探究興趣，比如無線傳感網(wǎng)絡(luò)、智能家居、室內(nèi)定位、NFC等熱門技術(shù)，引導(dǎo)學(xué)生自發(fā)地去探究各種專業(yè)技術(shù)的理論原理，配以綜合性、系統(tǒng)化的多種類的實驗、實訓(xùn)模塊。使學(xué)生帶著問題，更高效、主動地進行學(xué)習(xí)與實踐。
2.采用靈活實驗?zāi)Ｊ剑囵B(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力?，F(xiàn)在很多高校設(shè)置了開放實驗室，目的就是充分利用實驗資源，發(fā)揮實驗室的潛力與效益。其開放包括時間開放和內(nèi)容開放，實驗課程內(nèi)容包括必修內(nèi)容和選修內(nèi)容，學(xué)生可以根據(jù)實際情況自由選擇時間和內(nèi)容來完成實驗課程。并且結(jié)合各級別的電子競賽，實驗室教師和學(xué)生都可以擬定題目，由實驗室提供實驗條件，由學(xué)生選擇時間完成。這樣做有利于分層次教學(xué)，培養(yǎng)出具有較強實驗?zāi)芰Φ募庾訉W(xué)生?？傊?，多模式、多內(nèi)容和多目標的開放實驗室，會徹底改變教學(xué)實驗?zāi)Ｊ剑箚我坏摹疤铠喪健苯虒W(xué)向分層次、多元化教學(xué)發(fā)展，達到素質(zhì)教育培養(yǎng)目的。
3.更新完善實驗手段，加強互動。微波實驗不同于低頻、高頻實驗，它使用的儀器造價是一般儀器的幾十倍甚至上百倍，而且對實驗環(huán)境要求也高于普通實驗。因此，搭建大規(guī)模、多臺套的微波實驗環(huán)境，對于大多數(shù)高校來說難度較大，為了開展好微波實驗的教學(xué)，必須走物理實驗與虛擬實驗相結(jié)合的新路子。傳統(tǒng)的物理實驗就是利用有限的實驗經(jīng)費購置一些必要的實驗儀器和器件，學(xué)生在授課老師的帶領(lǐng)下搭設(shè)實驗裝置并操作儀器來完成實驗。基本上通過物理實驗，學(xué)生可以直觀了解微波測量的特點，從而掌握微波測量的原理和常用微波儀器的使用方法。圖1就是我們設(shè)計的混頻器實驗示意圖，通過實驗學(xué)生可以掌握微波信號源和頻譜儀的使用，了解混頻器的工作原理和關(guān)鍵參數(shù)。
虛擬實驗就是利用計算機多媒體技術(shù)和EDA技術(shù)模擬真實的實驗環(huán)境，學(xué)生可以通過軟件，在計算機上的虛擬實驗裝置中，選擇不同的參數(shù)，來完成整個實驗過程。虛擬實驗優(yōu)點在于形象生動地增強學(xué)生感性認識，而且可以多人同時進行，時間更加靈活，并且可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)。但現(xiàn)有的實驗軟件成本也不便宜，而且功能過于復(fù)雜，不太適合教學(xué)。還需要專業(yè)人士投入更多精力開發(fā)研制出更加專業(yè)規(guī)范的實驗教學(xué)多媒體軟件。我校全紹輝老師組織學(xué)生開發(fā)了一套Smith圓圖模擬軟件[9]，通過這一軟件能夠幫助學(xué)生迅速地掌握圓圖基本規(guī)律。學(xué)生開發(fā)此類軟件的過程，也是對長線理論復(fù)習(xí)、整理、歸納的過程。
三、教學(xué)實踐
在2014年秋季學(xué)期作者承擔的本科課程《微波器件與電路》授課過程中，采用開放式實驗教學(xué)，第一批實驗題目提前給學(xué)生公布，涉及到常用的微波無源器件和有源器件：功分器、耦合器、混頻器、VCO、放大器等等，由學(xué)生自由選擇時間，提前和作者所在的微波實驗室助教約定實驗時間，由助教協(xié)助學(xué)生獨立完成實驗任務(wù)，并撰寫實驗報告。選取成績良好的學(xué)生進行第二批實驗，第二批實驗涉及常用的微波電路，如圖2，學(xué)生利用實驗室提供的微波器件就搭建了一套簡單的線性掃頻測量雷達，可以實現(xiàn)測量運動速度、測量雷達目標隱身特性等功能。
一學(xué)期的教學(xué)實踐表明這種實驗教學(xué)模式效果良好，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鍛煉了學(xué)生的動手能力，培養(yǎng)了學(xué)生的獨立科研能力。
四、結(jié)論
本文在以往國內(nèi)外微波專業(yè)實驗課程教學(xué)改革的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程經(jīng)驗需求，設(shè)計了適合專業(yè)需求的微波器件與電路實驗課程，可以滿足培養(yǎng)微波電路和系統(tǒng)設(shè)計專業(yè)人才的需求，在以后的教學(xué)過程中，會進一步完善課程設(shè)置。
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大學(xué)物理實驗（設(shè)計性實驗）
實驗報告
指導(dǎo)老師：王建明
姓 名：張國生
學(xué) 號：XX0233
學(xué) 院：信息與計算科學(xué)學(xué)院
班 級：05信計2班
重力加速度的測定
一、實驗任務(wù)
精確測定銀川地區(qū)的重力加速度
二、實驗要求
測量結(jié)果的相對不確定度不超過5%
三、物理模型的建立及比較
初步確定有以下六種模型方案：
方法一、用打點計時器測量
所用儀器為：打點計時器、直尺、帶錢夾的鐵架臺、紙帶、夾子、重物、學(xué)生電源等.
利用自由落體原理使重物做自由落體運動.選擇理想紙帶，找出起始點0，數(shù)出時間為t的p點，用米尺測出op的距離為h，其中t=0.02秒×兩點間隔數(shù).由公式h=gt2/2得g=2h/t2，將所測代入即可求得g.
方法二、用滴水法測重力加速度
調(diào)節(jié)水龍頭閥門，使水滴按相等時間滴下，用秒表測出n個（n取50—100）水滴所用時間t，則每兩水滴相隔時間為t′=t/n，用米尺測出水滴下落距離h，由公式h=gt′2/2可得g=2hn2/t2.
方法三、取半徑為r的玻璃杯，內(nèi)裝適當?shù)囊后w，固定在旋轉(zhuǎn)臺上.旋轉(zhuǎn)臺繞其對稱軸以角速度ω勻速旋轉(zhuǎn)，這時液體相對于玻璃杯的形狀為旋轉(zhuǎn)拋物面
重力加速度的計算公式推導(dǎo)如下：
取液面上任一液元a，它距轉(zhuǎn)軸為x，質(zhì)量為m，受重力mg、彈力n.由動力學(xué)知：
ncosα-mg=0 （1）
nsinα＝mω2x （2）
兩式相比得tgα=ω2x/g，又 tgα=dy/dx，dy=ω2xdx/g，
y/x=ω2x/2g. g=ω2x2/2y.
.將某點對于對稱軸和垂直于對稱軸最低點的直角坐標系的坐標x、y測出，將轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速ω代入即可求得g.
方法四、光電控制計時法
調(diào)節(jié)水龍頭閥門，使水滴按相等時間滴下，用秒表測出n個（n取50—100）水滴所用時間t，則每兩水滴相隔時間為t′=t/n，用米尺測出水滴下落距離h，由公式h=gt′2/2可得g=2hn2/t2.
方法五、用圓錐擺測量
所用儀器為：米尺、秒表、單擺.
使單擺的擺錘在水平面內(nèi)作勻速圓周運動，用直尺測量出h（見圖1），用秒表測出擺錐n轉(zhuǎn)所用的時間t，則擺錐角速度ω=2πn/t
擺錐作勻速圓周運動的向心力f=mgtgθ，而tgθ=r/h所以mgtgθ=mω2r由以上幾式得：
g=4π2n2h/t2.
將所測的n、t、h代入即可求得g值.
方法六、單擺法測量重力加速度
在擺角很小時，擺動周期為：
則
通過對以上六種方法的比較，本想嘗試利用光電控制計時法來測量，但因為實驗室器材不全，故該方法無法進行；對其他幾種方法反復(fù)比較，用單擺法測量重力加速度原理、方法都比較簡單且最熟悉，儀器在實驗室也很齊全，故利用該方法來測最為順利，從而可以得到更為精確的值。
四、采用模型六利用單擺法測量重力加速度
摘要：
重力加速度是物理學(xué)中一個重要參量。地球上各個地區(qū)重力加速度的數(shù)值，隨該地區(qū)的地理緯度和相對海平面的高度而稍有差異。一般說，在赤道附近重力加速度值最小，越靠近南北兩極，重力加速度的值越大，最大值與最小值之差約為1/300。研究重力加速度的分布情況，在地球物理學(xué)中具有重要意義。利用專門儀器，仔細測繪各地區(qū)重力加速度的分布情況，還可以對地下資源進行探測。
伽利略在比薩大教堂內(nèi)觀察一個圣燈的緩慢擺動，用他的脈搏跳動作為計時器計算圣燈擺動的時間，他發(fā)現(xiàn)連續(xù)擺動的圣燈，其每次擺動的時間間隔是相等的，與圣燈擺動的幅度無關(guān)，并進一步用實驗證實了觀察的結(jié)果，為單擺作為計時裝置奠定了基礎(chǔ)。這就是單擺的等時性原理。
應(yīng)用單擺來測量重力加速度簡單方便，因為單擺的振動周期是決定于振動系統(tǒng)本身的性質(zhì)，即決定于重力加速度g和擺長l，只需要量出擺長，并測定擺動的周期，就可以算出g值。
實驗器材：
單擺裝置（自由落體測定儀），鋼卷尺，游標卡尺、電腦通用計數(shù)器、光電門、單擺線
實驗原理：
單擺是由一根不能伸長的輕質(zhì)細線和懸在此線下端體積很小的重球所構(gòu)成。在擺長遠大于球的直徑，擺錐質(zhì)量遠大于線的質(zhì)量的條件下，將懸掛的小球自平衡位置拉至一邊（很小距離，擺角小于5°），然后釋放，擺錐即在平衡位置左右作周期性的往返擺動，如圖2-1所示。
f =p sinθ
f
θ
t=p cosθ
p = mg
l
圖2-1 單擺原理圖
擺錐所受的力f是重力和繩子張力的合力，f指向平衡位置。當擺角很小時（θ<5°），圓弧可近似地看成直線，f也可近似地看作沿著這一直線。設(shè)擺長為l，小球位移為x，質(zhì)量為m，則
sinθ=
f=psinθ=-mg =-m x （2-1）
由f=ma，可知a=- x
式中負號表示f與位移x方向相反。
單擺在擺角很小時的運動，可近似為簡諧振動，比較諧振動公式：a= =-ω2x
可得ω=
于是得單擺運動周期為：
t=2π/ω=2π （2-2）
t2= l （2-3）
或 g=4π2 （2-4）
利用單擺實驗測重力加速度時，一般采用某一個固定擺長l，在多次精密地測量出單擺的周期t后，代入（2-4）式，即可求得當?shù)氐闹亓铀俣萭。
由式（2-3）可知，t2和l之間具有線性關(guān)系， 為其斜率，如對于各種不同的擺長測出各自對應(yīng)的周期，則可利用t2—l圖線的斜率求出重力加速度g。
試驗條件及誤差分析：
上述單擺測量g的方法依據(jù)的公式是(2-2)式,這個公式的成立是有條件的，否則將使測量產(chǎn)生如下系統(tǒng)誤差:
1. 單擺的擺動周期與擺角的關(guān)系，可通過測量θ<5°時兩次不同擺角θ1、θ2的周期值進行比較。在本實驗的測量精度范圍內(nèi)，驗證出單擺的t與θ無關(guān)。
實際上，單擺的周期t隨擺角θ增加而增加。根據(jù)振動理論，周期不僅與擺長l有關(guān)，而且與擺動的角振幅有關(guān)，其公式為：
t=t0[1+( )2sin2 +( )2sin2 +……]
式中t0為θ接近于0o時的周期，即t0=2π
2．懸線質(zhì)量m0應(yīng)遠小于擺錐的質(zhì)量m，擺錐的半徑r應(yīng)遠小于擺長l，實際上任何一個單擺都不是理想的，由理論可以證明，此時考慮上述因素的影響，其擺動周期為：
3．如果考慮空氣的浮力，則周期應(yīng)為：
式中t0是同一單擺在真空中的擺動周期，ρ空氣是空氣的密度，ρ擺錐 是擺錐的密度，由上式可知單擺周期并非與擺錐材料無關(guān)，當擺錐密度很小時影響較大。
【關(guān)鍵詞】高等醫(yī)學(xué)教育；實驗教學(xué)；教學(xué)改革；案例引導(dǎo)；臨床思維
實驗課程作為臨床醫(yī)學(xué)教育的重要組成，在激發(fā)同學(xué)學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生動手實踐能力等方面有著得天獨厚的優(yōu)勢；同時，對醫(yī)學(xué)生職業(yè)素質(zhì)的養(yǎng)成和后續(xù)的專業(yè)學(xué)習(xí)，有著很大影響。在當前醫(yī)教協(xié)同，完善中國特色規(guī)范化醫(yī)學(xué)培養(yǎng)模式，全面提升醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)質(zhì)量的改革需求推動下，傳統(tǒng)以學(xué)科為中心，實驗教學(xué)為理論教學(xué)輔助的模式正在發(fā)生改變，實驗教學(xué)正在由輔助地位逐步蛻變?yōu)榭梢詷O大提升醫(yī)學(xué)生實踐能力的系統(tǒng)化課程體系[1]。但由于所涉及學(xué)科眾多，建立穩(wěn)定的跨學(xué)科綜合性實驗課程體系現(xiàn)階段在大多數(shù)醫(yī)學(xué)院校尚不能完全實現(xiàn)。因此在改革現(xiàn)階段，基于不同學(xué)科具體內(nèi)容，開發(fā)基于臨床思維及實踐能力培養(yǎng)的綜合性實驗項目是試水當前實驗教學(xué)改革的試驗田，可為后續(xù)建立穩(wěn)定的綜合性實驗課程體系打下基石。
1基于案例的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實驗課程優(yōu)勢
病原生物學(xué)是聯(lián)系基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與臨床醫(yī)學(xué)的重要橋梁學(xué)科，也是培養(yǎng)同學(xué)基本實驗技能的訓(xùn)練場[2]。它既為學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)傳染性疾病等提供理論基礎(chǔ)，也為同學(xué)直觀了解相關(guān)病原體形態(tài)、致病性等提供機會。雖然傳統(tǒng)病原生物學(xué)實驗涉及相關(guān)病原體的形態(tài)學(xué)觀察、培養(yǎng)及相關(guān)特性檢驗，但其實際操作項目往往較為分散，以單獨細小的驗證性實驗為單位，缺乏貫徹不同實驗項目的線性邏輯。同學(xué)往往只能理解單獨實驗項目的原理目的，無法全面了解其在臨床實際中的應(yīng)用。一方由于低估了實驗項目的臨床應(yīng)用價值，另一方面也由于實驗項目安排的不連貫性及結(jié)果的可預(yù)見性，導(dǎo)致同學(xué)缺乏動手操作的積極性，造成實驗課程達不到預(yù)期的培養(yǎng)目標[3]。因此，在逐步由基礎(chǔ)課程向臨床課程過渡的學(xué)習(xí)階段，開展基于臨床案例的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實驗項目具有重要的意義[4-5]。以臨床案例吸引同學(xué)關(guān)注，重塑同學(xué)對病原相關(guān)實驗內(nèi)容的認識，讓同學(xué)體會基礎(chǔ)性實驗在不同疾病中的應(yīng)用價值，有利于提高同學(xué)的實驗參與熱情。同時以案例為線索，串聯(lián)不同基礎(chǔ)性醫(yī)學(xué)實驗，可以彌補傳統(tǒng)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實驗教學(xué)的不連貫性，有利于培養(yǎng)學(xué)生的臨床思維能力及職業(yè)認同感。
2實驗思路設(shè)計（以血吸蟲感染和傷寒沙門菌食物中毒兩個案例為例）
實驗總課時為12學(xué)時，分3天進行，每天課時數(shù)分別為6、4、2學(xué)時。
2.1案例發(fā)放將以下案例提前一周發(fā)放給同學(xué)，告知后續(xù)實驗課程將結(jié)合該病例，希望思索該案例臨床表現(xiàn)，思考檢查方向及可能的診斷。兩個案例共同的基本情況：發(fā)熱38℃左右、厭食、惡心、嘔吐、腹瀉。案例一：以上癥狀持續(xù)約1個月，患者呈貧血貌；全身淺表淋巴結(jié)無腫大；腹部明顯膨隆、柔軟、無明顯壓痛，右肋下可觸及肝臟且有輕壓痛；案例二：午后4h出現(xiàn)以上體征，無其他特殊表現(xiàn)，糞便呈黃綠色水樣便。
2.2第一次實驗
2.2.1引導(dǎo)同學(xué)分析以上病例應(yīng)該采集的常規(guī)檢查標本。血液及糞便。討論過后告知血液檢查結(jié)果。案例一中白細胞總數(shù)及嗜酸性粒細胞數(shù)量明顯上升。案例二，血常規(guī)結(jié)果無異常。2.2.2引導(dǎo)學(xué)生思考常規(guī)糞便檢測項目。直接涂片鏡檢、分離培養(yǎng)、細菌學(xué)染色鏡檢等。針對案例一：糞便標本直接涂片鏡檢（老師示教后同學(xué)自行操作查找），可見血吸蟲特征性蟲卵。結(jié)合其他檢查結(jié)果及臨床表現(xiàn)，梳理總結(jié)案例情況一。2.2.3拓展實驗。解剖血吸蟲感染小鼠，觀察感染期小鼠肝臟、脾臟、腸系膜等組織，引導(dǎo)學(xué)生對比感染鼠與正常小鼠的區(qū)別。2.2.4拓展思考。1）以上感染小鼠與正常小鼠大體標本上的區(qū)別提示：在人類，糞便蟲卵陰性，但仍高度懷疑血吸蟲感染，患者還可以做哪些檢查以進一步明確病因？2）糞便直接涂片鏡檢蟲卵是寄生蟲感染常用的檢查手段之一，那臨床上還有哪些形態(tài)學(xué)檢查方法可以用于寄生蟲感染檢查？3）查閱相關(guān)資料，了解解放初期，我國血吸蟲病的流行情況；以及建國后，為消滅這一流行病，國家采取了哪些積極有效的措施。閱讀以上問題下一次課予以討論及分組匯報。2.2.5針對案例二。老師給出糞便標本直接涂片鏡檢結(jié)果：未見明顯異常。提示可進一步分離培養(yǎng)。提供SS平板進行劃線分離（老師示教后同學(xué)操作）。以上為第一次實驗內(nèi)容，共計6學(xué)時。
2.3第二次實驗1）
用1學(xué)時考察同學(xué)對寄生蟲血吸蟲章節(jié)的知識掌握情況，并且根據(jù)所查找資料按小組形式匯報討論血吸蟲感染的檢查項目及診斷依據(jù)。提供不同寄生蟲蟲卵及糞便中可觀察到的蟲體標本，觀察學(xué)習(xí)。2）取出上次課分離培養(yǎng)的SS平板，同學(xué)挑取可疑菌落進行革蘭染色及觀察（老師示教后同學(xué)操作，同時提供標準革蘭陽性及陰性菌株作為操作參考）。對可疑菌落進行腸道生化反應(yīng)檢測（提供不同菌株腸道生化結(jié)果作為示教）。以上為第二次實驗內(nèi)容，共計4學(xué)時。
2.4第三次實驗（2h）
結(jié)合臨床表現(xiàn)，根據(jù)革蘭染色及腸道生化結(jié)果做出初步病原診斷。凝集反應(yīng)（示教及學(xué)生操作）予以驗證。梳理總結(jié)案例情況二并當堂完成實驗報告。
3實驗考核
當前隨著醫(yī)學(xué)教育改革的不斷深化，實驗教學(xué)考核方式也亟待調(diào)整[6-7]。當前病原生物學(xué)實驗考核受課程形式限制，一般僅考核標本觀察識別及實驗報告撰寫[8]。而在本實驗項目中，由于納入案例分析及課堂分組討論等形式，可以開展更為符合教學(xué)規(guī)律的多樣化考核方式，促進學(xué)生形成性評價。本實驗項目考核主要綜合以下方面。
3.1嚴格考勤，強調(diào)規(guī)范操作
對反復(fù)強調(diào)的操作規(guī)范：如無菌操作，顯微鏡規(guī)范使用等項目納入平時成績記錄范圍。本項成績滿分100分，如出現(xiàn)遲到早退或明顯違規(guī)操作，予以扣分；如有無故缺勤，做0分處理。本項成績占本次實驗總成績20%。
3.2實驗課程中間涉及案例討論，評價同學(xué)參入程度及課后資料查閱情況。本項成績占本次實驗總成績20%。
3.3評價同學(xué)試驗課程參與情況
主要涉及動手操作是否積極、是否與同組同學(xué)分工協(xié)作等情況。本項成績占本次實驗總成績20%。
3.4改革病原學(xué)實驗報告內(nèi)容
本項實驗報告內(nèi)容的撰寫主要結(jié)合臨床病原學(xué)檢查程序進行分析及結(jié)果記錄，有利于同學(xué)臨床思維的培養(yǎng)。鼓勵將本次試驗程序用思維導(dǎo)圖形式予以總結(jié)。本項成績占本次實驗總成績40%。
關(guān)鍵詞：生物醫(yī)學(xué)工程；課程設(shè)計；實驗教學(xué)；教學(xué)平臺
作者簡介：方向林（1978-），男，安徽霍山人，廣東醫(yī)學(xué)院信息工程學(xué)院，講師。（廣東?東莞?523808）
基金項目：本文系廣東醫(yī)學(xué)院2009年度教育教學(xué)研究課題（項目編號：JY0925）的研究成果
中圖分類號：G642.423?????文獻標識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）28-0114-01
廣東醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)主要面向各級醫(yī)院和各類醫(yī)療儀器公司培養(yǎng)臨床工程方面的人才，在參加實際工作之前，需要掌握基本電子設(shè)備的使用、電子測量基本方法、簡單電路故障的檢查與排除以及計算機接口技術(shù)和軟件技術(shù)等方面的基礎(chǔ)知識，在平時的課程教學(xué)中也會有以上幾方面實際動手能力的鍛煉，但都是在若干課程的實驗環(huán)節(jié)中進行的，如“模擬電路”、“數(shù)字電路”、“單片機原理與接口”、“數(shù)字信號處理”等，這些課程的實驗大多屬于傳統(tǒng)教學(xué)，存在諸多不足。一是實驗平臺是現(xiàn)成的實驗裝置，學(xué)生只需按步驟動手接線，一旦離開了實驗裝置，學(xué)生幾乎不知道如何去動手進行實驗；二是實驗大多是驗證性實驗，內(nèi)容固定且單一；三是時間較短，每次實驗一般只有2～3學(xué)時，只夠完成基本實驗內(nèi)容，無法進行深層次的實驗研究；四是前后兩次實驗間隔較長，有些儀器設(shè)備在前次實驗中已經(jīng)用過，但在下次實驗中因為時間長又忘記了。從這些零碎的實驗教學(xué)中，很難實現(xiàn)上述目標，因此需要進行一個綜合性實驗，盡量多地包括上述要求，生物醫(yī)學(xué)工程“專業(yè)課程設(shè)計”課程就是為了此目標而設(shè)置的實踐類課程。
一、問題的提出
“專業(yè)課程設(shè)計”主要以實驗教學(xué)為主，而且是自主型實驗教學(xué)，要求學(xué)生自行綜合應(yīng)用所學(xué)專業(yè)知識，設(shè)計并實現(xiàn)一個包括硬件電路和計算機軟件在內(nèi)的系統(tǒng)，實現(xiàn)生物醫(yī)學(xué)信號的采集、放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換、傳輸以及計算機數(shù)字信號處理與網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)裙δ?，還需要針對所設(shè)計的內(nèi)容、過程和結(jié)果撰寫報告，詳細記錄設(shè)計過程與結(jié)果分析。
“專業(yè)課程設(shè)計”課程實驗所有環(huán)節(jié)要求學(xué)生在教師指導(dǎo)下自己動手進行實踐，因此為了便于實驗教學(xué)的順利進行，進行了包括實驗硬件儀器、軟件環(huán)境、測試、資料以及考核等在內(nèi)的整體教學(xué)平臺的搭建。利用該實驗平臺，學(xué)生在熟悉流程和平臺環(huán)境的前提下，可以非常方便地自行進行實驗。
二、實驗教學(xué)平臺
1.實驗儀器系統(tǒng)
在生物醫(yī)學(xué)工程實驗室里，該儀器系統(tǒng)配備有10套電子實驗儀器，8套供學(xué)生使用，一套供測試使用，一套備用。儀器包括直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字示波器、函數(shù)發(fā)生器、數(shù)字萬用表、數(shù)字電容表等。直流穩(wěn)壓電源除了0～30V可調(diào)臺式電源外，實驗室還依據(jù)本設(shè)計情況，設(shè)計制作了便攜式正負5V雙電源，方便實驗使用。另外還配有計算機20臺，其中16臺學(xué)生終端，2臺測試終端，1臺管理用機，1臺服務(wù)器，全部連入網(wǎng)絡(luò)。
進行實驗時，每組使用的儀器包括4臺計算機和2套實驗儀器，數(shù)字示波器都已經(jīng)和計算機連接，可以在計算機上直接采集示波器波形。具體的儀器使用方法和使用說明書在實驗室內(nèi)部網(wǎng)站上都有介紹，學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)進行瀏覽。
2.實驗軟件系統(tǒng)
“專業(yè)課程設(shè)計”需要使用計算機進行原理性設(shè)計和模擬仿真，為此實驗室學(xué)生終端計算機根據(jù)設(shè)計需要，配置了相應(yīng)的專業(yè)軟件系統(tǒng)，主要包括三個部分：模擬電路原理設(shè)計與仿真、單片機和接口電路設(shè)計與仿真、上位機程序設(shè)計與仿真。軟件系統(tǒng)主要包括以下專業(yè)軟件：Multisim 11、Protues7.5、Keil uVision3、Virtual Serial Port Driver 6.9、SComAssistant V2.2、Visual C# 2005等。具體軟件的使用方法在實驗室內(nèi)部網(wǎng)站上都有介紹或教程下載，學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)進行瀏覽。
學(xué)生終端計算機采用WinXP SP3系統(tǒng)，安裝有上述專業(yè)軟件，這些軟件已經(jīng)調(diào)整至最佳使用設(shè)置。為了加強計算機終端管理，每臺計算機裝有開機還原軟件，不用擔心學(xué)生操作不當引起系統(tǒng)崩潰，也不用擔心病毒木馬的侵害。終端機裝有局域網(wǎng)文件傳輸軟件飛鴿傳書，可以在內(nèi)部任何兩臺機器間互傳文件，避免學(xué)生使用自帶優(yōu)盤，終端名根據(jù)網(wǎng)絡(luò)IP地址進行編號，簡單易記。
3.實驗測試系統(tǒng)
學(xué)生在進行設(shè)計型實驗時，需要自己選擇使用芯片來搭建電路，由于大多數(shù)人都是首次接觸實際電路的連接，因此在實際操作中經(jīng)常出現(xiàn)違規(guī)操作，導(dǎo)致很多時候電路搭建出來后，電路功能不能實現(xiàn)，這時需要進行故障判斷和解決，以便確定是何種原因引起的，因此在使用中經(jīng)常需要進行芯片的測試以確保芯片功能完好。
基于上述原因，搭建了這樣一個實驗芯片測試系統(tǒng)，主要用于對實驗所使用的各種常用芯片進行功能測試，快速檢測其功能是否正常。該系統(tǒng)包括信號發(fā)生器、示波器、直流電源以及自行設(shè)計的測試電路板。針對模擬芯片和數(shù)字芯片，測試板分兩塊，其中模擬芯片測試板主要測試模擬運放芯片，利用電壓跟隨器輸入輸出之間的關(guān)系，輸入端加上標準測試信號，用示波器觀察輸出端信號以確定結(jié)果。數(shù)字芯片測試板主要測試單片機、模數(shù)轉(zhuǎn)換以及串行接口等芯片的功能，需要事先設(shè)計好固定的測試程序，利用程序執(zhí)行加LED顯示的結(jié)果來判定。
測試平臺的出現(xiàn)，對于常用芯片的測試有很大的方便，在實際使用中節(jié)省了不少設(shè)計時間。
該探索方向的目的為確定產(chǎn)品的滅菌劑量（SterilizationDose），即令產(chǎn)品達到滅菌要求的最小輻照劑量。實驗過程分為以下幾個步驟：選擇產(chǎn)品，了解產(chǎn)品信息；獲取產(chǎn)品樣品；輻照產(chǎn)品；對輻照后產(chǎn)品進行菌檢實驗；對實驗結(jié)果進行評價，確定滅菌劑量。
2產(chǎn)品劑量分布測定
該探索方向的目的為確定產(chǎn)品的劑量分布（DoseMapping），即在輻照容器內(nèi)一定裝載模式下產(chǎn)品所接受劑量的空間分布。實驗過程分為以下幾個步驟：選擇產(chǎn)品，了解產(chǎn)品信息；獲取產(chǎn)品樣品；確定產(chǎn)品裝載模式；布置劑量計；將產(chǎn)品裝入輻照容器；輻照產(chǎn)品；測量劑量計得到劑量分布；找出劑量分布中最大最小劑量值及劑量點位置；計算常規(guī)監(jiān)測點劑量和最大最小劑量的轉(zhuǎn)換系數(shù)。
3探索性實驗課程的實施步驟
探索性實驗課程的具體實施可以分為“學(xué)生分組”“方案制訂”“實驗操作”及“報告編制”4個步驟。學(xué)生分組：將需要做實驗的學(xué)生按比例分成多個小組，每個小組產(chǎn)生一個組長，由組長負責(zé)內(nèi)部分工。方案制訂：各小組在“產(chǎn)品最大可接受劑量設(shè)定”“產(chǎn)品滅菌劑量設(shè)定”以及“產(chǎn)品劑量分布測定”中選擇一個探索方向。方向選定后各小組選擇感興趣的產(chǎn)品，了解產(chǎn)品信息和滅菌工藝，制訂出實驗方案。實驗操作：各小組根據(jù)制訂好的方案進行具體的實驗操作，獲得實驗數(shù)據(jù)。報告編制：各小組分析實驗結(jié)果得出結(jié)論，并編制正式的實驗報告。由于每個學(xué)生小組選擇不同的產(chǎn)品進行實驗，完成一個探索方向只相當于完成該產(chǎn)品“性能鑒定”的一部分。對于能力比較強的學(xué)生，可以將多個探索方向組合起來，完成產(chǎn)品“性能鑒定”的多個部分或全部，這樣可以提升探索的難度。
4探索性實驗課程指導(dǎo)教師的職責(zé)
在輻射加工探索性實驗課程的實施過程中，只有所有過程應(yīng)由學(xué)生主導(dǎo)，才能實現(xiàn)“探索”的目的，培養(yǎng)學(xué)生的主觀能動性和創(chuàng)新性。但這并不意味著該實驗課程不需要教師來指導(dǎo)，指導(dǎo)教師的職責(zé)主要是為學(xué)生提供咨詢、協(xié)調(diào)實驗條件以及評價實驗結(jié)果。這些工作非常重要，應(yīng)當由有經(jīng)驗的、有責(zé)任心的教師來負責(zé)。
5結(jié)論及展望
