关于光的科学实验范文第1篇

文章摘要：摘 要:简要地论述了目前国内光学工程教学现状,分析了在光学工程教学与科研领域中处于一流地位的多所美国大学的教学方式,如亚利桑那大学、罗切斯特大学以及加州大学等,仔细研究了它们关于光学工程学科的课程设置、教学大纲和教学课件。结合作者在教学中的实际...  

    摘　要:简要地论述了目前国内光学工程教学现状,分析了在光学工程教学与科研领域中处于一流地位的多所美国大学的教学方式,如亚利桑那大学、罗切斯特大学以及加州大学等,仔细研究了它们关于光学工程学科的课程设置、教学大纲和教学课件。结合作者在教学中的实际体会,对国内的光学工程学科的大学教学提出了几点建议,即师生共享教学大纲,注重实验与工程,丰富网络资源。

    关键词:光学工程;课程设置;教学大纲;实验;工程;网络资源

    光学工程是国家一级学科,其理论基础为光学、光电子学、应用光学、量子光学和非线性光学等。目前,光学工程已发展为以光学技术与信息科学为基础,与能源科学、材料、生命科学、精密机械与制造、计算机科学、医学及微电子技术等紧密交叉和相互渗透学科。 近几年来,光电子信息产业发展迅速,对光学工程专业的人才需求增加。为了适应时代的需求,许多高校纷纷设立与光学工程有关的院系,如国防科技大学的光电科学与工程学院、重庆大学的光电工程学院、电子科技大学的光电信息学院、天津大学的精密仪器与光电子学院等。

    有的院校虽然没有单独设立院系,但都开设了相应的专业方向,如北京理工大学信息科学技术学院光电工程系、上海交通大学光信息科学与技术专业等。 虽然光学工程已经引起国人的重视,但它毕竟是一门新兴的学科,如何办好该学科,以适应产业需求,高质量地培养光学工程人才是许多高校乃至整个国家需要解决的课题。社会的发展对高校人才培养提出了新的挑战,要培养适应现在和未来社会的高素质复合人才就必须创新人才培养模式,本科是创新性人才培养的基础。本文对众多美国知名大学的教学方式进行了研究,并对在光学工程教学与科研领域中处于一流地位的亚利桑那大学(University of Arizona)[1]、罗切斯特大学(University of Rochester)[2]以及加州大学(University of California)[3]等大学的教学目标、课程设置、教学大纲和教学课件进行了分析,结合目前国内教学的实际情况以及作者在多年教学中的切身感受,对国内光学工程学科的大学教育提出了几点建议。

    教学大纲是按照教学计划中关于各学科的教学目的和任务,根据学生的特点、知识水平以及发展学生智力的需要,以纲要的形式,具体规定每门学科的教材范围、深度、体系和结构、教学时间以及教学法上的具体要求。最近改名为课程标准,它是在上述要求的基础上增加了过程与方法、情感态价值观等方面的内容。 在国内,教学大纲一般由教学管理部门或任课老师制定, 在课程的第一次课,多数教师会将大纲的主要内容告知学生。学生很少参与大纲的制定,只是被动地接收受已经制定好的内容。

    在美国,绝大多数大学都要求教师和他们的学生共享教学大纲。老师的第一次课并不讲授具体的知识,而是把教学大纲发给学生,和学生一起讨论教学大纲,以达成某种共识。 教学大纲更合理。“教学”是由教师的“教”和学生的 “学”所组成的双边活动。如果教学大纲只是由“教”这一边来制定,由于对学生的实际情况了解不够深入,它可能符合老师 “教”的要求,而非常不利于学生的“学”。如课程中的一些背景知识,老师在制定大纲的时候认为学生已经掌握,但学生并没有掌握,这样就会导致知识的断点;相反,则可能会出现知识点重复。

    这种情况在我们的教学中是很难完全避免的。如果老师在正式上课之前,将教学大纲拿到课堂上与学生一起讨论,听取学生意见,合理地采纳学生的一些建议,可以使所制定的教学大纲不仅适合教师的“教”,而且还适合学生的 “学”。 为学生的学习提供指南。通过对教学大纲的学习与讨论,学生可以很好地把握这门课程所要学习的内容,从而作出选修与否的决定。

    在学习的过程中,学生可以不时地拿出课程大纲,对照自己的学习情况确定是否达到课程大纲的要求。另外由于学生很好地掌握了每次课将要学习的内容,根据自己的实际情况做出是否要提前预习,会使整个学习过程更轻松,学习更具有系统性和条理性。 约束教师的教学。教学大纲是教师和学生共同制定的,这就相当于教师和学生之间的一种契约,在教师要求学生 “学”的同时对教师的“教”也提出了要求。教师在教的过程这必须严格地按照教学大纲来进行,不能随意地增加、删减内容、调整教学次更改教学时间,不能不公正地评定学生的成绩等。这在一定程度上可以约束教师的行为,提高教师的素质和教学质量。 “光学工程”是一门年轻的学科,许多课程的教学大纲还处于制定和完善状态。

    让学生参与到大纲的制定中,使我们的大纲不仅适合教师的“教”,而且还有利于学生的“学”,为高质量的“教学”打下基础。 “光学工程”是一门工科学科,学生的动手能力和工程实践能力对其将来的工作有很大影响。因此,学生在大学阶段所受的实验和工程方面的教育就显得尤为重要。事实上,在光学工程领域中处于一流地位的美国亚利桑那大学、罗切斯特大学等学校都是非常注重实验和工程的。

关于光的科学实验范文第2篇

关键词 教科版 光单元 教学具

中图分类号：G424 文献标识码：A

1 研究背景

《小学科学课程标准（实验稿）》中明确提出“科学学习要以探究为核心”，探究离不开科学实验，而且需要一定的实验器材。随着新一轮小学科学教材改革的逐步深入，原来学校配备的仪器一部分已经不适合新版科学教材，而新教材教学仪器配备又不到位，不能满足平时教学的需要。以教科版光单元为例，光单元是小学科学课程三大部分之一“物质世界”的一个分支，因为受到奇妙的光现象的吸引，本单元一直是学生关注的学习内容。但这一单元的教学内容对于小学生而言较为抽象性，因此，本单元教学一直是小学科学教学的一个难点。

光单元包括8节课，分别是“光和影”、“阳光下的影子”、“光是怎样传播的”、“光的反射”、“光与热”、“怎样得到更多的光和热”、“做个太阳能热水器”和“评价我们的太阳能热水器”。前7课均涉科学探究实验，教具的直观演示，学生通过操作学具得到的直观体验，都能帮助学生较好地构建光单元的相关概念。目前，杭州、温州等地选用的教学具以杭州新地公司、杭州科锋公司、杭州市名师集团的产品为主，但由于这些产品有限，并未满足教学所需，因此，本单元迫切需要研发出一些新的、适用的光单元教学具。

2 设计材料

在这种情况下，我们仔细研究本单元的教学内容及教学需要，以实用、创新为发明点，充分利用身边的教学资源（本次教学具的材料分别由教师制作和实验室提供），进行产品研发、设计。教师所需制作的材料规格如下：

（1）1张黑色KT板（300mm？mm？00mm），底部两侧距边缘3cm处减剪掉5mm*40mm的长方形；

（2）2张黑色KT板（130mm？mm？0mm），顶端距右侧边缘50mm处剪掉5mm？0mm的长方形，其中一张再在底部距左侧边缘40mm，距底部30mm处剪掉一个d=15mm的圆，插入20mm长的PVC管（d=15mm）并用热熔胶固定；

（3）5张单独的黑色KT板（45mm？mm？5mm）一字排列，一面用透明胶带连接，使其可以弯折，调整角度。另外，每块板中央为直径为15mm的圆孔，插入20mm长的PVC管（d = 15mm）并用热熔胶固定；（4）3个泡沫块（30mm ？20mm？450mm），其中央有一个d = 10mm的圆孔。

实验室所提供或购买的材料规格如下：（1）1个南帆牌灯座（E27螺口、带开关、插座）、1个欧普浴霸灯泡（E27螺口、275W、220V）和一个铁架台组合；（2）锡箔纸、红纸、黑色蜡光纸、白卡纸（100mm？00mm）各一张，黑卡纸（100mm？00mm）3张，对折后三边用胶封闭，与5根温度计一一组合；（3）每一小组各配有2片镜片、1个小手电筒。

3 使用介绍

（1）第一课“光和影”的学具需将上述材料如图1安装，拱形部分可由黑胶带固定，方便调整角度和拆卸。首先，打开手电筒的开关，将手电筒依此置于5个放置点，探究影子的形状、长度与光源照射角度的关系。接着，将手电筒置于左侧的放置点，将泡沫块慢慢远离光源，探究物体影子的大小与遮挡物和光源之间的距离的关系。最后，用手电筒从上面和侧面照射一个长方体，分别画出它们在桌面上的影子，探究物体影子的形状和遮挡物形状的关系。

（2）第二课“阳光下的影子”的“观察阳光下物体影子的变化”模块中，要求学生将白纸粘在木板上，再把铅笔用橡皮泥垂直地固定在木板上，做一个简易的日影观测仪。为了学生能够获得更多的信息，更好地了解阳光下影子变化的详细情况，建议学具上再添加一个小型指南针和数字表（或利用学生的手表），方便学生辨明方向和记录时间。

（3）第三课“光是怎样传播的”的学具如图2所示，即在第一课的学具中拆下拱形部分，再添置两个泡沫块即可。首先，打开手电筒的开关并置于左侧放置点，泡沫块依次等距排成一（4）第四课“光的反射”的学具如图3所示，即在前一课的学具的基础上再用黑胶带固定照射点并配置两个平面镜。首先，学生通过打开手电筒的开关，将手电筒置于左侧放置点，让光照射到泡沫块，思考光是怎样照亮泡沫块的并画出光的传播路线。接着，不改变手电筒的位置，把泡沫块向右侧移动，即手电筒无法照亮泡沫块，思考这时怎样让手电筒的光照射到泡沫块上并描述他们采用的方法，说一说光是怎样照射到书本上的。最后，不改变手电筒的位置，学生想办法照亮第一个泡沫块阴影里的泡沫块，写出他们的方法和光的路线图。通过3个实验，学生能够较好地认识到光遇到平面镜会发生的反射现象。

之后两课受天气影响比较大，实验效果不理想。同时，户外实验的安全性也存在一定风险。因此，可采用欧普浴霸灯泡和南帆灯座相连来模拟太阳光，如图4。

（5）第五课“光和热”，教师可以和学生一起合作实验，即将两个温度计固定在黑板上，一根温度计可以用用单面镜子反射光照到上面，另外一根温度计则可以用3面镜子反射光照到上面，指导学生探究“光的强弱与温度”的关系。

（6）第六课“怎样得到更多的光和热”的教具如图5所示，探究物体的颜色、材质与吸热的关系。经过简单的试验，在1分钟内，该5种纸的温度出现明显差异，利于课堂演示。而在探究阳光直射、斜射与吸热的关系时，则可以采取3张黑色卡纸与温度计一一对应，通过摆放角度的不同来进行探究实验。

（7）最后两课“做个太阳能热水器”和“评价我们的太阳能热水器”是学生利用周围材料，根据已学知识自主进行设计和制作并加以评价。因此，此套教学具设计中不涉及这两课内容。

4 几点说明

在现实教学中，由于教材中设计的实验操作对于学生来说有一定的难度且实验效果有待提高，为了减少学生的不必要操作，提高实验的有效性，光单元前4节课利用一套学具，每一节课选择其中部分进行利用。同时，该套器材主要利用身边的材料，如KT板、PVC管、泡沫块等，具有取材方便，制作简单，成本较低的优点。同时，学具本身可进行拆卸，容易储存，利于推广。在教具上，此套设备只提出模拟太阳光的方案，解决5、6课的教学需求。至于学具，并未将前4课的教具进行成套开发，所以值得以后继续研究。

L鼙疚氖？012年温州大学大学生创新创业训练计划项目（项目编号：DC2012027）研究成果之一

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部制订.全日制义务教育科学（3-6年级）课程标准（实验稿）[S].北京：北京师范大学出版社，2009：1-50.

关于光的科学实验范文第3篇

[关键词] 光信息科学与技术 人才培养 教学改革 企业需求

一、光信息科学与技术专业的地位与现状

近年来,国内许多重点大学和地方院校都相继设立了光信息科学与技术本科专业。据统计,全国共有106所高校开设了这个专业,广东高校就有将近10所,各高校逐步形成了具有自身特点的人才培养模式和培养方案。重点高校由于具备深厚的学科基础和优质生源,而且有光学硕士点和博士点,其毕业生中有相当大的比例是继续考研深造,其余的毕业生则选择就业。地方高校无论从师资力量、教学设施到学生的整体水平都无法与重点院校相比拟,同专业的毕业生面对就业如何与重点院校的毕业生抗争?一般说来,用人单位会倾向录用重点大学的毕业生。那么,如何提高地方院校毕业生的竞争力就成为我们必须认真思考的问题。本文结合佛山科学技术学院在建设光信息科学与技术专业过程中的实际做法,来讨论这个问题。

二、我校光信息专业建设过程中遇到的困惑

佛山科学技术学院是地方性应用型本科院校,在人才培养方面要充分考虑区域经济对人才培养的需求,及时了解区域经济的发展趋向,适时地根据区域经济的发展来合理调整培养目标、课程体系和教学内容,以便更好地服务于区域经济,同时也可以在不断满足市场需求的同时,自身得到更快的发展与提高。

我校的光信息科学与技术专业于2002年获得教育部批准正式招生。我校物理系原先只开设了物理学(师范)专业,在申报新专业前的几年时间里,引进了多名光学专业的教授和博士,自身也培养了一部分光学专业的骨干教师。为了办好该专业,我们组织了相关教师到省内的中山大学、华南师范大学、暨南大学等院校参观学习,同时还和省外的同济大学、中国科技大学、西北工业大学、华中科技大学等重点高校有学术往来和交流,聘请了华中科技大学的专家学者担任顾问。由于各个高校的学科优势与师资情况不同,所开设的课程也有所不同。一般说来,都会根据原有的学科基础来制订新专业的人才培养计划。我们想,上一个新专业不容易,要想办好新专业,则需要在专业人才培养方案、课程设置、教学安排、实验室建设等方面都要有周密、合理的筹划。

我校于2001年在物理学专业里首先开设了光电子方向,为办新专业打基础。当时开设的课程在原来专业的基础上增加了激光原理、光电子学和信息光学等几门光学和信息类课程。实验室的仪器设备不成规模,专业实验项目少(只有6个),实验时数36学时。随着新专业教学的需要,实验室建设迫在眉睫。我们组织骨干教师和实验室技术人员到外校考察取经,从理论课程的设置到实验课程的开出,从实验项目的设置到仪器的规格、型号都借鉴了其他高校的做法,筹建了光电信息与技术实验室。经过在02、03级学生的教学中实施,基本能够满足教学需要,但同时我们发现存在以下问题:(1)所开的专业基础课和专业课与其他高校大同小异,缺乏特色;(2)实验室的建设也与其他高校雷同,实验项目相差无几,并且以验证性实验为主,难以在实践方面提高学生的综合能力。

这种状况迫使我们反思:一味照搬别人的做法是不行的,有特色才是生存的关键。2004年起,珠三角地区的光电企业突起,特别是LED产业得到国家的大力扶持,普立华公司、国星光电公司、佛山照明、欧斯朗公司、联动科技公司、腾龙光学公司、奇美电子有限公司、中国网通公司、威而信科技有限公司等一批知名企业落户佛山,这些企业是光信息专业学生的主要就业意向单位,为本专业的学生提供了新的机会,但同时对人才的要求也有所提高。

为此,我们主动和相关企业联系,到企业的人事、技术等部门进行调研。在与企业沟通的过程中,企业向我们反馈:由于学校教育观念和教学内容的陈旧与落后,学生所学的内容几乎在企业里都用不上,而企业需要的知识却没有接触过,理论脱离实际, 缺乏社会实践。由此而造成的后果是,虽然近几年培养的本科以上毕业生在数量上有大幅度的增长,而社会急需的能胜任研究、开发、设计、策划等工作并具有较强创新能力的工程技术人员仍然是目前非常紧缺的专门人才,佛山本地的光电企业需要的人才要具备光学系统设计、光电检测、LED封装等技能。

三、采取的改革措施

1.合理定位,目标创新人才培养模式,更新课程设置

我们摆脱陈旧的教育观念,将培养企业需要的技术人才作为合理的培养目标,着手修订了2005级人才培养方案和教学大纲,开设了以下专业基础与专业课程:波动光学与应用光学、激光原理与技术、微电子技术、EDA技术、光纤光学、光纤通信原理、信息光学、光电子学、光度学原理、光电检测技术、电光源原理等。

2.加大实验室建设投入,实现模块化教学

从2002年至今,光电信息与技术实验室共投入200多万元购买各类仪器设备。组建了3个实验分室:光信息处理与光电检测技术分室、光电子器件技术分室、电光源技术分室。经过7年的专业实验课程建设实践,逐步形成较为系统的教学体系、先进的教学内容和开放的实验教学环境。

(1)有机整合、独立开课,构建了模块化实验教学体系

打破基础实验与专业基础实验、专业实验独立分块,实验从属于理论课的传统实验教学体系,将光信息科学与技术专业教学计划中的实验组成一个有机整体,独立开课,构建模块化实验教学新体系。

(2)改革教学内容,优化基础实验,大幅增加综合性、设计性实验

光电信息与技术实验共108学时。由于多门实验有机整合为一门课,总课时增加,课程之间内容相互融合、渗透。因此,可以开设足够数量的高质量的综合性、设计性和研究性实验。实验项目与科研、工程、社会应用实践密切联系,把学科最新发展成果和科研成果引入教学,形成良性互动,实现基础与前沿、经典与现代的有机结合。结合企业需要,我们开设了“电子镇流器电参数测量”“光源光强角分布测量”“光源色温测量”“光电显示面板亮度均匀性测量”“光致发光及荧光粉相对亮度测量”等实验项目。

3.重视师资队伍建设,打造合理的人才梯队

开办新专业仅有好的课程设置和合理的实验室配置是不够的,还需要有优良的师资队伍建设。从2002年起,我系就注意引进光电人才,共吸收了两名分别为LED照明和光学层析成像专业的博士后,还有2名光学专业的博士,多名光学专业硕士。新生力量的加入充实了教师队伍,加强了科研的实力。另外,我们还注重在职教师的学术进修。这几年,通过在职攻读学位和利用访学得到提高的教师有十几人,取得博士学位的有5人,还在攻读博士的有3人,攻读硕士的有2人。加强与国外的合作,几年来,派出3名教师到美国和台湾等地的高校进行学术访问和交流。也通过邀请国内名校的专家来校举行学术讲座。整个专业教师队伍呈现高学历、高职称的态势,以中青年为主力的科研梯队充满活力。

4.重视实践环节,提高学生的专业技能

这几年,我们重视学生实习基地的建设,与对口的企业建立了良好的关系。另外,我们利用佛山与广州、深圳、中山等地路程不远,交通便利的优势,组织或鼓励学生参加光电照明等博览会,让学生多接触专业知识的应用。

严格把握毕业论文的选题,鼓励选择应用型课题,让学生尽早参与教师的科研课题。比如,“基于LABVIEW的多路LED老化测量系统”“用脉冲光声技术测量吸收系数”“太阳能LED照明灯的设计”等课题,是学生在大学三年级时就开始参与到指导教师的科研工作中完成的。

四、专业建设效果

毕业论文的质量有一定的提高,紧密结合光电专业方向,每年都有一定数量的论文具有创新性和应用价值。比如,09届毕业生的论文中“大功率白光LED开关稳流电源的设计”“排线顺序正确性的自动检测系统设计”等论文获得了优秀毕业论文。

最近几年,每年都有多名毕业生被国兴光电、滕龙光学有限公司等企业录用。根据毕业生质量跟踪的结果显示,我们的一些毕业生在企业里能吃苦、肯钻研、表现良好,得到了重用,在企业的技术岗位上作出了一些成绩。另外,我们在考研方面也取得胜利,如今年32名光信息专业毕业生中,有7名同学考上中山大学、华南师范大学、暨南大学和广东工业大学等高校的研究生。

近3年来,我们培养的学生在“挑战杯”“广东省大学生物理实验设计大赛”等各类竞赛中获奖18项,75人次获奖。通过竞赛,学生将所学的知识运用到实践中,有效提高了他们的综合素质。

五、思考与建议

经过7年的建设实践,我们有过教训,也取得一些经验,总结如下:

(1)合理动态地更新教学内容,淘汰已经过时的内容,特别体现在专业课程的教学内容和实验项目上。

(2)要建设有特色的专业实验室,推行模块化实验项目,有助于学生针对就业意向来选择学习内容。

(3)不足。专业设计软件的熟练使用是当今很多光学企业在招聘技术人员时强调的条件。如ZEMAX、Lighttools、Tracepro等,我们还没有开设相关的课程来介绍这类软件的使用。但我们已经在09级的人才培养方案中加入《科研训练》环节,实施导师制,让学生提前进入老师的科研项目,为毕业设计做准备。

参考文献:

[1]王宁,贾传磊,焦志勇.光信息科学与技术专业人才培养现状分析与思考[J].科技信息,2008,(23):372.

[2]李晨霞,康娟,夏涛.光电信息工程专业人才培养研究[J].高等理科教育,2008,(6):35-37.

[3]韩军,张群,李纯青.光电类专业学生创新能力培养模式研究[J].中国成人教育,2005,(11):68-69.

[4]龙青云,李富全,张昌莘.光电信息技术实验教学改革的思考[J].高校实验室工作研究,2007,(3):21-23.

[5]吕玮阁,殷森余,高红叶.光电信息专业实验教学中的创新能力培养[J].光学技术,2007,(3):303-304.

[6]徐慧娟.信息动力与大学生创新能力培养[J].武汉理工大学学报•信息与管理工程版,2006,(9):110-112.

关于光的科学实验范文第4篇

1、活动的提出

“光合作用的认识过程”是高中生物新课程《分子与细胞》模块的重点和难点内容，也是开展探究性活动的基本素材之一。大多数教师对这一内容的处理以讲授为主，从海尔蒙特、普里斯特利、英格豪斯、萨克斯到恩格尔曼、鲁宾卡门，再到卡尔文，所涉及的科学家与实验内容较多，受课时影响，教师对科学发现过程和科学方法的介绍往往比较简单，学生很难对科学家开展具体工作时的思维过程和实验方法进行深入的思考。从实际的教学效果看，难以激发学生参与科学史探究的热情。在高中生物教学中，教师应如何突破课时的制约，让学生真正领悟生命科学史经典实验的科学方法呢？

笔者将“光合作用的认识过程”中的某些经典实验通过校本模拟实验，让学生走向实验室，在亲历性的实践活动中理解光合作用的概念和过程，领悟经典实验的科学方法和科学精神。

该活动的学习目标是：通过科学史实认识实验对生物学发展的推动作用；掌握经典实验设计中的科学方法；学会评述光合作用的认识过程并概述光合作用的实质和意义。

2、活动的设计

2.1 绿色植物光合作用释放氧气

模拟英格豪斯的实验看似简单，学生根据如图1所示装置用排水法收集水藻在光下产生的气体是却遇上了许多问题，例如：怎样安装收集气体的装置？为什么水藻的叶片上明明有气泡产生，试管里的水却排不出去？排水法收集到气体的试管怎样取出才能避免氧气溢出？体验多次的失败后，活动小组决定对收集气体装置可做适当的改进，选择漏斗口直径为80 mm的漏斗，将漏斗颈切割至2～3 cm，置于500 mL的烧杯中，适当减少水藻的数量以避免水藻堵塞漏斗口。这些细节的改进大大提高了装置安装的成功率。

模拟实验只需用带火星的木条检测收集到的气体是氧气即可。

高中生如何在此基础上进行更多探究，活动小组注意到一定时间内通过排水法所收集到的气体量，即氧气的释放量可作为反映光合作用强度很重要的指标，操作定义为4 h内试管所收集的氧气的体积，以距试管底部的长度表示。由此设计了一系列的对照实验：比较黑藻与金鱼藻光合作用强度的差异、溶液中NaHCO3浓度对黑藻光合作用的影响、不同光照条件对黑藻光合作用的影响等。表1为不同浓度NaHCO4培养条件下的黑藻氧气释放量的记录表格。

该模拟活动通过改进实验装置，降低了操作技能的要求，使大多数学生均能很好地收集到光合作用产生的气体，并将此作为检测光合作用强度的因变量运用到其他的探究实验中。学生通过实验认识到选择叶表面积较大的黑藻，加入质量分数为O.8%的碳酸氢钠溶液，增强光照强度均能促进植物的光合作用。

2.2 绿叶在光下合成淀粉

该活动模拟萨克斯的实验，教材推荐的是天竺葵，由于天竺葵不易得到，活动小组选择南方常见叶片较薄的旱金莲作为实验的材料。将旱金莲放到黑暗条件下处理一昼夜后，取其中若干叶片，采取图2的处理，曝光6 h后检测曝光部分与遮光部分是否有淀粉生成。实际检测的结果多与预测不同，这或许与对植株的黑暗与光照处理时间长短有关，可是大多数活动小组发现无论如何调整黑暗与光照的时间，旱金莲同一叶片的遮光与曝光部分都有淀粉（这可能与旱金莲淀粉运输速度较快有关）。那么，应该如何设置对照实验呢？

既然同一叶片的遮光与曝光部分构成一组对照实验，能不能在同一植株选择遮光叶片和曝光叶片进行实验对照呢？活动小组将旱金莲植株放到黑暗条件下处理一昼夜后，将部分叶片用黑纸片两面遮盖起来，对植株曝光6 h，然后将曝光和遮光的叶片同时摘下，将遮光的叶片去掉一半（以区别照光的叶片）。把两组叶片放入盛有酒精的小烧杯里，隔水加热以溶解叶片中的色素，清水漂洗后放到培养皿里。滴加碘液可以观察到曝光组叶片呈蓝色，遮光组未见蓝色，这说明光合作用的产物除了氧气还有淀粉。

改用旱金莲进行实验可能产生的误差，可以通过采摘生长状况相同的同一部位相似叶龄的叶片进行实验来减少误差。

通过这个实验的多次尝试，学生对实验设计中控制无关变量的方法有了切身的体会，从而进一步认识到萨克斯采用天竺葵的同一叶片进行对照实验的巧妙，并能将该方法很好地迁移到利用同一植株的不同叶片进行实验对照，提高了实验设计和实验分析的能力。

2.3 合成淀粉的场所是细胞的叶绿体

该实验常规的做法是利用银边天竺葵中天然白色部分与绿色部分进行对比，说明只有含叶绿体的绿色部分能合成淀粉。这是一个基于推测的简单判断，能否利用显微镜真实地感受叶绿体是合成淀粉的产所呢？

由于旱金莲叶片较薄，可直接剪取少量叶片，在高倍镜下观察叶表皮中保卫细胞的叶绿体。取活动

2.2 中检测到淀粉的曝光组叶片制成临时装片观察叶表皮中保卫细胞的叶绿体，可以清楚地看到被染成蓝色的叶绿体，而遮光组的叶表皮中细胞未见明显蓝色的叶绿体。

也有部分学生在遮光组的叶表皮细胞中看到了被染成蓝色的叶绿体，通过分析，学生再次认识到对植株的黑暗处理时间可能影响到实验的结果，并且黑暗处理时间与植株的种类与大小都有一定的关系。该活动也让学生体验了“眼见为实”的微观世界，对生物学知识的认识不再局限于记忆与背诵。

2.4 探究光照强度对光合作用的影响

本实验传统的方法是叶片打孔抽气法，通过调节台灯与叶片之间的距离或台灯的瓦数，观察叶片上浮所需的时间，传统实验课堂耗时较多，误差不容易控制。

本活动采用光合作用测定仪器——U-6400便携式光合仪对叶片的光合作用进行测定，可以根据一定时间内叶室内C02的变化以及气体流速、温度、大气压等环境参数来计算光合作用的速率，光合仪能敏感记录进出叶室的C02浓度的变化，每3 min记录一次，在短短的30 min中自动生成大量的数据，该活动环节的目的在于培养学生处理大量原始数据及分析实验结果的能力。

对比进出叶室C02浓度的变化，绘出光照强度与二氧化碳变化量的关系，如图3所示。

引导学生对该曲线进行分析，可以认识到以下三点：

①光合作用需要光；

②光合作用需要CO2；

③一定条件下，随光照强度的增强，光合作用也增强。

该活动将传感器、数据采集器和计算机结合起来，不需黑暗预处理便可测定即时光合作用，高效省时，解决了传统实验数据测定不可靠的问题，利用计算机对数据进行初步的处理，得到直观简便的图像，便于学生对实验数据进行讨论，让学生从多个侧面认识光合作用的过程，这种主动积极的建构过程，有利于使知识转化为个体内在的认知结构，同时该活动也让学生进一步认识到科学技术对生命科学发展的推动作用。

3、活动的反思

关于光的科学实验范文第5篇

关键词：教学改革；实践环节；光电子；弱势学科

中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1671―1580（2014）03―0049―02

工科专业直接面向工矿企业研发生产，具有很强的实际应用背景，尤其是包括光电子技术在内的电子科学与技术这样的前沿学科，具有专业知识更新快、理论基础要求高、实践应用范围广等特点，对社会高新技术发展具有深远影响。因而，培养既具备理论基础又掌握实践技能的复合应用型人才成为社会发展的迫切需要。

一、我系光电子专业方向概况

近年来，许多高校先后开设与光电子相关的专业或专业方向，但受客观办学条件和主观重视程度的影响，各个院校的光电子专业（方向）发展参差不齐。中国矿业大学作为以矿业为特色的高等院校，在与煤炭能源相关的领域形成了优势学科，但“电子科学与技术”学科起步较晚且基础薄弱，1998年获批设置本科专业，2011年3月获批硕士学位授权一级学科点，目前有近500在校生。本文以矿业院校背景下光电子专业方向的相关实践教学改革为例，探讨如何更好地解决实践教学环节这个专业发展的软肋。

本系学生在第一、二学年已系统学习通识教育课程、专业大类课程；第三学年通过自主选择由专业类转入具体专业学习，包括微电子和光电子两个专业方向，主要开设的专业核心课程有《激光原理与技术》《半导体物理基础》《光电子技术》等；第四学年则加入了若干专业课程供选修，其中与光电子相关的有《光电检测技术》《半导体光电子器件》《微波技术》《学科讲座》，这些课程全部或部分承接《光电子技术》，主要任务是进一步加深和拓宽专业知识体系。相对于微电子方向的课程内容较固定单一、本科阶段无需配套硬件实验等情况，光电子方向所面临的问题要复杂和困难得多，其研究领域“广”、相关课程“杂”、所需硬件“多”，因而其实践环节的作用就显得格外突出，需要合理规划和大力建设。为此，我们制定了“厚基础、宽口径、重能力、偏应用”的教学原则，特别是“重能力、偏应用”主要靠实践环节来加强。

二、光电子专业方向的实践环节教学改革

针对光电子方向的“广、杂、多”特点，我们从人才培养和学科发展两方面考虑，根据我系目前光电子技术相关专业课程设置做好实践环节改革和建设，以实现既“厚基础、宽口径”又“重能力、偏应用”的教学原则和培养目标。以此为思路，主要从以下三方面入手，做好实践环节教学工作。

1.根据已有专业课程体系，合理配置实验硬件设备

这一方面是硬件条件基础，既需国家和学校的大力支持，更要自己精打细算，在资金有限的情况下合理配置。作为学校的弱势学科，光电子的实验多年来一直是教学方面的软肋，特别是其中的光学、光电仪器一般比较精密和昂贵，添置与使用都要耗费大量经费和人力，因而应当贵精不在多。根据我系光电子技术相关专业课程的实验要求，兼顾专业综合实践、毕业设计等，我们配置了系统类、器件类的多套综合设备，涵盖激光原理、光纤通信、光电信息、光电检测与成像等光电子的主要领域，所购置设备尽量满足模块化、易组合、可替换、可综合等要求，除了保证验证性实验功能，更应让师生自主设计、开发新的实验功能。目前所配置的光电子仪器设备已可满足相关课程的实验教学，其中“光纤信息与光通信综合实验平台”既可提供完整的系统级传输、通信实验，也可提供光纤、无源光器件、有源光器件、波分复用、光纤光栅传感等器件级功能验证、测试实验；“大功率氦氖气体激光器”、“半导体泵浦激光原理与技术综合实验系统”等可提供激光原理相关实验、研究的设备支持；“光电技术综合实验系统”既能提供几何光学、物理光学、光电检测（含光电成像）等基本的器件级实验，也可搭建创新性的系统级实验。

2.引导学生实现教学相长，保证实践环节环环相扣

这一方面是具体实施过程，需要师生合力完成。我系与光电子相关的实践环节中，固定的是《光电子技术》等专业核心课程和《光电检测技术》等专业选修课程的课堂实验和课后设计，可选的是《专业综合实践II（微波与光电子）》、毕业设计。此外，诸如电子技术综合设计等其他课程也会有部分学生选择光电子方面的题目。另外，一些学生还主动将这些知识应用于各类大学生科技竞赛和毕业设计。这样从第5学期至第7学期乃至毕业，从课堂到课后甚至课外，都有光电子的实践内容。在上述各种实践环节中，课堂实验是重中之重，也是师生互动最多的一环。实用性强是光电子方向专业课的显著特点，无论从课堂教学效果还是学生未来就业来看，都需要配套实验。从课堂教学看，光电子技术知识中大部分采用光学微观视角，仅理论阐述而无实验演示，学生难以亲身体会具体的光电物理现象和观察测试指标数据，只能被动地听讲和接受，难有动力思考和交流；相反，若能通过实验展示其中有趣的物理现象和高效的处理手段，则可激发学生的探索兴趣。从多年教学实践看，绝大多数学生喜欢用实验去学习体会知识，也愿意在实验中和老师交流，往往还能提出很好的想法，实现师生间教学相长。从学生就业看，只有平时接触过实物和进行过操作，才能避免眼高手低，防止理论与实践脱节，增加就业竞争力，更快更好地适应实际工作。

3.积极寻求高新企业合作，建设生产实习实践基地

最后这一方面是完善提高途径，需要社会力量的参与。人才的培养是面向社会需求的，我国的光电子产业正处速发展阶段，需要大量的光电子技术人才。因而，与相关企业进行密切合作交流是将人才培养和社会需求接轨的有效手段。从国内光电产业来看，已形成环渤海、长三角、珠三角、中西部等四大区域。我校所在的江苏省徐州市位于环渤海和长三角两大区域之间，可向这些区域中的光电企业寻求合作交流，目前已建立合作关系的企业有天津拓普、天津耀辉、大恒等知名光电企业。同时，还应在本地积极寻求建立实习实践基地，目前已和本市的江煤集团共建“矿大信电学院――江煤集团大学生创新实践基地”，每年暑期可安排全系学生进行生产实习，参与企业研发、生产、管理、企业文化等诸多方面，体验光电传感等设备、安全监控等系统的生产过程。

三、结论

总之，像我系这样的弱势学科，发展光电子专业方向的实践教学环节，需要从硬件条件基础、具体实施过程、完善提高途径多方面着手解决。通过做好实践环节的教学工作，本系本学科的发展获得了极大的推动，正在稳步实现“宽口径、厚基础、重能力、偏应用”的符合社会需要的复合应用型人才的培养目标。

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