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杨氏模量的测定范文1
关键词:杨氏模量 单缝衍射 条纹宽度变化
1 概述
金属的杨氏模量测定是大学物理实验课程中的一个重要实验。测量杨氏模量有很多的方法,通常采用光杠杆法测量微小伸长量、迈克尔孙干涉仪法、光电传感器法等。光衍射法测微小长度作为测量长度的精密仪器在实验中得到了广泛的应用。本文采用琅禾费衍射测细丝直径,根据拉力作用下细丝伸长量与直径的变化关系计算出金属丝的伸长量,算出杨氏模量。
2 实验原理及装置
2.1 实验原理:拉伸法测量金属丝的杨氏模量的关键是如何准确测量金属丝在拉力的作用下的微小伸长量(百分之几毫米)。利用光的衍射原理,通过测量衍射条纹宽度的变化,从而确定金属丝的伸长量。
3 实验方法及测量结果
3.1 实验步骤。①按上图放置仪器。使光屏尽量远离金属丝,本实验直接以实验室墙壁为屏,保证是夫琅禾费衍射,且衍射条纹较宽。②调节仪器:a调节杨氏模量仪底脚螺丝使支架铅直,并使金属丝下端的小圆柱与钳形平台无摩擦的上下自由移动,旋转金属丝上端夹具,使圆柱两侧刻槽对准钳形平台两侧的小螺丝(限制圆柱转动);同时为减小摩擦,使两侧旋转螺丝对称的旋入刻槽中。b打开激光预热30分钟,调节激光垂直入射到金属丝上,直至屏上观察到清晰的衍射条纹。③描点:为使砝码托盘平稳,先加1块砝码(质量为200g)使金属丝伸直,再逐次加入400g砝码。其余装置部分不动,在屏上贴上坐标纸,用笔描出各衍射条纹的边缘部分。④测量:取下坐标纸,用读数显微镜(精度为0.01mm)测出条纹宽度并将两对应读数ΔxX与ΔxX+1填入表格。⑤用外径千分尺(精度为0.01mm)测金属丝(细钢丝)直径(不同位置测量)。
3.2 测量数据及结果
4 注意事项与结果讨论
4.1 每次测量距离中央主极大条纹旁边相同级数的条纹。实验证明:金属丝直径越小,每次施加拉力(不超过最大承受力)越大,实验误差越小,此方法才适用。
4.2 由测量结果看出,由于受千分尺等测量仪器精度、衍射条纹清晰度、实验细丝直径形变量小等因素的影响,此种方法与直接用CCD、光杆干测微小伸长量比较有一定的误差,此种方法有些粗糙。但测量原理简单,方法直观,在注意事项下测量误差达到6.5%。
参考文献:
[1]姬忠涛.用激光测量金属丝杨氏模量的实验研究[J].曲靖师范学院学报,2008,27(6):49-52.
杨氏模量的测定范文2
关键词:杨氏模量测量 激光 光栅衍射
New design on elastic modulus measuring apparatus
Hou Chunlai, Chen Zijian, Dong Junjun
University of science and technology Beijing, Beijing, 100083, China
Abstract: Aiming at the accuracy measuring problem during the experiment of elastic modulus in lab, the elastic modulus measuring apparatus was redesigned. Laser light was used in the measuring process creatively, which bring accuracy and practicability to the measuring result, take qualitative change to the experiment.
Key words: elastic modulus; laser light; grating
1 研究意义
在物理实验中,改进实验仪器可以使实验节约大量的人力和财力。在测量杨氏模量的实验中,对仪器的调节花费了大量时间,给实验者得出实验数据带来很多麻烦,同时部分数据的测量也存在误差,有待改进。但实验中所涉及的部分实验思想却又是精髓,故我们在保留原实验思想的前提下,对实验仪器进行了改进。我们从实验原理和实践经验的总结中发现,有以下两点需要改进:(1)仪器调节过程复杂为实验者带来不便。在传统仪器的调节过程中,需要两名实验者同时调整反射镜面角度和望远镜筒,使得刻度尺上的读数通过反射镜后能通过望远镜被观察到,但由于弹性模量仪和光杠杆距离相对较大,望远镜视野较小,反射镜面积过小等因素,使这一步骤的调节需要花费很多时间,影响实验效率。(2)实验中一个很重要的数据是光杠杆M上的反射镜到尺的距离D,用传统仪器来测量距离D时,受仪器限制只能采用皮尺测量,数据起始点和终点无法精确定位,实验室中往往选择用皮尺测量地面距离来代替实际距离,使系统误差过大。
2 仪器设计方案
针对传统仪器的上述缺点,我们对光杠杆部分进行了改进,改进后测量仪光杠杆部分的概念图和传统光杠杆对比图如图1和图2所示。
图1 杨氏模量测试仪光杠杆部分改进后概念图
图2 传统光杠杆图
2.1 光杠杆的改进设计
传统光杠杆分为三个支脚和一个反射镜,新设计中将三个支脚的设计保留,而将反射镜用一只激光器替换,这样原实验原理中,反光镜的反射线就被替换为激光射线。实验开始后当光杠杆支脚a高度发生变化,光杠杆发生θ角变化,与此同时激光器的光线也发生θ角改变,同样可以将微小形变放大并计算出来。
由于光杠杆的改变,激光射线可以直接照射到米尺上,不需要用望远镜捕捉,可将望远镜直接撤去。这样,当光杠杆发生角度变化时,照射在米尺上同一光电的位置将发生变化,通过读取点照射在米尺上的刻度,从而计算出X-X0的数值。
此设计可以省略传统仪器中反光镜和望远镜的组合,在实验前减少调整时间,在实验过程中,读数更加方便。
2.2 提高距离D的精度
传统实验中光杠杆反光镜与望远镜之间的距离D测量误差较大,为了提高其精度,我们选择新的原理来测量。
在激光器的前端放置一枚光栅,激光光线通过光栅时发生衍射,在右侧的刻度尺上形成衍射条纹。根据光栅原理:
(a+b)(sinθ±sinφ)=kλ
式中a+b为光栅常数,θ为光入射方向与光栅平面法线之间的夹角,k为明条纹光谱级数,λ为波长。
当入射光线与光栅平面法线垂直时,即θ=0时,我们测量在刻度尺上第一级条纹(k=1)与第零级条纹之间的距离,光栅片到刻度尺之间的距离D,三者可列关系式为:
l1÷D=tanφ
光栅原理化简为:
(a+b)sinφ=λ
根据以上两式即可测得D值。
显然,通过这种方法测量的D值是通过光栅原理计算所得的,计算D时所需的数据光栅常数a+b,波长λ和一级条纹与零级条纹距离这三个数据的精确度都可以得到保证,有效地解决了传统实验中此数据的误差问题。
2.3 实验仪改进后的实验步骤简述
(1)实验开始后,用激光器代替光杠杆放置在固定平台上,打开激光器,调整仪器使激光光线与刻度平盘大致保持垂直,调整刻度平盘的位置,使激光器的第零级衍射光线直射到刻度平盘的基准刻度线上。
(2)测量上下一级衍射光线之间的距离L1,已知光栅,通过衍射原理按照上述步骤可以计算出激光器发射出口与刻度平盘之间的距离D。
(3)增加砝码,钢丝发生微小形变,激光器同时发生偏转,记录此时刻度,计算出光点的偏移量X-X0的数值。
(4)设激光器光杠杆前后支脚间垂直距离为l,光杠杆长度变化为θ。因为θ很小,则:
θ≈tanθ=
设ΔL为实验钢丝长度变化量,则:
θ=
故:
ΔL=
测出l,即可算出钢丝的微小形变ΔL。
(5)利用微小形变可计算出杨氏模量的大小。
3 实验数据记录
实验中所需的仪器参数为:激光器射线波长λ为650 nm,光栅的光栅常量d为100 line/mm。
根据实验步骤(2),首先测得L1=11.5 cm。利用衍射原理,计算出D=176.5 cm。
接下来,通过增加砝码,测量ΔX(见表1)。
表1 钢丝伸长与外力的关系
通过整理计算可得ΔX=0.35 cm。
同时,实验测得光杠杆前后支脚间垂直距离为l=(7.60±0.05) cm,金属丝上所加砝码质量m=500 g,金属丝的直径d=(0.502±0.004) mm,金属丝长度L=(92.70±0.05) cm。
根据步骤(4),计算可得ΔL=0.151 mm
最后,计算出E=3.036×1011N/m2。
4 结束语
实验表明,利用光栅衍射原理对杨氏模量测量仪中光杠杆的改进,可以减少实验前仪器调节的时间,为实验者带来便利;同时,在得出光杠杆与刻度尺距离这项数据时,利用理论计算代替传统实验中直接测量,也提升了精度;实验的其他测量部分亦可保证实
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验精度,不增加误差。此仪器可替代传统的杨氏模量仪进行材料杨氏模量的测量、切实可行,具有简单、高效、快速等优点。
参考文献
[1] 吴平,霍剑青,罗胜.大学物理实验教程[M].北京:机械工业出版社,2011.
[2] 张三慧.大学物理学[M].北京:清华大学出版社,2009.
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[5] 张卫平,黄冠琅,肖钰斐.教学与科研紧密结合 创建光栅新实验[J].实验室研究与探索,2011,30(3):256-259.
[6] 郝宏,刘洋,朱纯.一体型激光杨氏模量测定仪[J].物理实验,2012(32):15-17.
[7] 史苏佳,陈健,谢广喜.大学物理实验学习指导[M].上海:复旦大学出版社,2009.
[8] 管钧.光栅应用技术的新进展[J].新技术新工艺,1994(4):25-30.
杨氏模量的测定范文3
【关键词】兰新铁路;瑞雷波法;检测;压实质量
1 工程概况
兰新铁路第二双线又称兰新高铁、兰新客运专线,是中国一条兴建中连接甘肃省兰州市与新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市的高速铁路,是铁道部《中长期铁路网规划(2008年调整)》的重点项目。兰新铁路第二双线从兰州西站引出,经青海省西宁、甘肃省张掖、直抵新疆首府乌鲁木齐,全长1776公里,新建兰新铁路第二双线甘青段LXS-2-2标路基过渡段位于青海省民和县境内。本次采用30%的频率,瑞雷波法来检测判别路基过渡段填料压实质量。
2 检测依据
多道瞬态面波勘察技术规程。
3 检测仪器和设备
地震瑞雷面波作业使用吉林大学生产的Miniseis-24地震仪进行数据采集,设备管理号30011-06。该仪器具有以下特点:
1)具有24个或48个宽频带信号输入通道,48道工作时最高采样率高达25μs;
2)采用ΔΣ24位高精度高速模数转换器和大容量存储器;
3)高达 131dB的动态范围;
4)最大采样长度 32K字节/道的高性能技术指标;
5)运行WINDOWS系统下的采集软件,支持各种地震勘探方法;采用全中文界面,具有操作界面友好。
地震面波法采用锤击震源单边激发,4 Hz检波器,24道采集,采样率0.20 ms,采样点数3072,记录长度614.4 ms,采用MASW多道面波法采集。
4 瑞雷波法检测路基过渡段填料压实质量的原理及方法
4.1 瑞雷波法检测路基过渡段填料压实质量的原理
在介质的弹性不连续面和介质表面,由于纵波和横波的反射和叠加形成一种沿介质不连续面或沿介质表面传播的波,这就是1885年由英国学者瑞雷提出来的面波的概念。
在均匀半无限空间中,瑞雷面波水平方向的位移U(Z)和垂直方向的位移W(Z)可由(1)式和(2)式表示:
U(Z)=-exp[-■(Z・N)]+■・exp[-■(Z・N)](1)
W(Z)=■exp[-■(Z・N)]-■exp[-■(Z・N)](2)
上式:
q■=N■-■
S■=N■-■,
N=■
ω为角速度(rad),L为波长; Z为深度(向下为正方向)。
设泊松比为δ,VR与VP、Vs之间有下列关系:
α■K■=■(3)
K■=■(4)
α■=■(5)
V■=■(6)
V■=■(7)
λ=■(8)
式中:
VP为纵波速度,VS为横波速度,VR为瑞雷面波速度,ρ为密度,G为剪切模量,δ为泊松比,E为杨氏模量,λ为拉梅常数。
VP、VS都是与介质的泊松比、密度、杨氏模量、剪切模量等有关,同理,由(7)、(8)式可见瑞雷面波速度VR,也同VP、VS一样,可由介质的泊松比、密度、杨氏模量等力学参数来确定。
由此可见,瞬态面波技术是基于瑞雷波运动学特征和动力学特征,利用它的频散特性和传波速度与岩土物理力学性质的相关性进行土层划分、研究岩土的工程性质的一种物理勘探方法,可以解决诸多的岩土工程问题。面波测试原理如下图1所示,面波在路基面传播具有一个重要特征就是它的频散特性,从理论上讲,面波在单一均匀介质中传播时,不会发生频散,而当介质物性发生变化时,面波传播会发生频散,对应的频散曲线会在相应地质情况发生变化的深度出现“之”字形拐曲甚至离散,也就是说,在非均匀介质中,不同频率的瑞雷波其传播速度是不同的。
图1 瑞雷面波测试原理及采集示意图
此外,面波浅层分辨率较高,且有别于折射或反射方法,不受各地层速度关系的影响,且野外场地要求不高,外业数据采集可操作性强,因此在评价密实度方面有着较大的优势。
4.2 现场检测测点布置
瑞雷面波数据采集严格按照《多道瞬态面波勘察技术规程》要求进行。偏移距,道间距设置合理,地震面波记录同相轴清晰,频率特征一致,炮检距选取合理,检查点对比分析满足外业数据采集规范要求,现场测点布置示意图如图2所示。
图2 地震面波观测系统示意图
4.3 瑞雷面波资料整理与解释
瑞雷面波资料处理比较复杂,包括:
(1)回放野外采集记录,对非正常道进行处理;
(2)数据格式转换;
(3)按照测线对记录进行组合,并建立观测系统;
(4)对数据进行二维空间互相关计算(SPAC);
(5)按照共中心点(CMP)抽道集;
(6)对各个道集记录进行τ-p变换,在F-V域拾取相速度曲线;
(7)按测线对频散曲线初始化,非线性最小二乘法进行反演;
(8)求取实测面波波速VR,。
5 检测结果评判原则
LXS-2-2标段的起讫里程为:DK71+175至DK104+066,正线长度为32.891km,其中路基2.278km,位于青海省民和县境内。用30%的频率检测符合条件的过渡段,共计检测1个过渡段,中心里程为DK101+990,是路隧过渡段,测点里程为DK101+990,测点数为3点,根据本工程现场实际情况,首先设定与过渡段连接处相临近的路基段的填筑压实质量是满足设计要求的,在采用瑞雷波法检测路基过渡段压实质量时,采用相临近的路基段的平均瑞雷波速VR0为参考来判定路基过渡段的填筑压实质量,即用测定的路基过渡段的平均瑞雷波速 VR与临近路基段的瑞雷波速VR0做比较来判断,具体评判原则如下:
VR与VR0相接近,说明路基过渡段的填筑压实质量与临近路基段的填筑压实质量相当;
VR大于VR0,说明路基过渡段填筑压实质量高于临近路基的填筑压实质量;
VR小于VR0,说明路基过渡段填筑压实质量低于临近路基的填筑压实质量。
6 结语
杨氏模量的测定范文4
关键词:工程地质;勘察;原位测试
1 概述
现场原位测试就是在岩土层原来所处的位置基本保持的天然结构、天然含水量以及天然应力状态下,测定岩土的工程力学性质指标[1]。
原位测试的优点是可以测定难于取得不扰动样的有关工程力学性质;可避免取样过程中应力释放的影响;影响范围大,代表性强。而其缺点是各种原位测试都有其独特的适用条件;有些理论往往建立在统计经验的关系上等。
2 目前常用的几种原位测试方法
目前常用原位测试方法主要有:静力载荷试验(CPT);静力触探试验(DPT);标准贯入试验(SPT);十字板剪切试验(VST);地基土动力特性试验(波速测试)等[2]。选择哪种现场原位测试试验方法应根据建筑类型、岩土条件、设计要求、地区经验和测试方法的适用性等因素综合选用。
2.1 静力载荷试验(CPT)
静力载荷试验指在拟建场地上,在挖至设计的基础深度的平整坑底放置一定规格的方形或圆形承压板,将上述装置安装好后,可开始试验。在其上逐级加荷载,测定相应荷载作用下地基土的稳定沉降量,分析研究地基土的强度与变形特性,求得地基土容许承载力与变形模量等力学数据。
静力载荷试验的目的是确定地基土承载力特征值及土的变形模量。其适用条件为各种地基土,各种复合地基,各种基础工程(主要是桩基础—单桩,群桩)等。
试验的过程为将试坑挖到基础的持力层位置,用1~2cm中粗砂找平,放上承压板;施加荷载试验时,总加荷量约为设计荷载的2倍; 荷载按预估极限荷载的1/8~1/10分级施加,每级荷载稳定的标准为连续2小时内,每小时的沉降增量不大于0.1mm。试验应做到破坏,破坏的标志是:承压板周围土有明显的侧向挤出,或同一级荷载下,24小时内沉降不稳,呈加速发展的趋势。达到破坏时应停止加荷。静力载荷试验有以下一些应用成果:
(1) 确定地基土的承载力
由载荷试验P-S曲线确定地基土承载力,可按P-S曲线的线型可分别采用拐点法、相对沉降法和极限荷载法等。
(2)确定地基土的变形模量E
(3)估算地基土的不排水抗剪强度Cu
(4)确定地基土基床反力系数Ks
2.2 静力触探试验(DPT)
静力触探试验指通过一定的机械装置,将某种规格的金属探头用静力压人土层中,同时用传感器或直接量测仪表测试土层对触探头的贯人阻力,以此来判断、分析、确定地基土的物理力学性质。
静力触探试验主要用于划分土层、估算地基土的物理力学指标参数、评定地基土的承载力、估算单桩承载力及判定砂土地基的液化等级等。试验适用于粘性土、粉土和砂土等。该试验有以下一些要求及注意事项:
(1)率定探头,求出地层阻力和仪表读数之间的关系,以得到探头率定系数,一般在室内进行。新探头或使用一个月后的探头都应及时进行率定。
(2)现场测试前应先平整场地,放平压入主机,以便使探头与地面垂直;下好地锚,以便固定压入主机。
(3) 将电缆线穿入探杆,接通电路,调整好仪器。
(4) 边贯入,边测记,贯入速率控制在1~2cm/s。
根据试验结果绘制比贯入阻力-深度关系曲线、锥尖阻力-深度关系曲线、侧壁摩阻力-深度关系曲线和摩阻比-深度关系曲线。由静力触探成果可划分土层界线、评定地基土的强度参数、评定土的变形参数、评定地基土的承载力、预估单桩承载力及判定饱和砂土和粉土的液化。
2.3 标准贯入试验(SPT)
标准贯入试验是动力触探类型之一,其利用规定重量的穿心锤,从恒定高度上自由落下,将一定规格的探头打人士中,根据打人的难易程度判别土的性质。所不同的是其触探头不是圆锥形探头,而是标准规格的圆筒形探头(由两个半圆管合成的取土器),称为贯入器。
试验主要是根据标准贯入击数N,利用地区经验,对砂土的密实度和粉土、粘性土的状态、土的强度参数、变形模量、地基承载力等作出评价,并估算单桩极限承载力和判定沉桩可能性,判定饱和粉砂、砂质粉土的地震液化可能性及液化等级。试验适用于砂土、粉土和一般粘性土,最适用于N=2~50击的土层。
标准贯入试验一般结合钻孔进行,其优点是操作筒便,设备简单,土层的适应性广,而且通过贯入器可以采取扰动土样,对它进行直接鉴别描述和有关的室内土工试验,如取砂土做颗粒分析试验。该试验特别对钻探中难以取样的砂土和粉土的工程性质的评定具有独特意义。该试验有以下一些要求:
(1)试验孔采用回转钻进,并保持孔内水位略高于地下水位。当孔壁不稳定时,可用泥浆护壁,钻至试验标高以上15cm 处,清除孔底残土后再进行试验;
(2) 采用自动脱钩的自由落锤法进行锤击,并减小导向杆与锤间的摩阻力,避免锤击时的偏心和侧向晃动,保持贯入器、探杆、导向杆联接后的垂直度,锤击速率应小于30 击/min;
(3) 贯入器打入土中15cm 后,开始记录每打入10cm 的锤击数,累计打入30cm的锤击数为标准贯入试验锤击数N。
试验成果有标贯击数N与深度的关系曲线、标贯孔工程地质柱状剖面图。成果应用由标贯成果可判定饱和砂土的地震液化可能性及液化等级以及评定砂土的密实度和相对密度等。
2.4十字板剪切试验(VST)
将十字板头压入被测土层中,施加一定的扭转力矩,将土体剪坏,测定土体对抵抗扭剪的最大力矩,通过换算得到土体的抗剪强度值。
试验时,先将十字板压入土中至测试的深度,然后由地面上的扭力装置对钻杆施加扭矩,使埋在土中的十字板扭转,直至土体剪切破坏(破坏面为十字板旋转所形成的圆柱面)。
(1) 十字板板头形状宜为矩形,径高比1:2,板厚宜为2 3mm;
(2) 十字板头插入钻孔底的深度不应小于钻孔或套管直径的3~5倍;
(3) 十字板插入至试验深度后,至少应静止2~3min,方可开始试验;
(4) 扭转剪切速率宜采用(1度~2度)/10s,并应在测得峰值强度后继续测记1min;
(5) 在峰值强度或稳定值测试完后,顺扭转方向连续转动6 圈后,测定重塑土的不排水抗剪强度;
(6) 对开口钢环十字板剪切仪,应修正轴杆与土间的摩阻力的影响。
2.5 波速测试
波速测试是测定土层的波速,依据弹性波在岩土体内的传播速度间接测定岩土体在小应变条件下(10-4--10-6)动弹性模量和泊松比[3]。
适用于测定各类岩土体的压缩波、剪切波或瑞利波的波速。根据任务要求可采用单孔法、跨孔法或面波法。波速测试的应用成果有以下几个方面:
(1)确定土力学参数杨氏模量E、剪切模量G和泊松比 。
(2)判别建筑场地类别和岩基质量
根据Vsm值将场地划分为坚硬场地土(Vs>500m/s)、中硬场地 土(500≥Vsm>250)、中软场地土(250≥Vsm>140)、软弱场地土(Vsm≤ 140m/s)等四种类型。
岩土工程勘察规范GB50021-94规定,当Vsm>=350时为强风化岩,350>Vsm>=250为全风化岩,Vsm
(3)估算场地卓越周期。
(4)判断砂土液化。
3 结论
通过原位测试,我们可以测定难于取得不扰动样的有关工程力学性质,并且可避免取样过程中应力释放的影响;其影响范围很大,代表性比较强,在工程地质勘查中是一项十分重要的测试方法和手段,也能更客观的反映土体工程性质,更好的为基坑工程勘察、设计服务。
参考文献
[1]卢新帆.基坑工程设计与施工阶段若干问题探讨[D].浙江大学,2007
杨氏模量的测定范文5
关键词:大学生;信息素养;培养策略
随着信息化潮流的兴起,信息素养研究开始引起我国有关部门和学者的重视。大学生作为国家未来发展的主力军,其信息素养的培养也日益受到人们关注,与此同时,相关的信息素养研究也随之“风起云涌”。近年来对大学生信息素养的研究中,对大学生信息素养概念与内涵的研究以及信息素养的培养研究已取得显著的研究成果,并呈现出“欣欣向荣”的局面。但是,在大学生信息素养培养研究方面,有关大学生信息素养培养策略的综述研究稍显不足。据此,本文以大学生信息素养的培养策略为研究视角,通过梳理图书馆、文献检索课、计算机网络、学科课程与大学生信息素养的培养研究的成果与文献,对大学生信息素养的培养研究做了一次颇有见地的尝试。根据综述需要,笔者将信息素养以及大学生信息素养的定义作如下梳理。
一、信息素养以及大学生信息素养的阐释
信息素养(Information Literacy)一词起源于美国,是由美国信息产业协会主席保罗﹒泽考斯基(Paul﹒Zurkowski)在1974年提出的,他将其定义为:“利用大量的信息工具及主要信息源使问题得到解答的技术及技能。”[1]1989年美国图书馆协会(American Library Association)关于信息素养总结报告中将信息素养界定为:“要成为一个有信息素养的人,他必须能够确定何时需要信息,并且他具有检索、评价和有效使用所需信息的能力。”[2]国内对于信息素养概念的阐释研究相对较晚,最有代表性的实属王吉庆教授在《信息素养论》一书中对信息素养的界定,他指出:“信息素养是一种可以通过教育所培育的,在信息社会中获得信息、利用信息、开发信息方面的修养与能力。它包含了信息意识与情感,信息伦理道德、信息常识以及信息能力多个方面。”[3]在借鉴前人研究的基础上,我国学者张艺兵、李芝对信息素养概念作了较为透彻的分析:“从技术学视野看,信息素养应定位在信息处理;从心理学视野看,信息素养应定位在信息问题解决;从社会学视野看,信息素养应定位在信息交流;从文化学视野看,信息素养应定位在信息文化的多重建构。”[4]纵观信息素养概念,我们不难看出,其界定纷繁复杂,因而学术界对此仍未达成一致。基于前人有关信息素养概念的研究成果,加之综述的需要,本文将大学生信息素养作如下界定:“大学生信息素养指大学生在认知、吸收、运用信息的过程中具备地基本能力与修养。”本文将着力通过对大学生信息素养培养策略研究的探讨,为今后切实有效的制定大学生信息素养的培养策略提供参考。
二、图书馆与大学生信息素养的培养研究
图书馆作为高校的信息资源库,其自身建设不容小觑。对此,汤根沐等人指出:“图书馆应对所拥有的每一项信息资源都作明确的标注,指明利用该资源所必备的的信息技能,以及该资源对培养学生信息素养的哪几个方面有益,使学生在利用信息资源的过程中有意识地、有目的地提高自己的信息素养。”[5]在许运华等人看来:“应构建新型数字化图书馆,改变传统的‘一库三室(书库、外借室、阅览室、资料室)’的闭架服务格局,新建视听阅览室、电子信息资料室、光盘检索室和Internet资源检索室等新型全方位开放的服务格局。”[6]在此基础上,赵玲从藏书建设、自动化建设、人员素质提升等三方面,阐述了图书馆与大学生信息素养的培养:“首先,高校图书馆不仅要有印刷型文献,还应有电子文献;不仅要能提供馆内文献,还要能提供馆外文献的网上信息。其次,应该加强图书馆自动化建设,提供现代化学习环境。再次,还要提高工作人员素质。实现图书馆员从从‘图书保管员’到‘信息领航员’的转变。”[7]高校图书馆凭借丰富的信息资源,在大学生信息素养的培养中扮演着重要角色。有鉴于此,霸桂芳在充分肯定图书馆在信息素养培养中的作用的同时,指出:“通过组织新生人馆教育和指导,并进行工具书和参考工具书介绍等方式提高大学生利用图书馆资源的动力;通过组织信息检索、专题讲座和培训班来提高大学生利用图书情报资源的技能。”[8]尚慧进一步指出:“高校图书馆应充分发挥自身在信息资源提供、信息查询、信息网络、信息人才等方面的优势,采取多种形式,大力推进学生的信息素养教育。”[9]
三、文献检索课与大学生信息素养的培养研究
文献检索课是培养大学生信息素养的有效教学途径。对此,尚慧就其重要性方面指出:“应当提高文检课的地位,把它作为对学生进行素质教育的重要手段,列入公共必修课,要给予充分的学时保证。”[10]刘宝玲就培养目标方面指出:“文献检索课目标在于培养大学生的信息意识和信息能力,应多注重调动学生的主观能动性,使学生带着问题、带着课题去学习,鼓励学生主动思考,指导学生发现、分析、处理和解决实践中遇到的问题。”[11]在此基础上,王慧芳就培养对象方面指出:“应针对不同年级的专科生、本科生和研究生制定系统的信息素质教育实施方案,采取多种形式的教学,对学生开展多层次、全方位的信息素质教育,达到培养大学生信息能力的目的。”[12]而王浩等人更侧重检索课的实践性,他指出:“在实际教学过程中,要加大文献检索课的实习环节,尤其是机检实践的比重,依托图书馆的电子阅览室与数据库资源,给学生创造一个自主学习的环境。必要时甚至可以直接在机房中授课,以增加所讲授知识的直观性,使学生更容易接受和消化。”[13]王文昇针对检索课的学时以及师资力量方面,进一步指出:“高校要把文献检索课作为对学生进行信息素质教育的重要手段,充分保证文献检索课的学时。另一方面,不断提高教师的信息素养,使教师在教学和指导学生学习的过程中自然而然地应用信息技术,潜移默化地提高大学生利用信息技术的能力。”[14]
四、计算机网络与大学生信息素养的培养研究
计算机网络是信息环境下大学生信息素养培养的可操作平台。对此,周文军在校园网开发方面指出:“通过校园网为学生提供信息教育的环境和手段,把许多信息教育的知识、网络利用的知识、检索技能以及新的信息资源等内容做成超文本文件,放在校园网上中,经常更新内容,供广大学生随时学习和使用。”[15]与此同时,李桂华在教辅信息系统方面提出:“开发网络教辅信息系统,建立可供查询的课程参考资料目录的数据库,供学生在学习课程时方便地查询课程指定的参考资料,完成课程学习。”[16]刘树新等人认为,发展网络教学是历史的必然,并在网络教学方面提出:“通过开发流媒体课件,利用其影像和声音的信息表达方式使学生在网络学习过程中,激发其学习兴趣,促进其信息素养的培养。”[17]普及信息化网络、营造良好的信息环境对于大学生信息素养的培养有着重要的作用。对此,张进良等人则认为网络中心、现代教育技术中心应发挥各自的作用,基于此:“网络中心应该为学生提供安全、畅通、优化的网络服务,保障学生随时随地利用网络获取信息并学习。现代教育技术中心应加快全校教育信息化步伐,努力改变教师和学生的传统教育观念。”[18]在此基础上,傅若宇认为学校应进一步普及网络,使网络遍及校园中课堂、图书馆,宿舍等,他提出:“在加强信息化网络建设的同时,还要对学生传授网络信息知识,使他们掌握获取网络信息的途径与方法,增强分辨与筛选网络信息的基本能力,使其能在繁杂的网络资源面前从容应对,迅速而准确地获取所需信息。”[19]
五、学科课程与大学生信息素养的培养研究
“开设信息学科课程的方式进行信息素养培育,是推行信息素养教育的主要渠道。”[20]在培养目标方面,汤根沐等人指出:“应通过对培养目标的分解,将信息素养细化为一系列具体的信息能力,并针对培养学生信息素养的某项具体能力来设计课程和组织教学。”[21]在此基础上,刘春静就培养对象提出:“应针对不同专业、年级的大学生,在教学中合理安排授课内容和授课重点,形成有效地分层次的信息知识理论体系。”[22]在课程设置方面,汤海平认为应当包括学科建设和教学安排两个要点:“通过学科建设,将信息素养的内容整合到课程的教学体系之中,整合到一个或多个学科之中;通过教学安排,将信息素养的内容渗透到实验、实习、社会调查等实践教学环节之中。”[23]王莹等人进一步指出:“整合应该是根据需要整合课程的形式、内容等来进行有机的、动态的融合,在学科课程教育的基础上突出信息素养教育的特色”[24]而彭江山认为课程设置应分为横向和纵向二个要点:“纵向上尝试开设专门培养大学生信息素养的理论课程,使学生具备比较系统的信息知识;横向上拓展培养学生信息素养的相关课程,从内容和课程的指导思想上深入发展。”[25]而陈刚在课程内容方面指出:“各课程都应增加信息教育的内容,尤其是直接与市场经济、就业信息相联系的内容。”[26]在师资培养方面,徐仁杏提出要促使大学生信息素养培养与学科课程的整合,必须提升信息素养教师的专业素养和学科教师的信息素养,为此:“信息素养教师要有一定的专业基础,通过外出进修、自学、培训等使自己在某一专业或领域有一定的知识储备。而学科教师则应加强信息能力的培养,同时,还要加强学科教师与信息素养教师的良好合作。”[27]
六、大学生信息素养培养策略研究的发展路向
尽管有关大学生信息素养的培养策略研究已取得了显著地成果,但笔者认为现有研究仍存在一些不足。1.在图书馆与大学生信息素养培养研究方面:更多强调“物” 的作用与功效,集中表现为图书馆软件(电子出版物、信息数据库)升级开发与硬件(藏书、图书馆网络)系统建设中,无视大学生的个体生命意义以及作为“人”的存在。在此基础上,一些研究者认为图书馆理应在大学生的信息素养培养中发挥着重要作用,但却忘记了“外因通过内因起作用”的道理,忽视了大学生自身的主观能动性,结果只能是“事与愿违”。2.在文献检索课与大学生信息素养培养研究方面:一些研究大谈检索课程教学改革,如:提高文献检索课的地位、文献检索课内容的改革以及加大文献检索课的实践环节。忽视了提升大学生信息素养中“量”的积累过程,给人以似乎只要按照以上措施加以改革,就会在短时间达到大学生信息素养提升“质”的飞跃等过于绝对化的论断,实在让人琢磨不透。3.在计算机网络与大学生信息素养培养研究方面:一些研究者认为,高校应在校园网、教辅信息系统以及网络教学等方面做出积极的努力。笔者认为,这些措施对于提升大学生信息素养是重要的,同时,也是必要的。但是从这些方案和措施来看,制定者的观念仅停留在“亡羊补牢尚未晚矣”的层面上,不禁让人对“真正”提升大学生信息素养心存忧虑。4.在学科课程与大学生信息素养培养研究方面:一些研究者认为,应构建合理的课程体系,将信息素养教育渗透到相关学科课程之中,并针对不同专业、不同年级的大学生,在教学中安排不同的授课内容。在这其中理论上的高瞻远瞩与实践上的拘于一隅反差甚巨,看似明确的培养策略,实际操作起来却又像梦中的“空中花园”,让人无从下手。
综上所述,基于以上有关大学生信息素养培养策略的研究综述,笔者得出了以下结论:我国高校对大学生的信息素养培养策略过多地停留在与图书馆、文献检索、计算机网络课以及学科课程整合的做法有待进一步探讨。笔者认为,对于大学生的信息素养的培养策略不仅要强调硬件条件的组织、教师员工信息素养的提升、信息素养环境与软件建设,更应该树立一种全新观念来认识大学生这一群体,根据他们的特点,制定出符合实际情况的培养策略与规划,实现从思维模式行为方式精神境界等层次的逐级培养与深化,在这其中应充分发挥大学生自身在提升信息素养方面的能动作用,体现“更多的民主,更多的平等,更多的科学,更多的个性;”在提升其信息素养的基础之上,让信息素养的培养真正“成为心灵对心灵的感受,心灵对心灵的理解,心灵对心灵的耕耘,心灵对心灵的创造。”[28]
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(作者单位:重庆第二师范学院学前教育学院,重庆400065)
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工具自身的精度要求,兼顾“误差等作用原理”,而且要注意遵循以下几点:
首先,根据待测量的自身特点来选择工具,而不能只注重测量工具的精度。如实测中我们采用了卷尺来测量D,使用游标卡尺来测量b。
其次,根据待测量在总不确定度中的相对权重来选择工具。
在测定杨氏模量的实验中,不难发现:钢丝的伸长量以及钢丝直径的不确定度在总不确定度中的占的比例最大,因此,钢丝的伸长量以及钢丝直径能否准确测量,对实验的测量精度提高至关重要,也是我们减小不确定度主要方向。尽管我们测量D、L时采用了精度不高的毫米刻度尺,但因其对不确定度的贡献很小,所以此时的毫米刻度尺已经达到了测量所需要的精度要求,从而无需选用更精密的测量工具。而测量d时虽然使用了精密的螺旋测微器,并且进行了多次测量,但由于d远小于b,其对不确定度的贡献仍然大于b对不确定度的贡献,说明选用精密的螺旋测微器是必要的。
而对钢丝伸长量的测量,尽管我们采用了光杠杆放大的方法(放大倍数约为40),但由于它远远小于其他长度,因而仍然是实验中不确定度的主要来源,仍需进一步加以改进,正因如此,人们提出了许多方法[5][6]对实验加以完善,其目的就是要准确测量钢丝的伸长量以及准确测量钢丝直径,以减小主要的不确定度来源,使实验更加准确。
因此,我们应根据实验情况和现有条件,有针对性提高工具的精度,同时要注意统筹安排。比如被测量对总不确定度的贡献相当时,则应同时使用精度较高的工具,而不是只提高某个待测量精度,特别是只提高对总不确定度影响较小的物理量的测量精度。
结论:总之,在具体的物理实验中,选用何种测量工具,不仅要注意到与恰当的实验方法、测量方法相吻合,而且要考虑物理量的自身特点,特别要考虑它的不确定度在实验中所占的相对权重以及现有测量工具的精度,只有统筹兼顾,才能在现有的条件下选择出恰当的测量工具,测量结果才更加可靠。
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杨氏模量的测定范文6
关键词:大学物理实验;成绩评定方式
中图分类号:N45文献标识码:A文章编号:1009-3044(2016)01-0160-02
作者简历:熊翠秀(1980—),女,云南祥云人,硕士,讲师,主要研究方向为光子晶体
高校大部分理工科专业开设了“大学物理”课,“大学物理实验”是与之对应的公共基础性实践课。“大学物理实验”培养目标是:培养学生的基本技能和独立思考能力,使他们学会分析问题与解决问题,将知识应用于实践,提高创新能力[1]。由于“大学物理实验”的环节比较多,每个学期都涉及不同专业的众多学生,具有很大的主观性,因此难以用统一的标准评定学生的成绩。各个学校采取的考核方式不一,常用的考核方式有平时实验考核、笔试考核、实验操作考核、多元化考核[2]、平时成绩+理论考试+操作考试[3]、平时实验的考核+期中实验基本操作考核+期末考核[4]、考核多元化[5]和阶段化的考核方式[6]等。不同考核方式存在部分相似性,又不完全相同,各有利弊。笔者鉴借这些考核方式,结合多年的实践教学经验和考核经验,探索提出个人认为适合本校的一种成绩评定方式。
1现行考核模式存在的不足
我校一向重视大学物理实验教学工作,为了保障教学效果,促进教学工作,达到教学目标,尽可能高质量实现人才培养目标,团结一致,努力探索和改进教学模式、教学方法及实验考核模式。关于实验考核模式,最初我校通过平时实验成绩和期末考试成绩综合评定学生的《大学物理实验》成绩,但在期末考试中呈现诸多弊端。最终决定注重学生的实验过程,进行了相应的实验教学改革,其一,对实验项目教学任务的承担老师和指导方式进行调整。原来一个老师基本上承担一个行政班级的两个实验项目,并在两个相邻的实验室交错同批次指导两个实验项目,由于指导老师无法同时出现在两个不同的实验室,导致在指导老师不在本实验室的情况下,出现了很大比例的学生抄袭实验数据或根据他人的数据伪造实验数据的现象,但由于老师不在场不能及时发现这些现象,导致部分学生做完了实验还不知道怎么使用这些基本的实验仪器的现象,甚至老师觉得实验数据可疑的情况下,由于没有证据,导致在学生面前显得很被动,起不到培养学生动手能力、分析和解决问题的能力的目的,甚至连最起码的诚信教育也达不到。也不能合理的评价学生的实验过程。
因此,后来调整为一个老师只承担一个行政班级的一个实验项目,相应的同一时段一个老师只指导一组学生的实验,这样一来,指导老师能有效督促学生的实验过程,也能及时发现学生实验过程出现的问题,有效解决了部分问题。其二,实验成绩评定方式由原来的平时成绩+期末成绩的综合评价调整为平时成绩的综合评定方式。由于注重学生实验过程,对于每个实验的成绩又由实验过程成绩(占40%)和实验报告成绩(占60%)两部分综合评价给出。上述这种实验教学组织方式和成绩评定方式,在一定意义上讲有利于培养学生的基本技能和独立。但也存在一定问题,如:有学生反映“谁谁抄了他(或她)的实验报告,但最终成绩比他(或她)高”,也有人反映“谁谁平时不认真做实验,但得到了比较好的实验成绩”等。究其原因,由于指导老师无法督促实验报告撰写过程,出现了部分抄袭的现象,这部分学生往往抄袭成绩比较好学生的实验报告,而实验报告成绩占的比例又比较大,因此出现了学生所反映的这些现象,造成成绩评定的不客观性和不公平性,助长了部分学生的惰性,也打击了部分学生的学习积极性。为了进一步落实教学目标和人才培养目标,笔者探索和改革《大学物理实验》成绩评定方式,提出由平时成绩(占40%)、期末考试成绩(占30%)和自主实践考核成绩(占30%)综合评价的成绩评定方式。下述对该评定方式进行了详细的介绍。
2平时成绩、期末考试成绩和自主实践成绩综合评定的成绩评定方式
2.1平时成绩的评定
以我校2015年下学期对某个专业16学时的“大学物理实验(1)”为例说明平时成绩的评定方式。16学时开设5个实验项目,分别为:示波器的使用、电子元器件的判别与测量、在气垫导轨上验证动量守恒定律、光的等厚干涉现象的观测和杨氏模量的测定(伸长法)。分别由5个不同的老师承担,对每个实验基本做到了1学生1小组独立完成实验,每大组学生不超过15个学生。对单个实验,指导老师从学生预习情况(占10%)、基本的动手能力(占30%)、独立思考及解决问题的能力(占30%)、实验数据的准确程度(占20%)和完成实验之后整理仪器及搞实验室环境卫生的情况(占10%)给出实验的过程成绩,该成绩在学生结束实验时给出;指导老师再综合学生对实验原理的理解程度、实验数据处理的方法及结果的准确程度、分析问题的透彻程度和实验报告的完整性几个角度给出实验报告成绩;综合实验的过程成绩(占60%)和实验报告成绩(占40%),5位指导老师各自给出所承担实验项目的成绩;根据5个实验项目的难易程度和数据处理的复杂程度,综合评定给出实验的平时成绩。本文所举的上述5个实验项目中,“光的等厚干涉现象的观测”和“杨氏模量的测定(伸长法)”无论是仪器的调整还是具体的测量操作都具有一定的难度(特别是“光的等厚干涉现象的观测”的测量过程中视觉很疲劳),数据处理也比另外3个实验项目复杂,可以说这两个实验项目基本上起到了从全方位培养学生的各种能力,认为可以给这两个实验项目设置相对较高的平时成绩比例,基于此,设置上述各个实验项目成绩所占平时成绩的比例依次为:15%、15%、20%、25%和25%。
2.2期末考试成绩的评定
目前,我校每上半年和下半年大概各有1000多学生和400多学生陆续进实验室做大学物理实验,一般情况下每个实验项目只能同时接纳15个学生实验,因此难以在短期内公平公正的进行操作考试;其次,我校很注重实验过程,在各个实验过程对每个实验给出了基本合理的过程成绩。因此,实验的期末考试仍然以理论考试为准,主要考核学生对已做实验相关理论知识的理解情况和数据处理的能力,在考试中统一给某一个实验的测量数据,让学生处理实验数据,进行数据分析。由于理论考试不能很好地体现实验课程的教学目标和人才培养目标,所以期末考试成绩不应占过高的比例,笔者认为期末考试成绩占总成绩的30%比较合理。
2.3自主实践考核
为了能够更好地实现教学目标和专业培养目标,提出增加自主实践考核的思想,具体方案是:首先,由每个班的理论课老师给学生介绍实验室的基本条件和现有的实验仪器;然后,实验室统一开放两周时间,在这两周内学生通过查询文献资料或书籍资料,自行确定实验项目,自行设计实验方案,到实验室独立完成实验。自拟的实验项目可以是再现某一物理现象或测量某一物理量,在现有的实验条件不能满足学生设计方案需求的情况下,允许及鼓励学生做仿真实验;最后,学生通过撰写科技报告,论述自己实验项目的实验原理及设计方案,并对自己的测量数据进行数据分析和处理,对自己的实验进行合理评价,给出结果。该过程的每个环节都由学生独立完成,要求每学生1个实验项目,俩俩之间不能有相同的情况,并且不能选本学期开设过的实验项目。有利于培养学生的独立思考问题的能力、分析及解决问题的能力、基本动手能力、理论联系实践的能力及创新能力等,能全方位考核学生,能有效体现出学生之间的差距,能让老师更好地了解学生的差异,以便因材施教,有效促进教学效果,可以说是最高层次的考核方式,但由于《大学物理实验》本身是基础性实践课,照顾大多数学生的基本技能和基本的思考问题及解决问题的能力,因此其成绩在总成绩中所占的比例不应过高,基于此,认为占总成绩的30%比较合理。
3结束语
教学过程是教学目标的具体实施过程,而学生成绩的评定则是对学生对知识及技能掌握程度的评价,也是对教学效果的总结,合理的考核模式和成绩评定方式能有效激发学生的学习兴趣,激励学生的主动求知欲望,促进教学活动。本文的考核模式和成绩评定方式侧重学生的学习过程,对学习过程给予更多肯定的评价,力争客观、公平公正的评价学生的学习,给出合理的成绩。
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