声速测量实验精选(九篇)

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第1篇：声速测量实验范文

关键词：大学生；素质生态；“90后”；问卷编制；信效度

作者简介：黄艳（1975-），女，湖北武汉人，武汉工程大学高等教育研究所副所长，副教授。（湖北 武汉 430074）

基金项目：本文系教育部人文社会科学研究项目（项目批准号：10YJC880052）的研究成果。

中图分类号：G645 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）17-0136-03

“90后”大学生素质生态是指“90后”大学生基于个人的背景因素，包括个人特性、入学前的准备、性别以及民族因素，通过主动地塑造大学人际环境来影响大学和社会环境，并且在此环境中获取个人发展的可能性的主体性品质。评价“90后”大学生素质生态水平，除了进行定性的研究之外，还需要对其进行定量的描述和分析。因此，笔者拟构建一个科学的度量标尺，利用这一度量标尺去测量“90后”大学生素质生态的现实水平，从而客观地回答社会普遍关心的问题：“90后”大学生素质生态的现实水平与发展趋势究竟如何？如何增强或提升“90后”大学生素质生态的现实水平？

近年来，随着大学生素质测评理论与实践研究的逐步深入，大学生素质生态评价研究成为人的全面发展与教育生态理论研究中的一个重要问题。[1]目前，研究者对大学生素质的测量主要采取两种方式：客观测量与知觉测量。20世纪90年代以前，研究者多从事实判断的角度，即采用大学生的学习成绩、科研成果、身体形态与机能以及心理症状自评指数等一些客观指标来测量大学生素质的现实水平。90年代之后，研究者发现大学生做出的行为反应通常不是基于客观刺激本身，而是基于他们对外界客观刺激的知觉。因此，研究者得出了采用知觉测量较客观指标更为恰当的结论。[2]虽然从90年代开始，研究者对大学生素质水平的测量已经逐步采用知觉测量的标尺，但从目前的研究文献来看，学界仍然没有开发出一套科学的测量工具，亟待编制一份用以测量“90后”大学生素质生态水平的测量工具，为客观地分析和研究“90后”大学生素质生态水平提供科学依据。

一、研究方法

1.建构“90后”大学生素质生态理论维度

根据人的全面发展与教育生态的相关理论及各种核心要素对大学生产生影响的程度，大学生素质生态可以归结为三个方面：遗传素质、可能素质与现实素质（见图1）。

（1）遗传素质是大学生具备的一种基因性素质。遗传素质主要是经生理遗传而获得的人的先天的生理特点，包括身高体重、骨骼系统、神经系统在内的解剖生理特征以及运动素质、反应速度、负荷限度、适应能力、抵抗能力等的生理机能特征。

（2）可能素质是大学生具备的一种潜在性素质。可能素质主要是人的发展潜能或发展潜力，它既不具有遗传素质那种与生俱来的先天性，也不具备与先天与后天共同作用下形成的人的现实性，它包含在人的现实性之中，预示着大学生未来发展的种种趋势，是潜在而尚未实现的因素。

（3）现实素质是大学生具备的一种获得性素质。现实素质是人在后天通过环境影响和教育训练所获得的稳定的长期发挥作用的基本品质结构，包括人的思想、知识、身体、心理品质等方面。现实素质是人的可能的遗传素质在外界环境和教育的作用下，通过内化后形成的一种稳定的现实品质。

2.编制与修订“90后”大学生素质生态水平量表测题

根据“90后”大学生素质生态洋葱模型，编制了“90后”大学生素质生态水平测量问卷。问卷分别给出了“90后”大学生素质生态三个维度的评价指标与操作性定义，根据各个维度和评价指标的含义，笔者要求问卷编制人员列出9～11个具体的事例，并从中选取编制了测量项目。在此基础上，获得了156个测量项目，并从中筛选出了测量“90后”大学生素质生态水平的项目56个，其中反映“90后”大学生遗传素质水平的项目22个、反映“90后”大学生可能素质水平的项目26个与反映“90后”大学生现实素质水平的项目8个。笔者对项目又进行了反复修订，最后形成了由22个项目组合的“90后”大学生素质生态水平试测问卷：反映遗传素质水平的项目6个、反映可能素质水平的项目5个与11个反映现实素质水平的项目。

3.“90后”大学生素质生态水平量表预测取样

选取了316名“90后”大学生作为研究对象开展了量表预测。调研发放问卷316份，回收问卷302份，其中有效问卷302份，有效问卷回收率为95.57%。被试“90后”大学生的平均年龄为20.02岁；“90后”男性大学生占56.34%，“90后”女性大学生占43.66%；“90后”研究生占4.72%，“90后”本科生占89.06%，“90后”高职生占6.22%；“90后”理科生占18.32%，“90后”工科生占75.37%，“90后”文科生占6.31%；“90后”城镇家庭背景大学生占48.67%，“90后”农村家庭背景大学生占51.33%。

4.编制“90后”大学生素质生态水平正式问卷

以主成分分析法作为因子提取方法，极大方差法作为转轴方法进行了探索因素分析，分析过程中保留因子的标准为选取特征根≥1。第一次探索性因素分析的结果显示，项目3“你具备专业领域的科研创新意识”与项目14“你具有跨学科或跨专业系统学习的经历”的载荷分别为-0.876与-0.854，说明这两个项目让被试“90后”大学生产生了严重歧义。本研究在删除了项目3与项目14后，得到了清晰的三维结构。研究结果还表明，项目5与项目13出现了双重负荷。为提升这两个项目的单维性，笔者对这两个项目做出了修订：项目5“我能够阅读与本专业相关的英文文献”修订为“我能够阅读与本专业相关的外文书籍”；项目13“我能够阅读国外先进的科技类书籍”修订为“我了解与本专业相关的国际通用的学习方法与研究方法”。根据第二次取样数据展开的探索性因素分析，项目5与项目13在各自维度上的载荷分别为0.674和0.823。笔者通过直接删除与再修订，最终形成了“90后”大学生素质生态水平测评问卷，共20个项目。

二、研究结论

1.被试选取

选取了372名“90后”大学生作为研究对象，发放问卷372份，回收问卷352份，其中有效问卷306份，有效回收率为86.93%。被试“90后”大学生的平均年龄为19.26岁；“90后”男性大学生占55.43%，“90后”女性大学生占44.57%；“90后”高职生占5.43%，“90后”本科生占91.33%，“90后”研究生占3.24%；“90后”理科生占21.32%，“90后”工科生占65.97%，“90后”文科生占12.71%；“90后”城镇家庭背景大学生占45.72%，“90后”农村家庭背景大学生占54.28%。

2.验证性因素分析结果

通过相关分析发现遗传素质、可能素质与现实素质之间存在着一定程度的相关性，其中遗传素质与可能素质之间的相关系数为0.69。因此，除了对三因素结构模型进行验证外，还对单因素和两因素两个竞争模型进行了相关性分析（见表2）。

3.实证效度

大学生素质生态水平是衡量大学生作为“大学人”和“社会人”是否实现全面发展的一面镜子。研究发现，“90后”文科背景大学生的素质生态水平显著优于“90后”理科与工科背景大学生的素质生态水平，“90后”理科背景大学生的素质生态水平优于“90后”工科背景的大学生素质生态水平。“90后”城市家庭背景大学生的素质生态水平显著优于“90后”农村家庭背景大学生的素质生态水平。“90后”男性大学生的素质生态水平优于“90后”女性大学生的素质生态水平。“90后”研究生的素质生态水平整体优于“90后”本科生与高职生的素质生态水平（见表3）。

4.同质信度

“90后”大学生素质生态水平测评中，遗传素质的内部标准α系数为0.86，可能素质α系数为0.74，现实素质α系数为0.82，整个问卷的α系数为0.89。

三、讨论

1.“90后”大学生素质生态水平的内部结构

科学概念是研究者对客观事物或现象进行高度概括和抽象所得出的结论。科学概念的内容是多维而不是单维的，因此在编制测量工具前需要对科学概念进行维度建构。[3]关于概念内部维度的构建，通常有从前因建构与从性质表现建构两种方式。基于前因建构的学者胡永宏等提出了大学生综合素质评价指标体系建立的五项原则：综合性原则、层次性原则、代表性原则、独立性原则和可行性原则；[4]刘亚东等学者在分析了传统评价体系存在的认识误区和科学构建素质评价应坚持的原则后，认为素质评价体系的构建中必须处理好四个关系：全面发展与个性发展的关系、继承传统与创新教育的关系、通才教育与专才教育的关系、科学素质与人文素质的关系。基于性质表现建构“90后”大学生素质生态内部维度的学者王贵农构建了大学生素质综合测评体系，提出了把纪实性评价作为大学生评价的主导方针，并设计了大学生素质综合测评表及具体的测评实施办法；[5]学者龙建成提出了构建大学生全面素质评价的五个模块：思想道德素质模块、专业理论素质模块、创新精神和实践能力模块、文化素质模块和身心素质模块。[6]在此基础上，笔者进一步结合“90后”大学生素质生态的性质表现，将“90后”大学生素质生态建构为遗传素质、可能素质与现实素质三个维度，并开发出了“90后”大学生素质生态水平测量问卷，开展了“90后”大学生素质生态水平的定量研究。

2.“90后”大学生素质生态水平测量问卷的效度和信度

判断一个模型优劣与否要综合考虑多项指标，不能只看单一指标。笔者在综合考虑与样本容量N无关、惩罚复杂模型与对误设模型敏感等三个典型特征的基础之上认为，“90后”大学生素质生态水平测量问卷的三因素结构是可以接受的，而且三因素结构模型的各项拟合指数均优于竞争模型，因此“90后”大学生素质生态水平测量问卷的结构效度是理想的。“90后”大学生素质生态水平测量问卷的信度分析研究显示，各个维度项目之间均具有良好的内部一致性。研究结果也显示，问卷的总α系数达到0.89，处于比较高的水平。但是笔者认为α系数高并不能充分证明测量问卷是一个维度，因为信度只是效度的必要条件而并非充分条件，α系数高只能说明测量问卷存在一维的可能性，因此，总α系数比较高是可以接受的。

参考文献：

[1]刘贵华.试论生态学对于教育研究的适切性[J].教育研究，2007，（7）：52-54.

[2]何绍福，李晓霞.论生态学视角下我国高等教育系统的生态平衡[J].教育科学，2007，（5）：76-79.

[3]Bailey KD.Methods of Social Research[M].New York： The Free Press，1994：115-165.

[4]胡永宏.高等学校实施素质教育议[J].西北工业大学学报（社会科学版），2000，（2）：12-17.

第2篇：声速测量实验范文

【关键词】声速测量;信号放大;A/D转换

1.引言

如今，自动化测试在各科研单位、各公司企业内越来越受到关注。由于无线电电子学、微电子学及计算机技术的迅速发展和密切结合，电子测量已经成为测量学的组成部分。

传统方法测量声速时，将接收器接收的电信号直接连接到示波器上，用示波器检测接收器上的输出电压幅度的变化，可观察到电压幅度随距离周期性的变化。测量过程中需要人眼来观察电压幅度的变化，并分辨出波峰的极大值的变化;两换能器之间的距离是通过手动摇杆来控制的，具有回程误差;两换能器之间的距离是通过游标卡尺来读得，精度不够高，这些都具有较大的误差，测量结果精度低，且采样效率低，这是传统声速测量的不足之处。而目前的测量趋势是自动化测量，而且自动化测量的特点是可以大大提高测量的速度和精度，在此想到将声速测量进行改进，实现其自动化测量，这就涉及到将声波转换成电信号并对其进行处理，然后输入至计算机，经过一定的算法对信号进行处理，计算出结果。

2.实验室声速测量原理

2.1 压电陶瓷换能器

压电陶瓷换能器将实验仪器输出的正弦振荡电信号转成超声振动。压电陶瓷片是换能器的工作物质，它是用多晶体结构的压电材料（如钛酸钡，锆钛酸铅等）在一定的温度下经极化处理制成的。在压电陶瓷片的前后表面粘贴上两块金属组成的夹心型振子，就构成了换能器。每一只换能器都有其固有的谐振频率，换能器只有在其谐振频率才能有效的发射（或接收）。测试时用一个换能器作为发射器，另一个作为接收器，两换能器的表面互相平行，且谐振频率匹配[1]。

2.2 共振干涉（驻波）法测声速

到达接收器的声波，一部分被接收并在接收器电极上有电压输出，一部分被向发射器方向反射。由波的干涉理论可知，两列反向传播的同频率波干涉将形成驻波，驻波中振幅最大的点称为波幅，振幅最小的点称为波节，任何两个相邻波幅（或两个相邻波节）直接的距离都等于半个波长。改变两只换能器间的距离，同时用示波器监测接收器上的输出电压幅度变化，可观察到电压幅度随距离周期性的变化。记录下相邻两次出现最大电压数值时游标尺的读数，两读数之差的绝对值应等于声波波长的二分之一。已知声波频率并测出波长，用v=λ×f即可计算声速（其中λ为声波波长，f为声波频率）[2]。

2.3 实验室声速测量小结

原方法采用共振干涉（驻波）法测声速，将接收器接收的电信号直接连接到示波器上，用示波器检测接收器上的输出电压幅度的变化，可观察到电压幅度随距离周期性的变化，需要人眼来观察电压幅度的变化，并分辨出波峰的极大值的变化;示波器显示的电压只是一个近似电压，并不是很准确的电压值;两换能器之间的距离是用手动摇杆来控制的，具有空回误差;两换能器之间的距离是通过游标卡尺来读得，精度一般只有0.02mm，且在使用的过程中由于磨损精度还会有所降低，这些都具有较大的误差，测量结果精度低，且采样效率低，这是传统声速测量的不足之处。改进后的实验仪器由步进电机代替手动摇杆控制两超声换能器间的距离，此实验仪器后续改进是对接收的信号进行数据采集，将数据交由计算机处理。

3.信号分析

3.1 原测试结果

超声频率f=34.998kHz，示波器单位为5mv，T=27℃。

由表1中的换能器间距可以求得出：，，[3]，相对误差为3.31%。由于电压值的大小及变化是通过示波器来读得，而示波器显示的电压本来就已经经过内部处理，准确度和精确度就已不高，现在根据示波器的读数变化来作为判断波峰数值大小的变化，这具有很大的不精确性，所以实际误差可能会更大，因此要改进测量方法，实现精度高的自动化测量。

3.2 信号分析

由示波器电压输出可看出，随着两超声换能器之间距离的增大，所测出的波峰值衰减较大，由最大值11.5mv衰减到1.5mv。另：当前主要A/D转换模块的转换分辨率在8位到12位之间，选10位、接收电压为0-3.3V为例（即可分为1024个量化级）进行分析，所测数据值太小，最大值为11.5mv，利用公式：

（2.2.1）

可知，11.5mv在经过量化编码后只占4个量化级;相应的，最小值为1.5mv，利用公式：

（2.2.2）

可知，1.5mv在经过量化编码后占不到1个量化级，这样就没有充分利用A/D转换模块的高分辨率，不能很好的发挥A/D转换模块的功能，故要对信号进行放大，使最大的数据值经过量化编码后能达到大半个量化级的量程即700个量化级以上为佳），这样才能很好的发挥高分辨率A/D转换模块的功能。

超声换能器发射出超声波的频率为34.998kHz，由采样定理可知，如果要对一个信号进行采样，那么采样频率最小应为信号频率的两倍，即：被采样信号每个周期内至少要采出两个点，这样就要求选用的A/D转换模块的采样频率至少要为70kHz。为了验证采样频率大小对采样效果的影响，通过MATLAB模拟一个振幅为2.9V的正弦信号，现对该信号在一个周期内进行不同频率的采样，当采样频率越高时，在一个周期内所采出的点越多，也就意味着能够采出越多的数据，这样就能更完整的采集到原信号的信息。当采样频率为信号频率的10倍时，拟合出振幅为2.8874V，此时标准差为0.0126V;采样频率为信号频率的30倍时，拟合出振幅为2.9113V，此时标准差为0.0113V;采样频率为信号频率的50倍时，拟合出振幅为2.8963V，此时标准差为0.0037V。由此数据可得，随着采样频率的上升，误差在降低，效果变好。所以要选择采样频率较高的A/D转换模块。

4.信号放大

由于信号强度太弱，最大值仅有11.5mv，与一般A/D转换模块的工作电压3-5V相比太小，不能充分利用A/D转换的高分辨率，所以要对所接收的信号进行放大，这样就要选择合适的放大器，笔者翻阅资料，查找到了AD603，现它的主要原理分析如下

AD603是一种低噪声、90MHz带宽、增益及增益范围可调的集成运放。其内部结构框图为图1所示。信号从精密无源梯形网络的输入端（VINP）输入，输入信号的衰减量（0～-42.14dB）由高阻（50MΩ）低偏流差分输入（GPOS-GENG）的增益控制电路输出控制，控制梯形网络的“滑动触点”至相应的“节点”处。固定增益放大器的增益通过VOUT与FDBK的连接形式确定，当VOUT与FDBK短接时，增益为31.07dB;当VOUT与FDBK开路时增益为51.07dB;当VOUT与FDBK外接一个电阻REXT，增益可设置在31.07～51.07dB之间。若在FDBK与COMN接一个电阻，则可获得稍高的增益，最大增益约60dB。

图1 AD603内部结构框图

因此，AD603的宽频带、增益由VOUT与FDBK的连接方式确定[4]。当VOUT与FDBK外接一个电阻REXT，FDBK与COMM端之间接一个5.6pF的电容用于频率补偿时，AD603的增益由电阻REXT确定，如图2所示。

图2 增益系数设定方法

5.电路设计

5.1 硬件设计

图3 硬件设计框图

如图6所示，LM3S615系统板通过PWM信号控制步进电机的运行（此非本文主要工作），改变两超声换能器之间的距离，测量不同距离时接收端所接受的电压值，由于所测量的电压幅值太小，只能以mv计算，所以要对信号进行放大，放大后的信号经过LM3S615内部的模数转换模块处理，然后将数据传入计算机，通过一定的算法得出最终的声速。

5.2 信号放大部分

在进行信号放大时如选择31.07dB的增益系数，由公式：

（4.2.1）

可得，再利用式（2.2.1）可得：

，可得最大值11.5mv经过放大后再量化编码，占128个量化级;利用式（2.2.2）可得：

，占18个量化级。而A/D转换模块有1024个量化级，最大值只占128个量化级，只有量程的1/10左右，依旧不能充分利用A/D转换模块的高分辨率。如选择51.07dB的增益系数，由式（4.2.1）类似可得，再利用式（2.2.1）可得：

，可得最大值11.5mv经过放大后再量化编码，占1276个量化级，已超过量化级的最大量程1024，所以51.07dB的增益系数太大。选择48dB，由式（4.2.1）可得：，再利用式（2.2.1）可得：

，即最大值11.5mv经过放大后再量化编码，占897个量化级;利用式（2.2.2）可得：

，即最小值1.5mv经过放大后再量化编码，占117个量化级。

又有AD603的增益系数公式：

（4.2.2）

其中，VG为GPOS和GENG两管脚的电压值的差值，且以伏特（V）为计量单位，即，要使，则要使，即。

图4 AD603电路图

如图4所示，管脚1（即VC1）上所分电压为6.45V，管脚2（即VC2）上所分电压为5.50V，则，这样就使得此时的增益系数为48dB，使信号得到充分放大，但不能保证严格按照理想情况放大，可能会出现误差，由于时间紧张，本文并未对误差进行细微分析。

5.3 放大后信号分析

由接收器接受的信号经过AD603放大后再连接到示波器上，可得出此时示波器的读数（如表2所示）。

可得，由超声换能器接收端接收的信号经AD603放大器后，能进行近似的线性放大，最大值为2.9V，最小值为0.3V，在A/D转换模块的工作电压范围内，并且最大值2.9V接近A/D转换模块的最大工作电压3.3V，可以有效的利用A/D转换模块的高分辨率，能够达到900左右的量化级;最小值0.3V的量化级为120左右，可以合理利用转换模块的高分辨率，并使转换的高精度能够充分发挥作用。

5.4 A/D转换结果

超声换能器所发射的超声频率为34.998KHz，A/D转换模块的采样频率为500KHz，则在超声波每个周期内，A/D模块可采样14次左右，但不能保证正好有一次采样可以采到波峰（谷）处，则需将这14个点的数据进行拟合，拟合出一条完整的曲线，并得出波峰（谷）值。

超声换能器接收端接收的信号经AD603近似线性放大以后，再通过A/D转化后的一个周期内的输出值如表3所示。

通过数据拟合可得极小值点的电压为-2.910V，插值图形如图5所示。

图5 采样曲线

由图5可知，LM3S615内部的A/D转换模块可以在超声信号的一个周期内采出13个点，根据数据拟合得出图形，所以该模块500KHz的采样频率可以对超声信号进行采样，并且采样效果良好，所以采用该A/D转换模块是可以满足采样要求的。

这样，被AD603放大的信号经过LM3S615内部的A/D转换模块转换过后，采样数据可以被计算机读出，并进行数据拟合运算，拟合出超声波信号，再交由计算机处理，经过一定的算法，计算出结果。

6.小结

本文针对传统声速测量的不足，根据全自动声速测量原理，设计了一套新的测量仪器，涉及到信号采集分析，故本文进行了硬件电路设计。在对接收端接收的电信号进行分析后，发现电压幅值太小，不能充分利用A/D转换模块的高分辨率，故选择使用了AD603对超声换能器接收端接收的电信号进行类似的线性放大，使之能够满足LM3S615内部模数转换模块的参数要求，然后经过A/D转换，读出A/D转换值，为后续信号处理服务。

参考文献

[1]陈重华，肖鸣山，刘三书.压电陶瓷应用[M].西安：陕西人民出版社，1985.

[2]孙向辉，周国辉，刘金来等.关于空气中声速测量实验的研究[J].大学物理，2001.

第3篇：声速测量实验范文

2实验原理

2.1 时差法测量声速

时差法测量声速是利用已知声波传播的距离,测量发射脉冲和接收脉冲之间的时间差。

计算出声速在液体中的传播速度,即超声波 [10] (1)

时差法

其中L的是位移之差,T是传播所用的时间。

在储液槽中注入液体,直至将换能器完全浸没,但不能超过液面线。注意:注入液体时,不能将液体淋在数字显示表头上。将专用信号源上的“声速传播介质”置于“液体”位置,换能器的连接端应在接线盒上的“液体”专用插座上。

测量液体声速时,由于在液体中声波的衰减较小,因而存在较大的回波叠加,并且在相同频率的情况下,其波长要大得多,用驻波法和相位法测量时可能会有较大的误差,所以建议采用时差法测量。

2.2 陶瓷换能器工作原理

频率在20Hz~20kHz的机械波振动在弹性介质中的传播就形成超声波超过

20KH超声波,超声波的传播速度就是声波的传播速度,而超声波长短,易于定

向发射等优点[11],声速实验声速所采用的声波频率一般都在20~60kHz之间。此

频率范围内,采用压电陶瓷换能器作为声波的发射器,接收效果最佳。压电陶

瓷换能器根据它的工作方式,分为纵向(振动)换能器。声速教学实验中大多数

采用纵向换能器。图3为纵向换能器的结构,用示波器观察波谷和波峰,或观察两个波间的相位差,原理是正确的,但读数位置不易确定。较精确测量声速是用声波时差法。时差法在工程中得到了广泛的应用,它是将经脉冲调制的电信号加到发射换能器上,声波在介质中传播,经过时间后,到达距离处的接收陶瓷换能器图2

水中声速与温度关系的实验研究

3 实验方法

3.1 时差法测量声速操作方法

(1)实验时只要按图3连接中换能器的S2该接在信号源的S2上,再把信号源上的Y1,Y2顺次与示波器上的Y1,Y2接通即可。

(2)将测试方法设置到脉冲波方式,将换能器的S1,S2调节到一定距离,在调解接收增益,使得显示的时间差值读数稳定,此时仪器内置的计数器工作在最佳状态,记录此时的距离值和时间值。移动S2,如果计时器读数有跳变,则微调接收增益(距离大时,顺时针调节;距离小时,逆时针调节),使得计数器连续稳定的变化。

(3)将！测试方法设置到脉冲波方式。

(4)在仪器使用前,开启电源预热15min。接通市电后,自动工作在连续波方式,选择蒸馏水为介质。“传播介质”按钮选择液体。

(5)将S1和S2之间的距离调到一定距离(≥50mm),再调节接收增益,使示波器上显示的接收波信号幅度在400mV左右(峰—峰值),以使计时器工作在最佳状态。然后记录此时的距离值和显示的时间值Li、(时间由声速测试仪信号源时间显示窗口直接读出)。保持距离不变随着温度的逐渐降低,记录下当时的时间值。

(6)当使用液体为介质测试声速时,先在测试槽中注入液体,直到把换能器完全浸没,但不能超过液面线。然后将信号源面板上的介质选择键切换至“液体”,并将连线接至插入接线盒的“液体”接线孔中,即可进行测试,步骤与上相同。

3.2时差法线路连接图

声速

4 记录数据和数据处理

4.1 记录数据

测量次数i 温度T (℃ ) 距离L ( ㎜ ) 时间t (us)

1 20 216.51 164

2 27 216.51 163

3 36 216.51 162

4 48 216.51 161

5 59 216.51 160

6 70 216.51 159

7 73 216.51 158

表1蒸馏水中温度与速度关系实验研究数据

测量次数i 温度T (℃ ) 距离L ( ㎜ ) 时间t (us)

1 20 216.51 144

2 30 216.51 143

3 40 216.51 142

4 54 216.51 141

5 58 216.51 140

6 62 216.51 139

7 66 216.51 138

8 70 216.51 137

9 73 216.52 136

表2自来水中温度与速度关系实验研究数据记录

4.2数据处理

由时差法速度由计算公式水中声速与温度关系的实验研究[10]可得。 例如V=L/t=216.51/164=1320m/s其余计算结果见下表:

测量次数i 温度T (℃ ) 距离L(㎜) 时间t (us) 速度v(m/s)

1 20 216.51 164 1320

2 27 216.51 163 1328

3 36 216.51 162 1336

4 48 216.51 161 1344

5 59 216.51 160 1353

6 70 216.51 159 1362

7 73 216.51 158 1370

表3蒸馏水中温度与速度实验研究数据处理

测量次数i 温度T (℃) 距离L( ㎜ ) 时间t (us) 速度v(m/s)

1 20 216.51 144 1490

2 30 216.51 143 1510

3 40 216.51 142 1517

4 54 216.51 141 1530

5 58 216.51 140 1542

6 62 216.51 139 1557

7 66 216.51 138 1568

8 70 216.51

137 1580

9 73 216.51 136 1592

表4自来水中温度与速度实验研究数据数据处理

4.3绘制曲线图

温度

5实验结论与讨论

本文利用时差法测量超声波在液体中声速的传播特性。实验测量原理简单,方法可行,测量结果精确度高。本文以蒸馏水和自来水为例。检测了水在20~73℃温度范围超声波在水中声速与温度关系的传播特性。给出了不同温度下速度与温度的关系曲线图。实验结果表明随着温度的升高声速变大。虽然在同一温度范围内测量声速,但自来水和蒸馏水中的变化趋势明显不同,蒸馏水中声速变化均匀,而自来水中声速随温度变化较复杂,在20~55℃声速变化较缓慢。55~73℃声速变化较快。这与它们的成分不同有关,自来水中成分复杂。这其中主要因素主要是因为散射、衰减、吸收、外界因素等。为完善检测方法和检测系统提供了参考。从资料中可知,当外界压强为一个大气压时,超声波在水中的声速先是由温度的升高而变大,直至温度达到73℃时为止,然后随温度的继续升高而减少[12]。由于实验条件所制,本实验无法测量73℃以后声速随温度的变化关系。

第4篇：声速测量实验范文

关键词：物理实验 不确定度

物理实验中的不确定度指的是因为实验测量误差存在而被测量的真值不能肯定的程度，利用计算不确定度的方式对物理实验结果做出判定，可最大程度地降低物理实验操作中的误差，指出降低实验测量误差方向，提高物理实验测量结果可靠性。

一、物理实验中不确定度的定义概述

物理实验中的不确定度取消了随机与系统的分类方法，其判定主要分为两大类，分别是A类不确定度以及由非统计分析判定的B类不确定度。在物理实验测量过程中所运用的装置特性、鉴定证书、制造说明书以及手册参数等内容形成信息集合，由这种规程或者是标准获取的仪器误差属于B类不确定度判定的范畴，在实验测量中利用统计方法计算获取的标准偏差则属于A类不确定度判定。不确定度理论在不断完善发展的过程中并未完全抛开误差理论，其是在误差理论的基础上形成的不确定度体系，物理实验中的不确定度与测量误差相比具有更强的通用性与可操作性。为此，国际计量局还在1980年针对物理实验中的不确定度提出了相应的试验不确定度建议书，由此可见，不确定度在物理实验研究中的重要性。为使物理实验中的不确定度计算等内容更加规范，我国在1993年制定了《测量不确定度》，该规范的提出具有国际性指导意义，为准确测量不确定度奠定了统一基础。

二、物理实验中的不确定度判定

1.A类不确定度标准判定

四、总结

综上所述，不确定度是有效判定物理实验结果的重要因素，直接决定物理实验结果的可靠性与科学性，因此在物理实验中要了解不确定度基本概念以及其所包含的相关内容，保证不确定度的适用性与可操作性，为我国物理研究提供可靠化依据。

参考文献：

第5篇：声速测量实验范文

关键词：误差分析；目标跟踪；短基线;声纳

中图分类号：TN9117 文献标识码：B 文章编号：1004373X(2008)1504002

Error Analysis of Underwater Target Tracking System Using Short-base Line Sonar

WANG Yaxun

(Dongguan University of Technology,Dongguan,523808,China)

Abstract：Error distribution is a problem for underwater target tracking in a short-base line sonar system,which is investigated in this paper.Based on relevance theory and error theory,distribution of the location error is studied in underwater target tracking using short-base sonar system.By analyzing the error distribution,an index is provided for evaluating performance of the system.Also a method is developed for error analysis in such location system.

Keywords：error analysis;target tracking;short-base line;sonar

1 引 言

短基线声纳系统已成为水下目标定位的基本工具,它具有全天候、高精度等优点。它对目标进行定位的过程是：目标定时发出声脉冲,由声纳在接收到目标信号的基础上,利用适当的数据处理手段,确定出目标的位置点［1］。随着该声纳系统在实际中的应用,声纳跟踪算法的研究显得越来越紧迫。到目前为止,有关声纳跟踪算法的误差研究还较少［2,3］,例如短基线声纳系统跟踪水下目标的位置误差的分布问题,就是一个人们期待解决而尚未解决的问题。本文用相关理论和误差理论的方法找到了这种误差所服从的分布规律。

2 短基线声纳系统简介

短基线声纳系统的左右两侧各安装了两个相距3 m的声纳,用于测量运动目标的距离和方位。当目标在声纳系统的左边时,左边的两个声纳工作,反之,右边的两个声纳工作。采用同步式工作方式,目标每05 s发射一次声脉冲,从目标到第一个接受到的声纳的距离记为斜距S1,第二个声纳从第一个声纳接受到信号时测起,到该声纳的距离为方向余弦θ(注：这是工程上的习惯叫法),目标到第二个声纳的斜距记为S2。S2=S1+θ(1)目标相对于声纳系统在同一水平面,见图1。我们的目的是研究由(S1,S2)确定目标的位置P(x,y)后,目标的直角位置(x,y)的误差分布服从何种规律。值得注意的是测量值(S1,S2)在测量过程中不可避免地被各种噪声污染。

图1 短基线声纳系统示意图

3 目标的位置误差分布

为研究短基线声纳系统测量目标的位置误差分布,取声纳系统的纵轴为x轴,四个声纳的交叉点为坐标原点,y轴在四个声纳所在的水平面内并垂直于x轴,见图1。显然,目标的位置P(x,y)与测量值(S1,S2)的关系式如下：S21=(x－15)2+(y－0265)2(2)和S22=(x+15)2+(y－0265)2(3) 不妨假定目标在声纳系统的左侧,于是可解得:x=16(S22－S21)(4)和y=S21－(x－1.5)2+0256(5)斜距S1和S2是由声脉冲从目标到两个声纳的传播时间乘以声速得到,即:S1=CT1(6)

S2=CT2(7)其中C是水中的声速。由于声速测量和时间测量都不可避免地含有误差,故由式(6)和式(7)得到的斜距也有误差,由式(4)和式(5)转换后,会传播给得到的直角坐标,因此,目标的位置坐标也必然会产生误差。

设斜距S1和S2的误差服从正态分布,均值为0,其方差分别为σS1和σS2。由于两个声纳在2 ms这样短的时间内先后接受到声信号,故可以认为σS1和σS2是相同的,即记σS1=σS2=σ。

设σx和σy分别表示目标坐标x,y的均方根误差,ρ是S1与S2的测量误差的相关系数,根据文献［4］,定义:ρ=EΔS1ΔS2EΔ2S1EΔ2S2(8)其中ΔS1和ΔS2分别是测量斜距S1和S2的随机误差［4］。

根据误差传递公式［4］:

σ2x=(xS1)2σ2S1+(xS2)2σ2S2+2ρxS1xS2σS1σS2(9)

对式(4)和式(5)求偏导,可得:xS1=－S13(10)

xS2=S23(11)代入式(9)得：σ2x=19(S21σ2S1+S22σ2S2－2ρS1S2σS1σS2)(12)即:σ2x=19(S21+S22－2ρS1S2)σ2┆(13)在式(5)中,y含有S1和S2,其误差传播公式为:σ2y=xS12σ2S1+yS22σ2S2+2ρyS1y氮S2σS1σS2(14) 对式(5)求偏导可得:yS1=13yS1(x+1.5)(15)

yS2=-13yS2(x－1.5)(16) 考虑到σS1=σS2=σ,将式(15)和式(16)代入式(14)可得：σ2y=19y2［S21(x+1.5)2+S22(x－1.5)2－

2ρS1S2(x2－1.52)］σ2┆(17) 位置误差σP的判据为［5］:σP=σ2x+σ2y2(18) 由式(8)的定义,因斜距S1和S2的测量与θ的测量不相关,有:EΔS1ΔS2=EΔS1(ΔS1+Δθ)=EΔ2S1=σ2S1所以:

ρ=σ2S1σ2S1σ2S1+σ2θ=σS1σ2S1+σ2θ=σσ2┆+σ2θ(19)

其中σθ为方向余弦θ的均方误差。

4 仿真计算

为了求得位置误差的均方根σP,取σ和σθ为该测距系统最大的设计允许误差σ=0336 m,σθ =0036 m。由式(19)可计算得到相关系数ρ=0994。根据不同的开角α(°),不同的距离S1 (m),算得S2和y。由式(18)、式(17)和式(13)上机编程计算,结果见表1。

表1 位置误差的分布

从表1可以看出：

(1) 距离越远,精度越低；开角越大,精度越低。

(2) 在100 m以内,该系统测量精度在1 m以内。

(3) 在270 m处,精度在5 m以内。

5 结 语

短基线声纳系统跟踪水下目标的位置误差的分布问题是一个人们期待解决而尚未解决的问题。我们用相关理论和误差理论的方法对该问题进行了分析和推导,得到了位置误差所服从的分布规律,即服从正态分布N(0,σP),其中均方根σP由式(18)、式(17)和┦(13)给出,还计算出了在不同距离和不同方位的误差分布,为分析短基线声纳系统跟踪水下目标的精度问题提供了理论依据。

参 考 文 献

［1］孙仲康,周一宇,何黎星.单多基地有源无源定位技术［M］.北京：国防工业出版社,2006.

［2］Anderson K L,Iltis R A.A Distributed Bearing-only Tracking Algorithm Using Reduce Sufficient Statistics［J］.IEEE Transaction on Aerospace and Electronic Systems,2006,32(1):339-349.

［3］ILTIS R A,Anderson K L.A Consistent Estimation Criterion for Multisensor Bearing-only Tracking［J］.IEEE Transaction on Aerospace and Electronic Systems,1996,32(1):108-120.

［4］冯师颜.误差理论与实验数据处理\.北京：科学出版社,2000.

［5］林少宫.基础概率与数理统计\.北京：人民教育出版社,2001.

第6篇：声速测量实验范文

关键词：细观察；勤思考；理解；兴趣；应用

中图分类号：G633.7 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）34-0156-02

物理与语文、数学、外语等其他学科不同，有趣和有用是直观特性，物理中的很多规律都是通过实验得出的，物理的特点决定了它不能与其他学科的学习方法以及教师的授课方法相比。初中学生刚开始接触物理时都有一种新鲜感，学习的积极性也较高，但是随着知识的加深、难度的加大等原因，有些学生感到吃力，学习兴趣逐渐降低，慢慢对学好物理失去了信心，产生了畏难情绪，直接导致了成绩的下降。通过自己的教学实践发现，在教学中尽量采用直观手段，对学生加以正确的引导，让学生勤于动脑，多联系生活实际，可以有效增强学生对物理的兴趣，提高学习的主动性和积极性，从而增强学习效果。

一、要重视观察和实验

观察和实验是物理的基础，许多物理知识是通过观察和实验，最后经过总结和推断得出来的。在学习物理的过程中，要观察许多现象，如雷雨前动物为什么会有反常现象，雨后的彩虹为什么会有各种颜色，冬天的早晨为什么会结霜，穿湿衣服为什么容易感冒，收音机是怎样收台的，网络是怎样运行的等等，这些无一例外都要用到物理知识。如在学过了浮力之后，可以让学生燃放孔明灯，体会它的原理，注意观察如何才能顺利放飞。通过仔细观察这些现象，再认真做一些有关实验，这些物理知识就能较好的理解掌握。在做实验时要有确定的器材、具体的方法和明确的目的，按规则进行操作，观察引起发生变化的原因和条件，如实记录数字，认真分析结果。作为教师要引导学生养成良好的实验习惯，理解科学探究的过程，为以后的学习深造打下坚实的基础。

二、要勤于思考，着重理解

业精于勤而荒于嬉。学习物理和学习其他学科同样，也要贵在勤上，只有不断了解掌握新知识，才会取得进步。要让学生对每天所学的知识及时进行查漏补缺，并思考有没有更好的方法去理解掌握它。为了使所学的知识记得更好，可以用“口袋书”的形式将其记在上面，做到随时随地翻看。同时，学习中不能只满足于会背诵定义、条文，要力求理解，知道它的来龙去脉，有关知识有哪些，有什么重要意义，实际应用在哪些方面等等。教师在教学中应尽可能把这些“立体”的知识传授给学生，以便于学生深刻领会教学内容。例如讲声音的传播，我先做实验说明声音需要气体、固体、液体这些介质传播，不同介质中的声音传播效果不同，让学生有了感性认识；接着介绍一些介质中的声音传播速度，并举出事例让学生体会练习，使学生从感性上升到理性来认识声音的传播；然后带着学生到操场实际测量声速，利用声速测距离，把所学的知识用在日常生活中，这样又从理性上升到实际应用，形成一个“立体”的知识网，学习的效果就会更好。在后来有关声音传播的考试中，学生都能取得较为理想的成绩。通过教师和学生双方的勤奋努力，想出各种方法来展现物理知识，就能够加深对物理知识的理解。

三、要大力培养学习兴趣

兴趣是最好的老师。物理课本在开篇时就说，物理学是一门十分有趣的科学。初中阶段学生的身心特点，决定了这个阶段是各种兴趣的培养和形成时期，但对兴趣的长时期保持较难，只有反复加强才能长期保持。或许一次不经意的打击，就可能使学生失去学物理的兴趣，因此，在教学中要尽可能做到随时随地帮助学生解决物理问题。如一次性注射器、手电筒、饮料瓶、食品包装袋等，都可以成为在课外进行物理实验的器材，让学生自己动手体会物理知识，会收到很好的效果。要多鼓励学生自主探索有关的物理问题，如讲了温度之后，要求学生查找当地的最高和最低温度出现的时间及温度值的高低。我不是自己查找后直接告诉答案，而是作为课外作业让学生找出来，结果有的学生打电话去问气象台，有的学生去上网，有的学生去问地理教师等，通过学生主动进行探究，使其对科学探究的方法得以了解和加深，学习物理的兴趣变得浓厚起来，这种兴趣也容易长期得到保持。

四、要重视物理知识的应用

第7篇：声速测量实验范文

1. 将物理学史引入物理教学中，有助于激发学生学习物理的兴趣如牛顿是举世公认的伟大科学家，在将力学之前以专题讲座的形式，介绍牛顿的生平及其科学研究历程，从而消除了科学研究的神秘感，拉近了科学家与学生的距离，激励他们把对科学家的崇拜转化为刻苦学习的动力。物理学史中有许多科学家为真理献身的动人事迹，如伽利略为宣传哥白尼的日心说而被教会终身监禁，利赫曼为引雷电而捐躯，居里夫人为研制放射性而作出了巨大的牺牲，法拉第舍弃荣华富贵，几次拒绝接受封爵而甘“平民法拉第”，亚里士多德富有批判和怀疑精神等。这些科学家不畏艰险，不惜生命，不慕利禄，不怕权威，追求真理的高尚品质，有利于培养学生实事求是的科学态度、献身科学的探索精神，为以后的学习和研究打下良好的基础。

2. 物理学史为教学中的思维训练提供了广阔的背景如，在长期的天文观测中，人们发现天王星的轨道与理论计算有偏离，于是便猜想有一颗未知的行星在干扰天王星的运动。亚当斯和勒维烈分别根据万有引力理论计算出这颗未知行星--海王星的轨道，并由天文学家加勒在指定位置观察到。“用笔尖发现”海王星是演绎推理得多么精彩的实例！

奥斯特发现电流可以产生磁场，法拉第就从反面思考：“磁能不能产生电？”经过10年的艰苦工作，法拉第终于发现了电磁感应的规律。法拉第是靠“逆向思维”取得成功的。“世纪之交”一系列重大的发现（X射线、电子、放射性物质的发现，普朗能量子假说、爱因斯坦狭义相对论和光量子说的提出……）引起了物理学深刻的革命，量子的力学和相对论的建立，充分说明了辩证思维中的真理的相对绝对律的正确性。

上述物理学史中的这些精彩实例，都可以作为学生思维训练的参考。

3. 运用物理学史，寓科学美于物理教学之中 物理科学不仅揭示了美的本质，更丰富了美的内涵。物理规律本身是美妙和谐的，它符合审美的所有要求，反映了该领域所固有的审美内容。物理教学中的美育任务，就是在传授知识的同时，增强学生对科学的审美感受能力，同时丰富学生的理性积淀，以至创造美。

库仑于18世纪通过实验总结出来的关于点电荷间相互作用的规律，但他认为电与磁是完全不同的实体，这种观点在当时得到了安培和托马斯·杨的支持，但没有说服丹麦物理学家奥斯特。奥斯特崇尚哲学，哲学中关于“美是表现在有限中的无限性”以及“美的要素是高于形式的普遍性”的思想对奥斯特有着无与伦比的魅力，他于1812年提出了电与磁之间存在着联系，于1820年发现了磁针在通电导体附近转动的现象，从而改变了一直连续两个世纪电和磁截然无关的观点，首次找到了电与磁的联系，为电磁理论奠定了基础。

第8篇：声速测量实验范文

关键词：国家试点学院；中俄双语；教材编写；教学模式

双语教学是将外语作为教学语言进行学科学习的教学模式，是培养复合型国际化人才最直接、有效的手段之一，但研究较多的是中英双语的教学模式和教学方法。2011年以来，随着国家教育部一批试点学院的建立，一些小语种的双语教学出现了新的问题，本文以黑龙江大学中俄学院为例，研究普通物理实验课中俄双语教学的特点和实施方案，提出具体方法，同样可以为其他小语种提供参考。

中俄W院是黑龙江大学与俄罗斯新西伯利亚国立大学按照国际一流学院发展理念与模式、联合建立的以服务中俄战略协作伙伴关系为宗旨、以培养对俄战略性拔尖创新人才为目标的公办全日制学院，2011年5月13日由黑龙江省教育厅批准成立。2011年10月经国家教育体制改革领导小组批准成为全国首批17所试点学院之一，同时也是所有试点学院中唯一一所具有鲜明中外合作办学特色的学院。2011年开始招生，共6个专业，其中化学工程与工艺、应用物理学、生物技术、数学与应用数学4个专业的本科生都有普通物理实验这门课，因此，如何进行普通物理实验课的课程安排，采用怎样的双语课程的教学模式，是我们需要深入探讨的问题。

一、实验课程内容的设计

普通物理实验课安排了力、热学实验，光学实验，电磁学实验和应用设计性实验以及近代物理实验。共开设4个学期。普通物理实验课是学生进入学校后较早接触到的实验课，开设了6个基础性实验，如密度测量、示波器的使用和分光仪等，对于理工科来说，都是非常基础的实验。基础性实验侧重培养学生的实验兴趣、基本实验技能和基本数据分析处理方法，对每个专业的学生都有意义。还有选做实验，如太阳能电池的使用、声速测量和多普勒效应等，学生可以根据自己的专业和兴趣爱好进行选择。

应用设计性实验，以学生为主体，老师负责指导、咨询和启发，学生独立进行资料的收集，自己设计实验步骤和实验方案，最后提交实验报告。已经开设了二十几个题目，如数字电表原理及万用表设计、液体电导率测量等，供感兴趣、有能力的学生选做。

近代物理实验则是主要涉及原子物理、核检测技术、微波技术、磁共振技术、真空技术、超声成像技术等内容，共十几个实验题目，通过实验，学生可以了解每个实验的原理、背景知识和在现代生产生活中的应用。

二、双语实验讲义的编写

因为中俄学院的学生不仅需要掌握专业知识，还要学习俄语，并且大部分同学有获得奖学金出国留学的机会，而在新西伯利亚大学学习则是全俄文环境，因此，有必要在国内期间就开始了解相关知识的基础词汇、专业术语和常用仪器设备的专有名词，好的实验教材就是学生掌握常用仪器设备名称和使用方法最好的工具书。因为实验题目和仪器设备是已经选定的，根本没有对应的俄文教材，俄文版实验讲义只能结合具体的仪器设备和中文教材进行编写，而实验内容涉及面广，术语量大，俄语的表述方式和方法与中文又有很大不同，需要投入很大的人力、物力来完成。

在教材编写过程中，主要工作是实验题目相关的俄语物理学专业术语、仪器设备的俄语名称、实验相关基本原理的俄语阐述、实验操作方法的俄语描述、数据分析及处理的俄语表达方式等。因此对双语教材的编写者提出了更高的要求――既要有专业知识，又要熟悉俄语的习惯，需要由专业人员和熟知俄语的人员共同努力来完成教材的编写。

三、实验室教学模式探讨

（一）递进式教学

根据学生的学习基础，采取递进式循序渐进地进行双语教学模式，对于低年级的同学，安排的普通物理课可以采用中俄文互译对照的教材，课堂上则采用中文为主俄文为辅的教学形式。而对于高年级的近代物理实验课，学生的俄语水平有明显提高，词汇量也有了一定的积累，则可以尝试全俄文教材，而课堂上采用中俄双语交替教学的方式来进行。而设计性实验则完全可以让学生独立完成资料的查找和实验步骤的设计，最后形成俄文的实验报告。

（二）分层次教学

中俄学院学生在读期间均具有出国留学机会，由国家留学基金委会通过各种中俄合作项目提供一定数量的全额奖学金资助，并根据新西伯利亚国立大学和黑龙江大学合作办学协议、由中俄学院学术委员会择优选拔本科生赴俄留学。因此，在设计实验课程时，也要充分考虑学生俄语水平的差异和未来发展方向的不同，可以设计一些内容相对简单的实验题目作为基础实验，4个专业都可以进行，还可以有针对性地安排部分具有明显专业差异的实验内容，让学生来选择。

（三）混合型与半外型相结合

混合型双语教学模式采用外文教材，教师采用外语和汉语交错进行授课。半外型模式属于双语教学的一种较初级形式，即采用外文教材，用汉语授课，而我们可以采用一个基础性实验运用混合型教学模式，而其余实验采用半外型模式，这样，既能使学生对所涉及的实验仪器和实验原理的俄文表达方式有一定的了解，也不必增加额外的预习时间。

（四）以点带面，学研结合

先选择一个基础性实验进行双语教学，教材采用双语形式，若是所有的实验题目都开展中俄双语教学，仍然存在很多问题，比如：任课教师数量不足，我院掌握俄语的教师本身就不多，能够开展双语实验教学的教师数量就更有限，因此，大面积地开展中俄双语教学存在很大的困难，我们不妨先从一个基础性实验开始，采用“学研结合”的方式，一边进行教学实践，同时，也不断地总结经验，逐步完善教材和教学方法，能够越来越精，也越来越好，为中俄双语实验教学提供好的参考。

（五）讨论式教学

笔者在俄罗斯远东国立大学访学期间，进入实验室，对俄罗斯基础物理实验的教学模式进行了观摩，很有体会。俄罗斯的本科生进入实验室，两个人一个题目，共用一套设备，每个实验都有很多预习问题，有的涉及实验原理，有的是公式的推导，有的则是设计实验步骤等等，稍微复杂一点的实验，实验开始前的问题就有十几个，学生能够很好地回答出问题后，老师才允许做实验。而且，整个课程进行中，老师几乎不讲原理，所有的实验工作，都是学生之间，学生与老师之间讨论得到的结果。反^我们国内目前的实验课，多数都是老师苦口婆心地讲，学生每一步都是按要求完成，很少进行深入的思考，毫不夸张地说，很多学生做完实验也不知道自己做的什么，为什么这样做，学生没有学习的主动性，也没有创造性。因此，有必要多给学生一些独立思考的机会，不动脑就不能完成实验，强迫学生思考，激发学生的创造性思维。因此，建议实验教材可以写得简单点，关键性的问题，让学生通过资料收集的方式自己查找，在进入实验室之前就已经对实验内容和实验方法有一定的认识，实验室只是提供了一个验证结果的实验环境和平台。当然，这样的教学模式也需要逐步推广，可以先小范围试行，也可以选一些实验题目作为选修课，相信这样的实验课，会让学生学到更多的知识。

四、双语教学对任课教师的要求

双语教学的教师应具备较高的语言能力，特别是语言表述能力。语言是教学过程中知识传播的载体，而语言能力对双语环境中的教师至关重要。教师俄语水平低下或表达能力有限，直接影响到教学效果的好坏和学生认知过程的顺利与否。为此，教师一方面要不断提高俄语基本功，另一方面要锤炼表述能力，以通俗易懂的语言组织课堂，传授知识，阐明观点，启发学生。实行双语教学的教师还必须理解和掌握所学学科的知识和技能、了解学科发展动向和最新研究成果、熟悉该学科和其他专业的内在联系。只有教师具备过硬的专业知识技能，才能保证学生的学习效果。最后，教师还应具有较强的逻辑思维能力。在使用俄语讲解知识的过程中，教师应对该门课程的知识、与其他科目的逻辑关系、俄语思维的逻辑性以及理论联系实践的切合点等有准确把握，这样才能与他科目教师协调一致，提高学生的整体专业素养。

因此，如果学校有条件，可以派出一部分教师到俄罗斯的相关学院进行学习和交流，既能对俄罗斯的课堂教学模式有一定的了解，还能进一步提高俄语水平。双语教学备课时间长，需要投入大量的时间和精力，因此，学校可适当制定激励政策，如双语教学工作量是正常工作量的1.5～2倍，开展双语教学的老师在职称晋升中优先考虑等。

总之，中俄学院普通物理实验开展中俄双语教学事不宜迟，相信本文提出的一些想法能够给即将开展双语教学的教师一定的帮助和启示。

参考文献：

[1]安利民.分层次、开放性、团队化的实验教学模式构建[J].黑龙江教育（高教研究与评估）， 2014，（7）.