“DIY電磁混合懸浮實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

(哈爾濱工業(yè)大學(xué) 應(yīng)用物理專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心)

“DIY電磁混合懸浮實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

(哈爾濱工業(yè)大學(xué) 應(yīng)用物理專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心)

1 主要內(nèi)容

本實(shí)驗(yàn)是為大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程開出的選作實(shí)驗(yàn)課，通過設(shè)定項(xiàng)目學(xué)習(xí)任務(wù)——自制電磁混合磁懸浮實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的方式，要求每組2位同學(xué)在規(guī)定的時間內(nèi)(6學(xué)時)通過通力合作，從系統(tǒng)分析、電路設(shè)計(jì)、電路板焊接、分系統(tǒng)測試、系統(tǒng)總裝、總體調(diào)試等過程，自己動手達(dá)到學(xué)習(xí)的目標(biāo)——電磁混合磁懸浮系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的正常運(yùn)行. 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括多諧振蕩器、脈寬調(diào)制器、H橋驅(qū)動器、霍爾傳感器和懸浮物體及電源，系統(tǒng)工作原理和系統(tǒng)電路分別如圖1和圖2所示.

圖1 電磁混合磁懸浮實(shí)驗(yàn)的工作框圖

圖2 DIY電磁混合懸浮實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)電路圖

實(shí)驗(yàn)任務(wù)：了解磁懸浮實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的工作原理和系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)；自己動手，焊接非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器和脈寬調(diào)制器電路板；調(diào)整和測試各電路板的參量及波形；在面包板上按線路圖連接各電路部分，調(diào)節(jié)電路參量，穩(wěn)定懸浮起物體.

2 創(chuàng)新點(diǎn)

通過引入DIY實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生可深度參與到實(shí)驗(yàn)中，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)制作、分系統(tǒng)調(diào)試、系統(tǒng)總裝等實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生會遇到問題、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，這樣的實(shí)驗(yàn)過程更接近科學(xué)實(shí)驗(yàn)探索的過程，這樣的教學(xué)過程對學(xué)生能力的提高和科學(xué)素養(yǎng)的形成具有重要作用. 另外通過實(shí)驗(yàn)過程的磨練，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣得到了激發(fā)，同時也能體驗(yàn)到成功的快樂.

3 主要成效

在DIY研究性課題實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中，要突出以“學(xué)生為主、教師為輔”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，該教學(xué)模式實(shí)際上對教師和學(xué)生都提出了更高要求. 實(shí)驗(yàn)教學(xué)以學(xué)生為主體現(xiàn)在：

1)面對全新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生要通過查閱資料、合作研討，親自動手實(shí)驗(yàn)，在較短的時間內(nèi)學(xué)會并掌握所需知識.

2)增強(qiáng)“學(xué)生為主、教師為輔”的主人翁意識，提高了學(xué)生自主思考和自主解決問題的能力. 學(xué)生充分利用自己掌握的知識，依靠自己的能力完成實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和制作，處理實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的各種問題，激發(fā)了學(xué)生的興趣.

3)提供自主實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生充分體會理解“知易行難”的道理，培養(yǎng)學(xué)生的耐心和毅力.

4)學(xué)生體會到團(tuán)隊(duì)合作的重要性，提高團(tuán)隊(duì)配合的能力. 安排2人1組共同完成實(shí)驗(yàn),需要同組人協(xié)調(diào)一致，共同研究、交流并且完成本次實(shí)驗(yàn).

(執(zhí)筆：趙海發(fā))

[責(zé)任編輯：任德香]

(待續(xù))