基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與專題研究實(shí)驗(yàn)的互動教學(xué)設(shè)計(jì)及應(yīng)用
——以液氮比汽化熱測量實(shí)驗(yàn)為例

王 瑗， 潘 葳， 黃學(xué)東， 余建波

（上海交通大學(xué)a.物理與天文學(xué)院物理教學(xué)研究中心，物理國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心；b.教務(wù)處，上海200240）

0 引 言

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是高校理工科專業(yè)學(xué)生必修的一門重要的公共基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課。物理實(shí)驗(yàn)中心是國家級教學(xué)示范中心，全年承擔(dān)著學(xué)校多個獨(dú)立教學(xué)單位開設(shè)的不同要求的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課教學(xué)內(nèi)容，在面上開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課中，對全校工科、醫(yī)學(xué)院、密西根聯(lián)合學(xué)院、莫斯科航空班等教學(xué)單位完成一個實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的課堂教學(xué)時間安排基本為3或4個學(xué)時，對物理系、致遠(yuǎn)學(xué)院等完成一個實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的課堂教學(xué)時間安排基本為6個學(xué)時。學(xué)校運(yùn)行了10年的致遠(yuǎn)榮譽(yù)計(jì)劃和開始了1年多的強(qiáng)基計(jì)劃把在本科教學(xué)中培養(yǎng)應(yīng)對未來需求的多學(xué)科交叉的復(fù)合型創(chuàng)新人才作為了根本任務(wù)，著重研究、實(shí)踐著為本科生提供強(qiáng)基礎(chǔ)、重交叉、研究式學(xué)習(xí)的多種特色課程體系［1-2］。

物理實(shí)驗(yàn)中心是學(xué)校本科教學(xué)的一個重要的基礎(chǔ)教學(xué)平臺，始終緊跟學(xué)校的發(fā)展步伐，積極研究、探索、引進(jìn)多種先進(jìn)的教學(xué)理念和教學(xué)方法，力圖在傳授知識的過程中進(jìn)一步加強(qiáng)對每個學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題以及創(chuàng)造性思維等綜合性學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)［3-4］?！皽y量液氮比汽化熱實(shí)驗(yàn)”是一個很有代表性的大學(xué)物理熱學(xué)實(shí)驗(yàn)。液化氮?dú)猓ê喎Q液氮）的沸點(diǎn)約-196℃（77.3 K），在壓強(qiáng)一定并保持溫度不變時，單位質(zhì)量的液氮轉(zhuǎn)化為氣體所需吸收的熱量稱為它的比汽化熱L［5-7］，它是目前應(yīng)用非常廣泛的一種制冷劑，在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中開設(shè)測量液氮比汽化熱的實(shí)驗(yàn)具有非常重要的實(shí)際意義。

傳統(tǒng)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是將室溫下一定質(zhì)量的紫銅樣品塊作為熱源投入到液氮測量桶中，通過計(jì)算機(jī)實(shí)時采集在它放熱過程中造成液氮快速汽化時產(chǎn)生的質(zhì)量快速變化的數(shù)據(jù)曲線［8］，由此計(jì)算出液氮的比汽化熱L。

液氮實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象和操作過程非常生動有趣，選課的學(xué)生很多，但很多學(xué)生做完實(shí)驗(yàn)一段時間后腦中只留下液氮汽化時霧氣騰騰的情景，回想不出這實(shí)驗(yàn)究竟在干什么。究其原因是學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中只是根據(jù)講義的內(nèi)容在課堂上機(jī)械地執(zhí)行完每個步驟，測出數(shù)據(jù)，經(jīng)老師檢查無誤后就可以回去寫報告上交了，的確很難收到好的教學(xué)效果，這也迫使應(yīng)該盡快改進(jìn)現(xiàn)有教學(xué)方法，研究采用新的、合適的教學(xué)方法。國內(nèi)一些高校的物理實(shí)驗(yàn)室也在研究對該實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方法進(jìn)行改進(jìn)［9］。分析了這幾年國內(nèi)高校各專業(yè)本科教學(xué)改革中應(yīng)用比較多的各種教學(xué)改革方法，認(rèn)為目前討論比較多的研究型教學(xué)方法是一種很好的教學(xué)方法［10-13］，尤其是專題研究型教學(xué)方法［14］，很適合引入到本科實(shí)驗(yàn)課教學(xué)改革中來，各學(xué)校對這種教學(xué)方法的理解和進(jìn)行的具體教學(xué)實(shí)踐過程雖然各有不同，但都有的共識是：專題研究教學(xué)方法就是針對教學(xué)過程中存在的一些突出需要解決的問題，運(yùn)用科學(xué)方法，有目的、有計(jì)劃地去探索教學(xué)規(guī)律的研究活動，其根本目的是為了深化教學(xué)改革，提高教學(xué)質(zhì)量。

在具體的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中引進(jìn)專題研究教學(xué)方法的前提必須是學(xué)生已經(jīng)清楚知道該實(shí)驗(yàn)原來的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖鞘裁?、基本原理是什么、儀器怎么使用、數(shù)據(jù)如何處理等等，并在實(shí)驗(yàn)學(xué)時數(shù)夠多的條件下才能將專題研究教學(xué)方法引進(jìn)課堂教學(xué)中來。為此，設(shè)計(jì)將基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與專題研究實(shí)驗(yàn)有機(jī)組合互動教學(xué)的方法，在交大致遠(yuǎn)學(xué)院的物理實(shí)驗(yàn)課“測量液氮比汽化熱實(shí)驗(yàn)”中進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用，得到了學(xué)校和實(shí)驗(yàn)中心在人力、財力、設(shè)備等方面的大力支持，也收到比較好的教學(xué)效果。

致遠(yuǎn)學(xué)院完成每個物理實(shí)驗(yàn)是6個學(xué)時，分兩次課來上。第1次課3個學(xué)時，要求學(xué)生學(xué)習(xí)、掌握基本實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)方法，完成數(shù)據(jù)采集測量軟件的編寫，在這個過程中教師引導(dǎo)學(xué)生邊做邊觀察，學(xué)生因此發(fā)現(xiàn)了很多對實(shí)驗(yàn)有影響的問題，希望學(xué)生發(fā)揮他們的聰明才智，對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究、改進(jìn)。但有限的實(shí)驗(yàn)課時間里學(xué)生只能研究、解決一些對實(shí)驗(yàn)影響、干擾比較大的問題，教師就引導(dǎo)學(xué)生將問題歸成了幾大類，如：對質(zhì)量的快速準(zhǔn)確測量［15］；對液氮測量桶使用的材料、形狀及液氮裝入量的選擇；向液氮中投放熱量的樣品的材料、形狀的選擇；數(shù)據(jù)采集軟件的編程等，在每類問題中又可再進(jìn)行細(xì)分。第1次課后學(xué)生自己選擇專題進(jìn)行研究，實(shí)驗(yàn)室提供各種條件配合學(xué)生研制新裝置、設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)方案。第2次實(shí)驗(yàn)課也是3個學(xué)時，由于學(xué)生對基本實(shí)驗(yàn)原理、要求、實(shí)驗(yàn)儀器都很熟悉了，直接啟用自己改進(jìn)后的方案來重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，對自己的設(shè)計(jì)進(jìn)行求證。無論實(shí)驗(yàn)結(jié)果如何，這是學(xué)生自己在主動學(xué)習(xí)、研究，這是一種快樂的學(xué)習(xí)過程。它讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)、研究、改進(jìn)、再實(shí)驗(yàn)的過程中真正地學(xué)到知識，這是最希望達(dá)到的教學(xué)目的。

本文以對液氮測量桶的內(nèi)膽的改進(jìn)這個專題為例，將基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與專題研究實(shí)驗(yàn)在“測量液氮比汽化熱實(shí)驗(yàn)”教學(xué)中有機(jī)組合互動的設(shè)計(jì)、開展過程做一下介紹。

1 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和方法

目前在學(xué)校開設(shè)的該實(shí)驗(yàn)中，要求學(xué)生用3種方法計(jì)算L：①用焓差計(jì)算；②用比熱容計(jì)算；③用德拜的固體比熱容模型計(jì)算。本文的計(jì)算分析以用比熱容計(jì)算方法為例。

圖1所示為實(shí)驗(yàn)室測量現(xiàn)場裝置圖，圖2所示為實(shí)驗(yàn)裝置基本框圖，實(shí)驗(yàn)過程中計(jì)算機(jī)通過數(shù)據(jù)采集卡和學(xué)生自己編程的相關(guān)數(shù)據(jù)采集軟件同步實(shí)時記錄著重力傳感器傳來的相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)信息。

圖1 實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場測量裝置圖

圖2 實(shí)驗(yàn)裝置基本框圖

實(shí)驗(yàn)過程為：①實(shí)驗(yàn)開始要先前對重力傳感器用標(biāo)準(zhǔn)砝碼進(jìn)行定標(biāo)，求出該傳感器線性輸出的靈敏度K［13］，目前實(shí)驗(yàn)室儀器配置比較合理，定標(biāo)結(jié)果顯示在本實(shí)驗(yàn)稱重范圍內(nèi)所選用的傳感器的稱重質(zhì)量與輸出電壓間的線性關(guān)系非常好［15］，因此在公式推導(dǎo)中將質(zhì)量與相應(yīng)的電壓信號可以直接進(jìn)行轉(zhuǎn)換；②測量作為熱源的紫銅樣品塊質(zhì)量，數(shù)據(jù)采集示意曲線如圖3所示；③測量裝有液氮的測量桶在放入銅塊前后質(zhì)量變化情況，數(shù)據(jù)采集示意曲線如圖4所示。當(dāng)液氮裝入測量桶后逐漸平靜時（圖4中ab段）將銅塊輕輕放入液氮中，計(jì)算機(jī)實(shí)時采集出液氮開始劇烈汽化（圖4中bc段）直至液氮再次平靜下來（圖4中cd段）這個過程液氮質(zhì)量變化的數(shù)據(jù)曲線；④實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，在圖4中過線段bc的中點(diǎn)e作時間軸的垂線，與ab的延長線和dc的延長線分別交于f點(diǎn)和g點(diǎn)，為后期進(jìn)行數(shù)據(jù)處理使用［15］。

圖3 計(jì)算機(jī)采集銅塊質(zhì)量示意圖

圖4 計(jì)算機(jī)采集液氮汽化質(zhì)量變化示意圖

實(shí)驗(yàn)過程所用液氮的比汽化熱計(jì)算公式如下［7］：

式中：ΔQ為銅塊進(jìn)入液氮后（bc段）放出的熱量，Δm（N2）為快速汽化的液氮的質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)中室溫（RT）是13℃（286 K），計(jì)算公式推導(dǎo)參見文獻(xiàn)［15］。

在實(shí)驗(yàn)過程中計(jì)算機(jī)實(shí)際采集到的是重力傳感器的輸出電壓U隨時間t的變化關(guān)系曲線，采集到的銅塊質(zhì)量為m（Cu），圖3中B、C兩點(diǎn)對應(yīng)的電壓分別為UB和UC，它們的關(guān)系式為：

因?yàn)閷?shí)驗(yàn)過程中（圖4中abcd段）始終有汽化到空氣中的液氮質(zhì)量的損失，式（4）中的Δm（N2）是僅考慮銅塊進(jìn)入液氮后釋放熱量引起的液氮質(zhì)量變化量

式中，Uf和Ug分別為圖4中f、g兩點(diǎn)對應(yīng)的電壓值。

將式（2）～（4）代入式（1）得：

將實(shí)驗(yàn)中測得的UB，UC，Uf和Ug的數(shù)值代入式（5），即可求出液氮的比汽化熱L值。

2 引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)行專題研究

通過對前面基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的學(xué)習(xí)與實(shí)踐，學(xué)生理解了實(shí)驗(yàn)原理，熟悉了測量儀器的使用，學(xué)會了數(shù)據(jù)采集與處理方法，此時教師及時引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)過程再次進(jìn)行回顧、分析，尋找出那些對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有明顯影響的、突出的、需要解決的問題，讓學(xué)生選出一個自己感興趣、短時間內(nèi)有能力進(jìn)行研究、改進(jìn)、重新設(shè)計(jì)的問題進(jìn)行專題研究。

本文以對實(shí)驗(yàn)中使用的液氮測量桶的內(nèi)膽材料所進(jìn)行的專題研究、選材、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)為例，進(jìn)行介紹。如圖1中所示，實(shí)驗(yàn)中使用的重力傳感器稱重范圍是0～300 g，測量精度0.1 g，上面放置的液氮測量桶是我們自己用泡沫材料設(shè)計(jì)制作的，優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量輕、保溫隔熱好、容量大，對裝入其中的液氮能及時反應(yīng)其輕微的質(zhì)量變化，其中盛裝液氮的內(nèi)腔是個頂端敞開的直徑約0.05 m、深0.13 m的空心圓柱體，圖2中h1是桶內(nèi)液氮深度，h2是桶內(nèi)液氮上表面到桶口的高度。為防止液氮從測量桶的泡沫縫隙向外滲漏，在桶內(nèi)襯入了加厚的保鮮袋，將倒入的液氮與泡沫內(nèi)壁實(shí)現(xiàn)了隔離。

最直接的辦法是引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以圖3和圖4的示意曲線為例，從中看出：在測量銅塊質(zhì)量的過程中，由于銅塊質(zhì)量是不變的，重力傳感器稱量又非常穩(wěn)定，因此圖3中AB段和CD段是水平的；圖4中的ab段和cd段分別是裝有液氮的測量桶在放置銅塊前后在重力傳感器上處于相對平靜的兩段，發(fā)現(xiàn)這兩條線不是水平的直線，是隨時間增加而慢慢向下傾斜的，同學(xué)們知道傾斜的原因是桶中裝入液氮后，由于測量桶上面是開口的，液氮始終在不停地吸收空氣中的熱量轉(zhuǎn)化為氮?dú)庠斐傻摹，F(xiàn)場對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果與文獻(xiàn)［16］給出的液氮比汽化熱L的參考1.98×105J/kg總是有一定的明顯偏差。其誤差主要原因之一是與使用的液氮測量桶有關(guān)。

學(xué)生就對液氮測量桶進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)存在以下一些主要的問題：

（1）實(shí)驗(yàn)前液氮測量桶中內(nèi)襯的保鮮袋雖已盡可能裝的與內(nèi)壁靠緊，但它無法與桶內(nèi)壁緊密貼合在一起，存在不少空氣泡間隙，實(shí)驗(yàn)過程中不僅影響液氮急劇汽化時產(chǎn)生的振動向容器壁表面的全面?zhèn)鬟f，還會使冷凝水存在空氣泡間隙中無法散發(fā)，直接影響了對液氮質(zhì)量的測量；

（2）實(shí)驗(yàn)前檢查過保鮮袋是不滲漏的，但在實(shí)驗(yàn)完成后發(fā)現(xiàn)有個別保鮮袋還是會出現(xiàn)一點(diǎn)點(diǎn)破損，原因可能是原來柔軟的保鮮袋接觸液氮后立即變的很硬，個別地方不牢就易破，或者是保鮮袋在桶內(nèi)有不平的堆積，被實(shí)驗(yàn)中落入的銅塊觸碰造成破損，這樣也會影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確測量；

（3）同一個實(shí)驗(yàn)臺，保鮮袋裝入的帖合程度不同時，測量的數(shù)據(jù)結(jié)果有所不同。

在發(fā)現(xiàn)了問題、又進(jìn)行了分析的基礎(chǔ)上，就把實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的其他測量桶和正在設(shè)計(jì)的新測量桶都介紹給學(xué)生看，他們可以基于這些進(jìn)行研究，也可以發(fā)揮他們的聰明才智，開動腦筋自己進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，需要的材料實(shí)驗(yàn)室配合購買，希望在下次的實(shí)驗(yàn)課上學(xué)生帶著自己改進(jìn)后的方案、裝置來重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，讓實(shí)驗(yàn)效果更好、更完善。

3 制定新的方案重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

學(xué)生動腦筋構(gòu)思、設(shè)計(jì)了不少新穎的方案改進(jìn)液氮測量桶，有用兩個直徑不同的塑料瓶套封在一起做成全透明的測量桶的、有想用3D打印的、有改進(jìn)泡沫桶內(nèi)壁材料的等。本文就以對基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中使用的泡沫桶的內(nèi)壁材料進(jìn)行新改進(jìn)、新制作和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證為例進(jìn)行介紹。

從上面分析可以看出原有用泡沫材料制作的測量桶的優(yōu)點(diǎn)很明顯，解決存在問題的關(guān)鍵是找到合適的材料替換里面的保鮮袋。學(xué)生們經(jīng)過反復(fù)試制，決定用以下幾種方式制作，然后經(jīng)實(shí)驗(yàn)比較確定出最佳方案。

（1）用薄塑料瓶做內(nèi)膽。將一個與泡沫桶內(nèi)經(jīng)相同、高度比泡沫桶內(nèi)腔高出1 cm的圓柱形平底薄塑料瓶緊密地插入泡沫桶中做內(nèi)膽，上面開口處用膠將塑料瓶與泡沫桶密封好。

（2）給泡沫桶的內(nèi)壁刷上膠做內(nèi)膜，將液氮與泡沫隔離。試制中發(fā)現(xiàn)有些油溶性的膠會與泡沫材料起反應(yīng)、溶解泡沫材料，不能使用。最后選了用常用的白乳膠、丙烯酸乳膠做成了兩種不同內(nèi)膜涂層材料的測量桶。

第2次實(shí)驗(yàn)課，學(xué)生帶著研制的新裝置進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，再次對液氮比汽化熱L進(jìn)行測量，并對自己的設(shè)計(jì)進(jìn)行檢驗(yàn)。

在同一個實(shí)驗(yàn)臺上用圖5中所示的4個測量桶依次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。首先用標(biāo)準(zhǔn)砝碼對重力傳感器進(jìn)行定標(biāo)，數(shù)據(jù)采集曲線如圖6所示；再測量本次實(shí)驗(yàn)用的紫銅樣品塊的質(zhì)量，采集到的數(shù)據(jù)曲線如圖7所示；然后開始用圖5中所示的4個測量桶依次進(jìn)行測量，所用紫銅塊相同。經(jīng)過前期的研究［17］發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)時桶內(nèi)裝的液氮液面高度h1居于桶的中間高度區(qū)域時測量L值效果最好，桶內(nèi)深0.13 m，由于桶內(nèi)液氮表面一直與空氣接觸處于汽化狀態(tài)，雖然桶的內(nèi)壁都貼有精度為毫米的刻度尺，但也很難做到對液面高度進(jìn)行精準(zhǔn)讀數(shù)，就在中間區(qū)域?qū)γ總€桶選三個h1值：0.05 m、0.06 m和0.07 m進(jìn)行了測量。4個桶采集現(xiàn)場得到的數(shù)據(jù)曲線舉例如圖8～11所示。

圖5 實(shí)驗(yàn)使用的不同材質(zhì)內(nèi)膽液氮測量桶

圖6 對重力傳感器定標(biāo)

圖7 紫銅樣品塊的質(zhì)量

圖8 保鮮袋內(nèi)膽桶數(shù)據(jù)采集

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

數(shù)據(jù)用Origin軟件進(jìn)行分析，圖12和圖13是將圖6中測量的紫銅塊放入液氮測量桶前后計(jì)算機(jī)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合、分析的例圖。

圖12 紫銅塊質(zhì)量數(shù)據(jù)線性擬合分析圖

圖13 銅塊進(jìn)入液氮前后數(shù)據(jù)線性擬合圖

圖9 塑料瓶內(nèi)膽桶數(shù)據(jù)采集

圖10 白乳膠內(nèi)壁桶數(shù)據(jù)采集

圖11 丙烯乳酸膠內(nèi)壁桶數(shù)據(jù)采集

以此類推，對圖8～11進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，結(jié)果代入式（5）中，計(jì)算得出表1所示不同材質(zhì)內(nèi)膽測量桶所測液氮的比汽化熱L值。

表1 4個不同材質(zhì)內(nèi)膽測量桶液氮比汽化熱的測量值

總體來看：

（1）新制作的2號、3號、4號桶在裝入液氮后內(nèi)壁沒有出現(xiàn)剝落。在多次實(shí)驗(yàn)的過程中都沒有出現(xiàn)液氮滲漏現(xiàn)象，說明選用的這些內(nèi)壁材料是可行的。

（2）觀察發(fā)現(xiàn)新制作的2號、3號、4號桶實(shí)驗(yàn)前后液氮損失都比原來1號桶少得多，比原來要節(jié)省很多液氮。

（3）將表1的數(shù)據(jù)與L的參考值198 kJ進(jìn)行比較可以看出，用2號桶、3號桶、4號桶測量的L值都好于原來實(shí)驗(yàn)室的1號桶的測量值，其中2號塑料瓶內(nèi)壁桶更好些。

（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后再仔細(xì)查看桶的內(nèi)壁，發(fā)現(xiàn)4號桶的內(nèi)壁出現(xiàn)1～2條極細(xì)的裂紋，說明用塑料桶和白乳膠材料做內(nèi)壁膜比用丙烯酸乳膠做內(nèi)壁膜性能更好些。

（5）2號桶還有個很大的優(yōu)點(diǎn)：如果在實(shí)驗(yàn)中使用加熱的高溫電阻作為熱量樣品投放到液氮測量桶中，當(dāng)碰到桶壁時1號、3號、4號桶都會被燙壞，但2號塑料瓶的內(nèi)壁沒問題。

結(jié)果顯示用塑料瓶做內(nèi)壁的液氮測量桶效果更好些。

通過上面的多次實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)結(jié)果的分析比對，使學(xué)生對“測量液氮比汽化熱”的實(shí)驗(yàn)有了深刻的印象，還學(xué)會了用實(shí)驗(yàn)的方法分析、選擇合適的液氮測量桶，減小實(shí)驗(yàn)誤差。

5 結(jié) 語

原本的大學(xué)物理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)“液氮比汽化熱測量實(shí)驗(yàn)”習(xí)慣上以教師講授后學(xué)生按講義中規(guī)定的操作步驟進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)，但專題研究型教學(xué)方法的引入改變了這種僵化的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)和學(xué)習(xí)氣氛，它使教學(xué)與科學(xué)研究很好地結(jié)合了起來。

在扎實(shí)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)中，教師開始引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)、研究、解決影響實(shí)驗(yàn)的一些關(guān)鍵問題，實(shí)驗(yàn)明顯感受到學(xué)生用自己新設(shè)計(jì)的裝置和實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的成功所帶給他們的開心和喜悅，對學(xué)生思維能力、創(chuàng)新能力、動手能力、解決問題的實(shí)際能力和實(shí)事求是的工作態(tài)度得到很好的培養(yǎng)和鍛煉，既拓展了教學(xué)內(nèi)容、活躍了教學(xué)氣氛，也收到了良好的教學(xué)效果。因此在基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入專題研究實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方法是值得肯定和推廣的。