学文网霍尔效应实验报告篇1
摘 要：在大学物理实验教学中，要设计实验教学方案，以达到实验教学效果好，实验误差小，有效地培养学生的实验综合能力以及求实的科学精神和团结协作精神的目的。
关键词：霍尔效应 磁场 教学方案 综合能力
中***分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1672-1578（2015）10-0028-01
大学物理实验是理工科学生进入大学后所开设的一门重要的基础性实验课程，其目的是使学生养成一个好的实验习惯和严谨求实的科学态度，培养学生的实验观察能力，实验操作能力，发现问题、分析问题、解决问题的能力，总结、归纳和撰写实验报告的能力，团结协作精神和创新意识等。
1 实验中学生存在的主要问题[1]
大多数学生对实验目的不明确，实验原理不清楚，实验内容和步骤不熟悉，在没有老师的指导下基本上不能***完成实验。另外，在实验中不能用所学的物理理论知识去分析观察到的实验现象和判断所测实验数据的正误，团结协作精神和动手、动脑的能力较差。撰写实验报告不规范，大部分学生的实验报告抄书，缺乏归纳、总结能力和对实验数据的处理能力等。
2 实验教学方案的设计
为了解决和克服以上存在的问题，提高实验教学的效果，设计合适的实验教学方案是非常重要的。
2.1课外引导学生预习实验
借助网络把要完成该实验必须掌握的几个关键问题上传到网络学堂。（1）霍尔效应法测螺线管磁场的原理是什么？（2）测量磁感应强度要测的关键物理量是什么？（3）采用什么方法测霍尔电压？让学生针对性的预习实验，老师在网上答疑，提高实验预习的效果。
借助网络把实验仪器的操作使用上传到网络学堂。拍摄教师介绍使用实验仪器螺线管磁场实验仪和螺线管磁场测试仪测量霍尔电压的视频并上传到网络学堂，让学生身临其境，这比起只看实验教材中的***片和文字介绍更容易让学生掌握实验仪器的使用。
借助网络把预习实验报告的样本上传到网络学堂。学生进入大学后第一次写实验预习报告，不知道怎么写。把预习实验报告的样本上传到网络学堂以供学生参考，让学生能比较规范的写出预习实验报告。
2.2考查学生预习实验的效果
在上课前首先检查学生是否按要求完成了预习报告，然后随机抽查每个小组成员对实验预习中提出的几个问题，由每小组学生共同回答，并作为预习实验成绩。这样有利于促使学生认真预习实验，提高预习实验的效果。再者，老师可根据学生回答问题的情况、针对性地对实验进行现场讲解和指导，提高实验教学效率。
2.3提高学生的学习兴趣
兴趣是最好的老师。通过介绍霍尔效应及其应用来提高学生对该实验的兴趣。
2.3.1霍尔效应及其发展
霍尔效应[2]是载流试样在与之垂直的磁场中由于载流子受洛仑兹力作用发生偏转而在垂直于试样和磁场方向的试样两个端面上产生电势差的现象。霍尔效应在不断的发展和应用，
冯・克利青在极强磁场和极低温度下发现了量子霍尔效应，它的应用大大提高了测量有关基本常数的准确性。科学家们在2010年的研究中发现了无需外磁场的量子霍尔效应（量子化反常霍尔效应），这一发现为低能量耗散的新型电子器件设计指出了一个新的发展方向。
2.3.2霍尔效应的应用[3]
利用霍尔效应原理制成的霍尔元件是一种磁电转换元件，又称霍尔传感器。霍尔传感器被用在日常生活所用的电器如洗衣机、录像机、电饭煲、电冰箱等中。同时它在工程技术和科学技术中也有着广泛的应用，如确定半导体的类型、确定载流子的浓度、测量磁场强度、测量电流强度、测量微小位移、压力传感器、车用传感器、电磁无损探伤、磁流体发电等。霍尔传感器在飞机、***舰、航天器、新***事装备及通讯中应用也相当广泛。
2.4重点讲授，指导学生做实验
用霍尔效应法测螺线管磁场是采用的间接测量法。教师重点讲授是怎样得出用霍尔效应法测螺线管磁场的原理式B=■ [4]？为什么要采用电流和磁场换向的对称测量法来测量霍尔电压[5]？教师边讲边演示电流和磁场换向的对称测量法测量霍尔电压的方法[6]。然后教师对学生进行个别指导和答疑，并对学生所测的原始数据进行检查签字。
2.5指导学生撰写规范的实验报告
实验报告是在预习报告的基础上进行补充、修改和完善。它包括实验名称、实验目的、实验原理、实验器材、实验内容和步骤、实验数据记录、实验数据的处理、实验误差讨论。把往届学生写得较好的实验报告上传到网络学堂上让学生作为参考。教师着重讲解实验数据的分析和处理，培养学生处理和分析实验数据的能力。
3 结语
总之，要提高大学物理实验教学效果，在大学物理实验教学中要采用多种教学方法和教学手段，充分发挥学生的学习主动性，培养学生的实验综合素质和能力。
参考文献：
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霍尔效应实验报告篇2
普通物理学是研究物质运动最基本最普遍的规律，其中包括机械运动、分子热运动、电磁运动、原子和原子核内的运动等等．它所研究的这些运动，普遍地存在于其他高级的、复杂的物质运动形式之中．普通物理学同时也是一门实验科学，研究物理学的方法实际上有两种，实验观察的方法和理论研究的方法，二者相辅相成，互相促进，从而推动整个物理学向前发展．因此，普通物理学所研究的规律具有极大的普遍性，可以说，物理学是除数学外一切自然科学的基础，也是当代工程技术的重大支柱．所以各工科院校，均把普通物理作为各专业的重要基础课．从学习物理学的角度来看，学生除了用抽象逻辑思维的方法进行学习外，还应该注重用实验的方法来学习物理，两者同等重要，不可偏废．当前，我们普通物理课的教学模式基本上是以教师、课堂、教材为中心，片面注重知识的传承，而忽视探求和获取知识能力的培养．2000年10月，一项改革本科工程类专业教育的国际项目CDIO（Conceive，Design，ImplementandOperate即构思、设计、实施、运作）正式启动．CDIO模式以产品、生产流程和系统从研发到运行的生命周期为载体，通过系统的产品设计培养学生专业技术知识、个人能力、职业能力和态度、团队工作和交流能力，培养在企业和社会环境下对产品系统进行构思、设计、实施、运行的能力等综合素质．普通物理作为一门理论与实验相结合的课程，完全适用于在CDIO教学模式下进行教学，使学生们通过普通物理的学习，达到上述CDIO所注重的各种能力的培养．为了使普通物理的教学真正起到培养学生CDIO所注重的能力的作用，必须对传统的教学模式进行改革，设计基于CDIO的普通物理教学模式，以学生为中心，充分调动学生的学习主动性，建立符合国际工程教育共识的课程体系．我校从2010年开始，对电子信息专业2010级的两个行***班进行CDIO教学试点，在物理教学方面将普通物理与大学物理实验整合为一门课即“大学物理及实验”，本文基于CDIO工程教育理念，对“大学物理及实验”课程的教学改革进行了以下几方面的探讨．
1传统教学中存在的问题
传统的大学物理教学是由普通物理和物理实验两门课组成，课程设计的初衷是让学生通过理论研究和实验观察的方法，抽象逻辑思维和直观的方法来学习物理，二者相辅相成，互相促进，两者同等重要，不可偏废．达到培养学生逻辑思维能力、动手能力和观察能力的目的．但现实情况是，尽管理论课与实验课的基本内容保持大体一致，但由于是两门课，同时由于实验条件的限制，理论与实验很难保持同步，往往会出现这样的情况，理论课讲的是力学内容，物理实验课上做的是光学内容，这样学生很难用学到的理论知识去指导实验以及通过实验来验证和总结物理规律．学生在理论课上还是埋头死记一些物理公式和定义，感到物理课非常抽象、枯燥、难以学懂，而在实验课上，由于对有关的物理理论大都已淡忘，有的甚至根本还没学，因此只是按照规定的操作流程记录一些数据来完成实验报告，实验过程中为什么这样做，通过实验获取什么、锻炼什么、甚至实验的目的都不是很清楚．理论与实验起不到相辅相成，互相促进的作用．
2理论与实验有机的结合
为了解决传统教学中的问题，首先我们将普通物理与物理实验整合为一门课：“大学物理及实验”，使理论教学与实验教学保持同步，教学过程中理论与实验穿***行．课堂上讲解有关实验的原理、实验的目的等，在实验中让学生体会和注意有关的实验现象说明哪些物理规律，达到培养学生观察问题、思考问题和解决问题的能力．例如，在力学中，结合物体的受力分析我们要做“用拉脱法测液体的表面张力系数”实验，首先在课堂上讲解液体的表面张力，实验的基本原理以及实验中有关圆环的受力情况，提请学生们在实验过程中，注意观察表征液体表面张力大小的物理量是如何变化的．实验过程中，会发现表征力大小的电压逐渐增加，到最大值后再减小，然后在某个值下突变．结合该实验现象，首先让学生们思考，液体的表面张力是最大值还是突变前瞬间的值，然后告诉学生对该问题现有两种解释，一是由于圆环不是水平的，造成液面部分脱落，所以应该读取最大值．另一是液面是突然破裂，由于环上的水逐渐滑落引起的力由最大值逐渐减小，然后让学生给出自己的观点，并通过实验数据和理论进行证明，将有关内容体现在实验报告中．努力做到用理论指导实验同时通过实验进一步加深对理论的理解．
3课程教学中贯穿CDIO理念
CDIO改革的三个总体目标是要把学生培养成能够掌握深厚的技术基础知识；领导新产品和新系统的开发和运行；理解技术的研究与发展对社会的重要性和战略影响．在课程教学中，结合实验让同学们把每一个实验当作CDIO的一个项目来进行学习，做到在理论课堂上完成C（conceive思考），课下完成D（design设计），在实验室完成I（implement实施）和O（Operate运行）．例如，在电磁学中结合霍尔效应我们要做“霍尔效应及霍尔元件基本参数的测量”实验，首先在理论课上讲解完霍尔效应，让学生们思考霍尔效应有什么用？如何利用霍尔效应测量有关的物理参数？布置课下作业让学生设计霍尔元件基本参数的测量装置，然后在实验室只对学生讲解各个分立仪器设备的作用，整个实验如何操作，如何进行由学生根据自己的设计去实施，整个实验运行的结果体现在实验报告中．这样通过一个具体的普物实验，让学生体会CDIO每一步所包含的内容，使学生CDIO的能力得到不断地锻炼和提高．
4课程教学中注意培养学生的团结协作能力和表达能力
CDIO教学的培养目标之一是要培养学生的团结协作能力和表达能力，教学过程中我们有意识地将一些思考题或项目以作业的形式让学生以宿舍为单位，课下进行充分的讨论和论证，然后每个宿舍推举一个同学在课堂上进行表述．例如，在电磁学中，讲解霍尔效应和电磁感应的内容后，我们布置的项目是用什么物理原理去测量磁场，并设计相应的实验装置，我们发现，学生学了有关的物理知识，如何去用，如何根据相应的物理原理设计实验装置，开始是很欠缺的，需要不断引导和反复训练．通过宿舍内同学之间的讨论，同学们思考问题的不同方式，开阔了思路，增强同学之间团结协作能力，同时也锻炼了表达能力．
5基于CDIO的教学模式改革
传统的物理课侧重培养学生掌握系统的基础知识，往往忽略了培养学生在领导新产品和新系统的开发和运行上的能力，这也是CDIO改革希望达到的目标之一．传统教学模式，重点放在被动的信息传递上，而没有放在让学生更多地从事操作、运用、分析和判断概念上．加之课程概念抽象、公式繁杂，这样的教学模式很难取得好的教学效果．传统的普通物理实验中验证性实验所占比例较大，与产品设计、企业生产等实际的工程环境几乎没有联系，这使得学生在本来最方便获取工程经验的环节反而收获甚少．此外，更重要的是没能将个人能力、职业能力、素质、团队工作和交流能力等一系列综合能力的培养融于课程中．CDIO改革的三个总体目标是把学生培养成能够掌握深厚的技术基础知识；领导新产品和新系统的开发和运行；理解技术的研究与发展对社会的重要性和战略影响．据此，“大学物理与实验”课程体系改革必须考虑一体化课程的构建．制订一体化课程计划，首先向学生阐明该学科与其他学科知识的联系，让学生认识到物理知识与其他各种学科知识是相互支持的；其次在课程学习中，将个人的交流能力以及产品、过程和系统建造能力的培养看作这个课程计划不可分割的一部分．无论理论教学还是实验教学，目的是希望学生通过该课程的学习应学到相应的知识和具备一定的应用能力．理论教学不应该是简单枯燥的“填鸭”，而应该是基于主动经验学习方法的教与学．例如“大学物理及实验”课程中关于光的波动性、光的波长、光的干涉、衍射等光的特性的学习，学生很难根据公式来深刻理解．但是如果我们采用以下过程，学生一定会有领悟．课前准备：教师提出与相应概念有关的一个典型工程案例，学生查找相关概念的资料；课上教师讲授，学生分组讨论或辩论；课后实践：也可以自己设计实验方案来验证有关概念，最后才是学生做课后计算作业．该过程就是一个主动学习的过程，让学生致力于对问题的思考和解决．这个认知的过程不仅有助于提升学生的学习能力，取得良好的学习效果，而且可以帮助学生培养批判性思维能力和养成终身学习能力．教学过程中把教学的重点放在物理原理和物理知识的应用上，简化有关物理原理和公式的推导，精心设计有关的题目或项目，充分发挥学生的创新思维，强调在实际环境中制造产品和实现设计，让学生有机会把所学到的理论知识和专业兴趣联系起来．例如让学生设计测试方案，确定匀强磁场和交变磁场的实验，该项目作为课程内实验虽有相关内容，但学生必须了解同样是测量磁场，不同性质的磁场，其测量方法是不同的，所用物理原理也不同，学生可以首先自主设计测试方案，以宿舍为单位进行交流和论证，然后到实验室进行测试，最终上交书面报告．该报告并非只是测试结果，而是完整的方案解决报告．可以选择项目成绩好的学生制作PPT进行全班的交流．逐渐培养个人工程推理和解决问题的能力、系统思维能力、创造性思维能力以及人际交流等等．
6结语
“大学物理及实验”课程教学效果对于电子信息专业学生的培养十分重要，本文基于CDIO工程教育模式，探讨了该课程教学改革的几个重要问题，希望对以后的教学实践具有一定意义．文中有不当之处恳请专家和同行指正，在今后的教学思考和实践中进一步完善．
霍尔效应实验报告篇3
【摘要】：结合不同专业的后续课程需要和专业人才培养的特点，探索不同专业的物理实验教学改革具有积极的意义。调研了电类专业课程结构特点、就业特点和社会需求。结合电类专业后续课程对物理实验内容的需求，改革了物理实验教学项目及其内容，突出了电类专业特点，并增加了包含新技术的实验内容。在电类专业的部分实验组中进行了教学尝试。教学反馈信息表明，教学改革具有良好的教学效果，能更好地奠定学生的基础，更有效地培养学生的各种能力。
关键词：物理实验；教学改革；电类专业；创新能力
物理实验教学改革的主要任务是在有限学时内提高教学效果[1]，使学生的各种能力得到最好的训练和培养。目前，由于国内大部分高校存在实验设备投入相对不足，造成大部分高校对工科所有专业开设同样的实验教学项目和内容[2]。鲜有高校针对某一类工科专业或某一专业开设特定的物理实验教学项目和内容；另外，物理实验室也存在仪器较为陈旧，实验教学内容不能与时俱进，实验教学形式较单一等现象[3-5]；除此之外，高校由专才教育向通识教育的转变，减少学生的基础课时，造成学生的基础不扎实，削弱了学生学习基础课程的兴趣。这些原因使物理实验教学难于达到较好的效果。因此，探索更有效的物理实验教学方法，对促进学生各种能力的培养具有积极的意义。为此，我们以电类专业学生为研究对象，结合电类专业后续课程的需要和对该类人才的需求，探讨了电类专业的物理实验教学改革。
1各专业特点
1.1课程结构特点
电类专业在理工科高校中占有半壁江山，是国内理工高校专业的重要组成部分。电类专业包括通信工程、电子信息工程、电子科学与技术、电气工程、微电子技术等专业。其培养目标是：主要培养从事通信工程及计算机网络系统、系统分析、系统设计、系统运行等方面的研究、制造、开发和应用，且具有扎实基础、宽广知识面的、宽口径就业的高级人才[6-7]。电类专业即与“电”相关的专业，主要课程有：电路理论系列课程，如电路分析、电子线路、电路原理、电子技术基础；通信理论系列课程，如电磁场理论、微波技术与天线、光纤通信、移动通信、计算机网络通信；自动控制系列课程，如自动控制理论、信号分析与处理；以及计算机技术等课程。这些专业课程的基础必修课程为高等数学、大学物理、大学物理实验、电工实验等。国内有不少高校对高等数学、大学物理等基础课程对后续专业课程的影响作了较深入的研究[8-10]。得到了扎实的基础课程理论对后续课程的学习具有很大的帮助。另外，基础课程的开设及内容选择对后续专业课程的学习也具有较大的影响。工科专业的课程任务较重，各学科课时也显得较为紧张，特别是目前大学教育呈现宽口径就业人才培养的情况下，表现尤为突出。因此在压缩基础课程时间的前提下，如何设置基础课程，结合各工科专业需要，选择基础课程的教学内容，提高教学效果是工科各专业教研教改的探索方向。大学物理实验作为高等理工科院校的必修基础课之一，在人才培养方面启到了非常重要的作用。但目前全国理工高校仍采用各专业统一实验教学内容的模式。这种情况严重脱离各专业发展需求和社会发展需要，没有达到与时俱进的目的。因此，结合各专业后续课程研究大学物理实验教学内容的选择对探索人才培养具有积极意义。
1.2就业方向及要求
近年来，电类行业快速发展，电类专业的毕业生如沐春风[11]，如华为、中兴、UT斯达康等知名企业给电类专业的毕业生提供了很多就业岗位，而且是诱人的高薪职位。因此，电类专业毕业生的前景较好。毕业生的就业方向分为研发职位、非研发职位以及其它职位。研发职位包括硬件工程师、通信工程师、电子工程师、电气工程师等；非研发职位包括电气运行与维护、测试工程师、技术支持等；除此之外有部分电类毕业生也走上公务员、教师、管理等岗位或继续深造。随着社会的发展，社会各岗位对电类专业毕业生的基本素质要求除了要有扎实的基础知识、宽广的知识面外，还必须具有较强的创新能力。除此之外，随着高校培养电类人才总数的增多，各类企业对该类人才需求相对减小，因此高校必须培养更具竞争力的毕业生才能更适应社会的需求。这种竞争力包括学生的创新能力。因为创新能力的培养不仅要有扎实的专业基础，而且必须有扎实的高等数学、大学物理知识和大学物理实验和电工实验技术，所以基础课程的教学必须更有效，基础课程的教学内容也必须与时俱进。各类实验对培养学生动手能力和创新能力起着关键的作用。其中物理实验是基础的基础，对学生的创新能力的培养具有不可代替的作用。因此基于教学内容分类模式研究不同专业的物理实验教学内容，对激发学生学习兴趣，扩大学生的专业基础知识面，培养学生各种能力具有重要意义。
2教学改革
目前，我国高校专业设置多样化，新专业、热门专业层出不穷[12]。受高校硬件条件和师资条件影响，针对每个专业定制特定的物理实验教学项目并不现实。因此，把同类型的专业按大类开设相应的物理实验教学项目是一种较优化的方式。所以我们以电类专业为例，针对该专业探讨物理实验教学项目与内容的改革。
2.1实验项目的改革
改革前，我校理工科专业的物理实验课时共64学时，包含绪论课学4学时，共2学分，在大一下学期和大二上学期开课。全校理工科专业的实验项目相同，也即所有理工科专业必须完成相同的20个实验项目才能取得相应的学分。改革前后的实验项目同样分为基础实验（A类）、综合性实验（B类）、设计性或探索性实验（C类）。但实验项目和内容突出“电“的特点。在保证课时不改变的前提下，拟对减少电类专业的实验项目，但深化每个实验项目的教学内容，开展探索性实验项目教学。减少实验项目的目的有二方面：一是改变以前教学中各实验项目平均用力的现象，导致每个实验内容完成并不理想；另一方面是虽然减少实验项目，但每个实验项目的内容加深，让学生能更深入地研究改革后的实验项目，从而让学生的思维能力和创新能力得到更好的培养。如表1为改革前后的实验项目及学时数。为了更好地结合后续专业课程，深化学生知识的运用能力和培养学生的创新能力，所以增加了霍尔效应的应用及基于霍尔效应的漏电开关设计的探索性实验，而且把探索性实验作为电类专业学生实验项目中的重要内容，学时共为12学时。
2.2实验项目的选择依据
实验项目和内容选择的主要依据为与电类专业后续课程相关，有利于毕业生的思维能力、创新能力、动手能力的培养，突出“电类“的特点。如示波器（包括数字示波器和模拟示波器）是电子技术、医疗检测技术中使用最广泛的测量仪器之一。它能直接测量电信号或能转化为电信号的物理量的波形。电类专业的后续课程电路分析、电子线路等课程均要用示波器检测的基本知识。学生通过该实验项目的训练，掌握示波器的基本原理，以及测量电信号和分析电信号波形的方法。电类专业毕业生走上专业对口的工作岗位仍需用到示波器检测电子设备的信号波形。因此，开设示波器的基础实验项目能起到为专业课程的学习和工作岗位奠定基础；又如巨磁阻效应在硬盘存储技术中应用非常广泛，由于巨磁阻效应的发现，改变了硬盘的读写方式，巨大地促进了硬盘的存储密度，使硬盘的存储容量以MB字节计到GB到TB字节计的飞跃发展，通过该实验，让学生了解巨磁阻效应现象及其基本原理，以及在计算机中的应用；霍尔效应传感器是一种灵敏度极高的传感器，它可直接测量磁场或磁场的变化，而且测量数据非常精确。根据磁场的变化还衍生出位置传感器等等。因此霍尔效应传感器广泛应用于各类的电子产品或其它工业，如手机、汽车等。因此增设霍尔应用的应用及基于霍尔效应的漏电开关设计的探索性实验项目，旨在深化电类专业学生对知识运用能力、思维能力，更好地培养学生的创新能力。总之，实验教学项目改革体现让学生掌握物理基础知识，培养学生各种能力的同时，让物理实验内容更好地成为专业课程的基础和学生走上工作岗位的基础。
2.3考核评价方式
考核评价是对学生学习过程和学习效果的一种总结，也是教学效果的反馈之一。因此，一个合理的考核评价方式是教学改革的成败的体现之一。改革前的考核方式采用实验报告评分制，但每个实验报告权重一致，最后得到平均值，然后再转化为“优秀”、“良好”、“中等”、“及格“、”不及格“的五级制。改革后，为了体现实验项目要求和实验内容的难易，简单将基础实验、综合实验、设计性实验分别标为A、B、C类等级，A、B、C类等级的权重分别为0.2、0.3、0.5，然后将全部实验报告分数采用A、B、C类等级的加权平均算法得到一个平均实验成绩，(1)根据公式（1）的加权平均值，将平均成绩转化为五级制等级。采用不同权重的目的不仅是为了突出实验教学改革后的重点教学内容，更重要的是突出教学内容背后创新能力和思维能力的培养。
3结束语
目前的物理实验教学模式存在二方面的不足：一方面与后续专业课程结合不紧密，另一方面存在实验项目过多，不利学生在有限时间内掌握过多的基础知识和对某一知识点的深入研究。因此，结合后续专业课程的特点和需求，探索不同专业的物理实验教学改革对人才培养具有积极的意义。我们以电类专业的物理实验教学为例，研究了电类专业物理实验教学的改革，并在部分电类专业作了尝试，取得了良好的教学效果。在保证学时不变的情况下，结合实验室已有的实验仪器和专业后续课程，并突出“电”相关实验的特点，减少实验项目，但深化每个实验项目的教学内容和深度。并增加了具有研究性的实验项目：霍尔效应及其应用及基于霍尔效应的漏电开关设计。通过探索性研究实验项目，深化学生的知识基础，激发了学生探索研究物理的积极性，同时强化了电类学生对霍尔传感器在电子技术中的应用能力，培养了学生的创新精神。因此，这种结合专业特点的基础学科教学方式能较好地激发学生对物理实验的兴趣和积极性，也能较好地培养学生的各种能力，以及促进学生掌握专业的基础知识。
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作者：陈明东 王达 黄绍江 单位：华南理工大学 物理与光电学院大学城物理实验中心
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