示波器使用教学中存在的问题分析与教法改进

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1、示波器使用教学中存在的问题分析与教法改进周党培陈业仙摘要:本文分析了《大学物理实验》示波器原理及使用教学中存在的问题，提出了示波器原理与使用教学的改进方法，根据学生的特点，以学生熟悉的例子作类比，从现象入手，讲解了示波器的原理和使用方法，引导学生由浅入深，循序渐进地掌握示波器的基本原理和操作技能，提高了教学质量。关键词:示波器物理实验信号发生器教学方法《大学物理实验》是理工科各专业一门必修基础课，旨在培养学生实验技能和用实验的手段去发现、观察、分析及研究问题的能力。该课程内容丰富，凡涉及物理学的方方面面，包括力学、热学、光学、电磁学和现代物理学的实验均可列

2、入课程的范畴，不同学校应根据自己的人才培养目标和实际需要开设不同的实验。示波器通过荧光屏直观地反映电压信号的变化过程，帮助人们对电信号进行分析和测量。实际生活中，非电信号，如温度、湿度、位移、速度、压力、声强、光强、磁场等可以通过传感器转换为电压信号，从而可以通过示波器间接观察这些信号的变化过程。因此，对于工科各专业学生，掌握示波器的原理和使用方法，是一项十分重要的技能，示波器的原理与使用成了各校必不可少的一个实验[1,3]。一、示波器使用教学存在问题分析根据教学过程中的经验，示波器的原理与使用实验是《大学物理实验》课中的一个难点。大学生实验中存在以下几个

3、方面的问题。第一，我国教育制度造成许多高中毕业生普遍具有理论知识强于动手能力的特点，分科考试以及个体差异，使得刚进入大学的工科学生知识面和实验能力的差异十分悬殊。大部分学生对电学的知识了解不多，更没有接触过示波器。第二，现实社会的变化，促使一部分学生实用主义心理越发严重，一些学生认为示波器与所学的专业没有什么关系，将来工作也可能不会用到这种仪器，因此缺乏学习的动力，有些学生更纯粹为了拿学分而被迫学习。第三，在心理角度上，即使有些学生有好奇心，有求知欲，但面对这么复杂的一个仪器，这么多的按键和旋钮，往往无从入手，不免产生畏难情绪。第四，更重要的是，传统的教学

4、方法不得要领，一般只是对示波器的各个主要开关、按键和旋钮进行一一介绍。由于仪器上开关、按键和旋钮很多，而且通常示波器还配合信号发生器一起使用，情况就更复杂了（如图1）。学生对仪器的功能非常陌生，所以一次讲解后学生根本记不住它们的功用。当屏幕上出现有时有图像、有时无图像、有时图像稳定、有时图像不稳定等情况时，初学者往往会对屏幕上的现象手足无措。究其原因是学生没有很好地理解这些开关或旋钮之间存在的关联关系，它们互相配合才能使波形正确地显示出来[2]。很多学生经过一次实验之后对示波器还是很生疏，有的甚至因此产生恐惧情绪。有的学生课堂上操作还行，但课后没有更多的接

5、触机会，日久也就忘记了。图1SS7802型示波器及SP-F05A型信号发生器二、示波器使用教学方法改进为了使学生在有限的时间里学会并巩固示波器的基本原理和使用方法，课前预习、课堂讲解和课后复习三个环节应该互相结合起来。预习时由老师把要讲解的内容列出一份简要的操作提纲，让学生根据教材上的资料事先对示波器有一个初步的认识和思考，带着问题来听课，在课堂上通过实验操作来验证自己的看法。课堂讲解时首先根据学生学习示波器的心理特点，结合各专业的特点，举一些与专业有关的应用例子，从思想上端正学生的学习态度。然后分两部分进行讲解，一是原理部分，通过学生熟悉的简单例子进行阐

6、述；二是操作部分，要把荧光屏上出现的现象与有关的键钮联系起来，让学生在实验中看到心目中期望的结果，这样才能提升他们的学习信心和热情，使学习变得有趣。对于课后复习，由于条件限制，大多数学生不可能经常实际接触示波器，我们制作了一套教学视频，详细地展示了每个操作的细节，使学生可以通过互联网进行网上复习。三个教学环节以课堂讲解的内容为中心，互相联系，互相促进。以下重点讲述课堂讲解内容与方法的改进。（一）示波器显波形的原理讲解示波器的工作原理对于大部分学生来说是陌生的，为了更好地使用示波器，必须了解示波器是如何稳定显示信号波形的。以往的做法是照书直说，结果是老师讲得

7、很辛苦，学生却无法消化理解。经过思考和课堂实践，在讲示波器原理时，主要抓住两个方面要点，用类比的方法来加以说明。1．示波管的结构。示波管主要由电子枪、偏转板和荧光屏三部分构成，如图2所示，其中电子枪与荧光屏比较容易理解，偏转板是重点讲解的对象。为了形象地说明两对偏转板上所加的信号和它们的作用，举了一个学生们在高中阶段接触过的一个演示实验，如图3所示，用沙漏作单摆运动比作加在Y轴偏转板上的电压信号，这个信号是示波器来观测的对象。由于单摆作简谐振动，按正弦规律变化，即相当于在Y轴偏转板上加上正弦波电压信号。在沙漏下面匀速抽动的一张白纸比作加在X轴偏转板上的锯齿

8、波电压信号，这样沙子落在白纸上形成的正弦曲线就如电子经过两对偏转板