大学物理实验中的创新设计方法及应用研究

联想类比设计法 是 由一个实验 的实验原理、 实验方法、 实验仪器等 ， 联想到另一个实验 的实验 原理 、 实验方法、 实验仪 器 ， 或者 由一个实验项 目 联想到另外一个类 似的实验项 目， 由此 可以产生 新 的设 想 。拓 展实 验 大多 采用这 种方 法 。 联想类 比设计 法具有以下特点 ：１ 推理性 。 （） 就是“ 由此及彼” 的思维能力 ， 它通 常表现为三种 形式 ： 一是“ 纵向推理 ” 即发现一种现象后 ， ， 立即 纵深一步 ， 探究其产生 的原 因； 二是“ 向推理” 逆 ， 即看 一到 种现象 后 ， 即想 到 它 的 反面 ； 立 三是 “ 横 向推理 ” 即发 现一 种 现象 ， 联想 到特 点 与 之 相 ， 便
创新设 计 主要方法
目前 ， 创 新 较 为一致 的看法 是 ： 新是 新 设 对 创 想（ 新概 念 ） 展 到实 际和 成功 应用 的阶段 ［ 。 发 １ ］ 通 过分 析 大学 物理 实 验 的教 学 目标 、 学 大 教 纲 资料 可知 ， 开 设 的大 学 物 理 实 验 项 目的 设 计 现
利用原 理应 用设 计 法 、 想类 比设 计 法 、 异 联 变
设计法、 组合设计法等创新设计方法 ， 将多种仪器 的工作原理进行组合、 变异 ， 通过联想类 比设计 出
新 的仪器 。
组合设计法就是将现有技术 、 原理 、 方法、 仪 器等按一定的科学规律和实验方法有效的组合在 起， 使之产生新的实验效果 。组合设计法是实
概括 整理 ， 形成 科学 的思想 和方 法 。
１２ 联想 类 比设计 法 ．
化工程意识和创新意识 ， 进行工程基本训练 ， 提高
工程实践能力和创新能力 的重要阶段 。通过 大学 物理实验 ， 可以培养学生树立正确的设计思想 ， 掌 握现代设计方法 ， 提升运用所学基本知识和基本 理论分析、 解决实际问题 的能力 ， 提高创造能力 ， 增 强创 新设 计 水 平 。总 之 ， 学 物 理 实 验 是 对 工 大 程类学生综合运用能力 的全面、 系统的训练。
打下 良好基 础 。
关
键
词： 大学 物理实验 ； 创新设 计 ； 创新 能力
文献标 志码 ： Ａ
中图分类 号 ： ４ ． ２ Ｇ６ ２ ４ ３
大学物理实验是对 大学生进行科学教育 ， 强
实验原理中涉及 的理论知识和实验 的设计思想 ，
通过巧妙整合 ， 形成新 的成果 ； 二是“ 思维统摄能 力” 即在分析原理使 用条件的基础上 ， ， 与相关实 验理论相结合 ， 形成新 的概念 ； 三是“ 辨证分析能 力” 它是一种综合性思维能力 ， ， 即把大量 的实验 现象 、 实验方法和实验数据进行综合 、 分析 ， 以 加
原理应用设计法的主要 内容是在理解所做实 验项 目的实验原理 的基础上 ， 分析其原理使用 的 条件 、 实验 的设计思想等特点， 出新颖 的、 提 与实 践相结合 的设计方案。此法可以用于拓展实验和 科技小制作 。 要成 功 地进 行 原 理 应 用 创 新 设 计 ， 须 具 备 必 三种能力： 一是“ 综合应用能力” 即善于综合应用 ，
似、 相关 的 事 物 。例 如 ， 电位 差 计 测 电动 势 实 用
主要 从原理创新 ， 方法 创新、 仪器创 新等方 面人 手， 其设计方法可 以归纳为 ： 原理应用设计 法、 联 想类 比设计法 、 改进设计法、 变异设计法 、 组合设
计法等。
１ １ 原 理应 用 设计 法 ．
一
（） １ 机械高精度长度测量仪的开发
《 长度 的测 量 》 大学 物理 实验 教学 中最 基础 的
１ ３ 改进 设计 法 ．
为消除原有方案的缺点或者为满足新的工作
大学物理实验 中的创新设 计方 法及应用研究
要求 ， 在原 有设计方案基础上 ， 从仪器设备 的结 构、 原理、 性能等方面进行一定改进 ， 设计新设 备 以适应实验 的需求 ， 提高实验的效果 。改进设 计 相对难度较小 ， 只是 在原有设计方案的基 础上进 行改进创新 ， Hale Waihona Puke Baidu微进行 改进 、 提高 ， 同时避免和原 设计雷同即可。改进设计相对 比较容易产生 出新
方案。 改进 设计 法 主 要 分 为两 类 ： 一是 仪 器 设 备 的 改进 ， 是实 验方 法 的改进 ， 括实验 条 件 和实验 二 包
环境 。 １４ 组 合设 计法 ．
２ 应用实例
通过大学物理实验教学， 利用创新设计方法 ， 实验任课教师和学生 以取得了一定 的成绩 ， 现举 例说 明。 ２ １ 科 技小 制作 ．
收稿 日期 ： ０ ０１ —３ ２ １－２１
验， 根据电流一定时 ， 电压 与电阻成 正比， 以联 可 想 到用 电位 差计 测 电 阻 。 （） 似 性 。即 发 现 几 ２相
种 实验 方法 、 验思 想 、 实 实验 原理 服从 的规 律具 有 相 似性 ， 想到 它们 之 间 的联 系 ， 便 设计 出新 的实 验 方案。
第２卷 ４
第４ 期
大
学
物
理
实
验
Ｖｏ ． ４ ＮＯ ４ １２ ． Ａｕ ． ０１ ｇ２ １
２ １ 年 ８月 ０１
ＰＨＹＳ ＣＡＬ Ｉ ＥＸＰＥＲＩ ＥＮＴ Ｍ ０Ｆ ＣＯＬ ＬＥＧＥ
文 章 编 号 ：０ ７２ ３ （０ １０ —０ ３０ １ ０ —９ ４ ２ １ ） ４０ ９—４
大 学 物 理 实 验 中 的 创 新 设 计 方 法 及 应 用 研 究
张俊 玲
（ 中国人 民武装警察部 队学 院， 河北 廊坊 ０５０） ６ ０ ０
摘
要： 大学 物理实验运用 原理应用设 计法 、 联想类 比设计 法 、 设计法 、 改进 变异设 计法 、 组合设 计
法等创新设计 方法 。掌握这些方 法可以提升大学生 的创新设计 能力 ， 为后 续课 程 的学 习和 将来 的工作