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我的實(shí)習(xí)的項(xiàng)目是哈爾濱工業(yè)大學(xué)和國(guó)際大學(xué)生實(shí)習(xí)交流組織(IAESTE)支持的,實(shí)習(xí)地點(diǎn)是德國(guó)耶拿的奧托·肖特玻璃化學(xué)研究所,部分經(jīng)費(fèi)由德國(guó)學(xué)術(shù)交流服務(wù)組織(DAAD)和耶拿大學(xué)提供。在兩個(gè)月的實(shí)習(xí)時(shí)間里,我的工作是協(xié)助博士生HenningSchirmer使用電化學(xué)方法對(duì)特殊玻璃進(jìn)行研究。同期也參觀了肖特玻璃制品廠,和分布在德國(guó)各地的若干科學(xué)博物館。
一.工作與科研
6月底抵達(dá)耶拿奧托·肖特玻璃化學(xué)研究所報(bào)到,立刻見(jiàn)到了研究所負(fù)責(zé)人ChristianRuessel教授,他了解了我的基本情況之后,詢問(wèn)我有什么樣的研究興趣,據(jù)此安排我的工作。由于專業(yè)上有差別,以及對(duì)新環(huán)境不了解,我并不清楚該選擇什么樣的課題,只是說(shuō)對(duì)光學(xué)玻璃和計(jì)算機(jī)輔助研究?jī)煞矫娓信d趣。之后,我和另外兩名國(guó)際實(shí)習(xí)生一起參觀了研究所。
研究所建立在綠樹成蔭的小山坡上,環(huán)境非常優(yōu)美。建筑包括一座3層主樓,一座專門燒制玻璃的尖頂房屋和若干間儲(chǔ)藏化學(xué)藥品的平房。主樓雖然是100前的建筑,但是內(nèi)部的實(shí)驗(yàn)室和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)都很現(xiàn)代化。沿著走廊和樓梯陳列著很多礦石、玻璃和陶瓷樣品,和若干成果的介紹,體現(xiàn)了悠久的科研傳統(tǒng)。
在我第二次來(lái)上班的時(shí)候,教授就把我介紹給博士生HenningSchirmer,由他作為我的實(shí)習(xí)指導(dǎo)人。Henning的博士課題是一家玻璃制品公司支持的,他當(dāng)時(shí)的工作是根據(jù)公司的要求,檢測(cè)若干工業(yè)樣品的化學(xué)組成,特別是氧化度。他的工作過(guò)程涵蓋了玻璃的配制,燒制,檢測(cè),數(shù)據(jù)擬合與分析等方面的廣泛內(nèi)容。之后的兩個(gè)月中,我作為助手,或多或少的對(duì)各個(gè)步驟有了了解。
這里實(shí)驗(yàn)室的管理是井然有序和開放的。各種儀器設(shè)備不但完備先進(jìn),并且對(duì)所有研究所內(nèi)部人員開放。如果要使用一臺(tái)儀器,只需在儀器旁邊的時(shí)間表上登記即可。像使用者很多,使用時(shí)間又很長(zhǎng)的烤爐,可以在時(shí)間表上提前寫上名字來(lái)預(yù)約。當(dāng)然,像XRD這樣的貴重儀器也是由專人負(fù)責(zé),需要申請(qǐng)使用的。每個(gè)人都有開放實(shí)驗(yàn)室,電腦室和小圖書館的鑰匙,可以自由使用。實(shí)驗(yàn)室里粘貼的告示并不是規(guī)章制度,而是方便的儀器使用說(shuō)明和重要內(nèi)容的提示。各種制度要求合理,物質(zhì)條件又很完備,所以大家都自覺(jué)地遵守規(guī)則。比如說(shuō),某些實(shí)驗(yàn)室的鑰匙可以在固定的地方找到,每個(gè)人用完歸還原處。為了防止丟失,單個(gè)的鑰匙被綁在直徑2分米的金屬環(huán)上。德國(guó)人的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度和理性思維可見(jiàn)一斑。
下面就介紹一下我的幾項(xiàng)工作:
燒制玻璃:
玻璃的成分是性能的決定因素,所以配方很重要。導(dǎo)師多次讓我配制玻璃粉,主要成分是二氧化硅,加入不等的碳酸鋰,氫氧化鋁,硫酸鈉或者硫酸鐵。首先用Exel已編好的配方文件和各組分的要求量計(jì)算出實(shí)際用量,然后清洗容器,用高壓空氣吹干,再準(zhǔn)確測(cè)稱量各組分化合物。
玻璃的燒制溫度大約是1500到1600攝氏度。研究所有多種烤爐,普通的是電爐,好一點(diǎn)的是可編程電爐,還有一臺(tái)電磁烤爐。登記一臺(tái)電爐之后,一般要2個(gè)小時(shí)達(dá)到預(yù)定溫度。之后把玻璃粉倒入鉑金小缽中,放入爐箱里放置的坩堝內(nèi)。由于玻璃粉熔融的過(guò)程中碳酸鹽和氫氧化物會(huì)分解,氣泡排出后體積變小,所以每過(guò)一段時(shí)間可以取出鉑金缽再加入一些玻璃粉。待所有玻璃粉加入之后,再加熱1個(gè)小時(shí),使大多數(shù)氣泡排出,就可以取出鉑金鉑,自然冷卻,使玻璃形成。整個(gè)過(guò)程中,由于爐溫很高,需要穿好白大褂,戴好防護(hù)面具和手套。我有一次穿了一件黑色的襯衣,一次開關(guān)爐之后,領(lǐng)口滾燙。
冷卻之后的玻璃樣品顏色各異,部分樣品出現(xiàn)結(jié)晶,形成環(huán)狀分層現(xiàn)象,也有的在冷卻過(guò)程中由于各部分冷卻速度不等而碎裂。由于我們所研究的是熔融態(tài)下的玻璃的熱力學(xué)實(shí)驗(yàn),對(duì)樣品在常溫下的表現(xiàn)并不在意。而對(duì)于研究所的其他人的樣品來(lái)說(shuō),當(dāng)玻璃冷卻以后,它所體現(xiàn)出的性狀可是非常重要的。
濟(jì)源市科學(xué)技術(shù)局制
科技計(jì)劃項(xiàng)目完成情況表項(xiàng)目名稱
項(xiàng)目編號(hào)
承擔(dān)單位
計(jì)劃類別
項(xiàng)目負(fù)責(zé)人
單位性質(zhì)
聯(lián)系電話
單位概況
地址
職工總數(shù)
技術(shù)人員
中高級(jí)技術(shù)人員
工業(yè)總產(chǎn)值
銷售收入
研發(fā)經(jīng)費(fèi)
項(xiàng)目完成基本情況
計(jì)劃完成時(shí)間
年月
實(shí)際完成時(shí)間
年月
計(jì)劃投資金額(萬(wàn)元)
實(shí)際投資金額(萬(wàn)元)
其中撥款
計(jì)劃新增產(chǎn)值
(萬(wàn)元)
實(shí)際新增產(chǎn)值
(萬(wàn)元)
計(jì)劃新增利稅
(萬(wàn)元)
實(shí)際新增利稅
(萬(wàn)元)
預(yù)計(jì)主要成果
新產(chǎn)品(項(xiàng))
實(shí)際主要成果
新產(chǎn)品(項(xiàng))
新材料(項(xiàng))
新材料(項(xiàng))
軟件(項(xiàng))
軟件(項(xiàng))
新技術(shù)新工藝(項(xiàng))
新技術(shù)新工藝(項(xiàng))
新成套設(shè)備(件)
新成套設(shè)備(件)
研究論文(篇)
研究論文(篇)
成果鑒定情況
能否鑒定
鑒定單位及日期
知識(shí)產(chǎn)權(quán)情況
是否申請(qǐng)專利
專利申請(qǐng)?zhí)?/p>
授權(quán)公告號(hào)
其他說(shuō)明事項(xiàng)
項(xiàng)目技術(shù)水平及推廣前景
評(píng)審指標(biāo)
A—分值
B—分值
C—分值
目標(biāo)任務(wù)完成情況
按期保質(zhì)12
基本完成6
完成一般1
技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)標(biāo)情況
達(dá)標(biāo)12
基本達(dá)標(biāo)6
勉強(qiáng)達(dá)標(biāo)1
市場(chǎng)前景及工程化,產(chǎn)業(yè)化前景
很好6
較好3
一般1
關(guān)鍵技術(shù)突破程度
重大8
較大4
一般0
取得科技成果的重要程度
重大6
較大3
普通0
技術(shù)先進(jìn)性
先進(jìn)5
較先進(jìn)2
不先進(jìn)0
科研設(shè)備條件改善程度
高6
較高3
一般1
研究開發(fā)經(jīng)費(fèi)匹配與執(zhí)行情況
好6
較好2
一般1
成果轉(zhuǎn)化效果
顯著8
較顯著4
一般1
產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合(攻關(guān))緊密程度
高6
較高3
一般1
對(duì)行業(yè)科技進(jìn)步的貢獻(xiàn)
大5
較大3
一般1
增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)能力程度
高6
較高3
一般1
項(xiàng)目產(chǎn)品(服務(wù))的商品化,產(chǎn)業(yè)化程度
高6
較高3
一般1
經(jīng)濟(jì),社會(huì)或環(huán)境效益
好8
較好5
一般0
合計(jì)
總分(A B C)=
濟(jì)源市科技計(jì)劃項(xiàng)目評(píng)審指標(biāo)
注:總分≥60分,為"通過(guò)"或"需要復(fù)議";總分
濟(jì)源市科技計(jì)劃項(xiàng)目組綜合評(píng)審意見(jiàn)表
項(xiàng)目名稱
承擔(dān)單位
組綜合評(píng)審意見(jiàn):
組長(zhǎng):
年月日
市科技局審批意見(jiàn):
負(fù)責(zé)人:(公章)
年月日
濟(jì)源市科技計(jì)劃項(xiàng)目組成員名單
項(xiàng)目名稱:
姓名
性別
工作單位
職務(wù)(職稱)
關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī)教學(xué);硬件系列課程;實(shí)驗(yàn)安排;實(shí)驗(yàn)管理
赴美國(guó)中西部大學(xué)考察學(xué)習(xí)歸來(lái),我們重點(diǎn)學(xué)習(xí)了各層次大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)(CS)和計(jì)算機(jī)工程(CE/ECE)本科專業(yè)課程設(shè)置、實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系、實(shí)驗(yàn)環(huán)境建設(shè)以及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容開發(fā)的情況,本文重點(diǎn)闡述計(jì)算機(jī)硬件系列課程的設(shè)置、實(shí)驗(yàn)安排、實(shí)驗(yàn)管理等方面的調(diào)研情況。
1課程設(shè)置
美國(guó)大部分高校將計(jì)算機(jī)學(xué)科分成了科學(xué)與工程兩個(gè)部分,分別稱為CS(Computer Science)和ECE(Electrical and Computer Engineering),各自側(cè)重的方面也不同,在硬件系列課程中體現(xiàn)得尤為明顯。CS注重講清計(jì)算機(jī)的硬件組成和工作原理,實(shí)驗(yàn)也
主要以軟件模擬實(shí)驗(yàn)為主;而ECE注重講解計(jì)算機(jī)的組成和構(gòu)建方式,實(shí)驗(yàn)也會(huì)在實(shí)際的硬件電路上進(jìn)行。也有一些學(xué)校將CS和ECE二者結(jié)合為一個(gè)系,一般稱作EECS或ECS。
在課程設(shè)置上,各校一般會(huì)安排一門入門課程,將計(jì)算的相關(guān)內(nèi)容簡(jiǎn)要介紹一下,其中包括計(jì)算機(jī)組成原理的基礎(chǔ)內(nèi)容,然后在后續(xù)選修課程中再深入介紹組成原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的內(nèi)容。各個(gè)學(xué)校在硬件系列課程的設(shè)置中不會(huì)把數(shù)字邏輯、計(jì)算機(jī)組成原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分得很清晰,課程設(shè)置也不盡相同,不過(guò)總的介紹內(nèi)容都是類似的。下面以UIUC的CS、Purdue的ECE和西北大學(xué)的EECS為例詳細(xì)介紹課程設(shè)置及內(nèi)容,如表1、表2和表3所示。
表1UIUC CS硬件系列課程[1]
課程 主要內(nèi)容
CS 231: Computer Architecture I
(計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)I) 從門電路開始,內(nèi)容包括組合邏輯和時(shí)序邏輯、算術(shù)邏輯單元、存儲(chǔ)器和控制器。
CS 232: Computer Architecture II
(計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)II) 組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本內(nèi)容,包括匯編語(yǔ)言、指令集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)表示、子程序、輸入輸出、加載和鏈接、流水線、高速緩存、性能分析等。(cs.uiuc.edu/class/fa09/cs232/)
CS 433: Computer System Organization
(計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)深入課程,包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)、各部分之間的管理、性能分析、指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)、流水線、向量機(jī)、存儲(chǔ)系統(tǒng)。(cs.uiuc.edu/class/sp09/cs433/)
作者簡(jiǎn)介:李山山(1979-),男,工程師、碩士,研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng);全成斌(1972-),男,高級(jí)工程師、博士,研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
表2Purdue ECE硬件系列課程[2]
課程 主要內(nèi)容
ECE 26600 - Digital Logic Design
(數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)) 介紹邏輯設(shè)計(jì),著重于設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn),內(nèi)容包括布爾代數(shù)、邏輯優(yōu)化、電路特性、組合邏輯與時(shí)序邏輯電路分析、時(shí)鐘電路、狀態(tài)機(jī)及應(yīng)用。
ECE 26700 - Digital Logic Design Laboratory
(數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)) 是ECE26600課程對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課程。
ECE 36500 - Introduction to the Design of Digital Computers(數(shù)字計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)導(dǎo)論) 介紹計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成,包括指令集選擇、算術(shù)邏輯單元、硬連線和微程序控制器、內(nèi)存組織、IO接口設(shè)計(jì)。
ECE 43700 - Computer Design and Prototyping
(計(jì)算機(jī)原型機(jī)設(shè)計(jì)) 介紹計(jì)算機(jī)組成和設(shè)計(jì),包括指令集選擇、算術(shù)邏輯單元設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)通路設(shè)計(jì)、控制策略、流水線、存儲(chǔ)系統(tǒng)、IO接口設(shè)計(jì)。(cobweb.ecn.purdue.edu/~ece437l/)
表3西北大學(xué)EECS硬件系列課程[3]
課程 主要內(nèi)容
EECS 203 - Introduction to Computer Engineering
(計(jì)算機(jī)工程導(dǎo)論) 簡(jiǎn)要介紹計(jì)算機(jī)工程設(shè)計(jì),包括布爾代數(shù)、邏輯門電路、組合邏輯電路的設(shè)計(jì)和化簡(jiǎn)、譯碼器/多路選擇器/加法器、時(shí)序電路和觸發(fā)器、匯編語(yǔ)言。(eecs.northwestern.edu/ academics/course/eecs_203/)
EECS 303 - Advanced Digital Logic Design
(數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)) 介紹數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)、組合邏輯和實(shí)習(xí)邏輯電路分析、算術(shù)邏輯單元、EDA工具、使用VHDL進(jìn)行模擬和仿真。(eecs.northwestern.edu/academics/course/eecs_303/)
EECS 361 - Computer Architecture I
(計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)I) 從整體上理解和設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、指令系統(tǒng)、體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)通路設(shè)計(jì)、控制器設(shè)計(jì)、單周期/多周期/流水線處理器的設(shè)計(jì)、沖突檢測(cè)和數(shù)據(jù)旁路、存儲(chǔ)系統(tǒng)及高速緩存和虛擬內(nèi)存、設(shè)備和接口。(eecs.northwestern.edu/academics/course/eecs_361/)
EECS 362 - Computer Architecture Project
(計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)) 團(tuán)隊(duì)合作完成一個(gè)全指令集的支持流水線的處理器的詳細(xì)設(shè)計(jì),包括各個(gè)部件、數(shù)據(jù)通路、控制電路各部分的設(shè)計(jì)、使用VHDL語(yǔ)言和軟件工具進(jìn)行模擬和仿真。(eecs. northwestern.edu/academics/course/eecs_362/)
從以上課程內(nèi)容可以看出,這些學(xué)校的硬件系列課程雖然名稱略有不同,但是主要內(nèi)容是類似的,都是按照數(shù)字邏輯、組成原理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)這一條主線逐步深入的。不過(guò)CS偏重理論方面,著重講清硬件是如何工作的,構(gòu)架是什么樣的以及如何進(jìn)行性能分析;而ECE則注重應(yīng)用,著重關(guān)注硬件是如何組成的,各部分之間的關(guān)系以及如何設(shè)計(jì)。這一點(diǎn)在實(shí)驗(yàn)上體現(xiàn)得十分明顯,下一節(jié)將重點(diǎn)進(jìn)行討論。
2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
在各個(gè)學(xué)校的實(shí)驗(yàn)安排中,CS一般很少安排實(shí)際的硬件實(shí)驗(yàn),而主要通過(guò)軟件模擬的方式進(jìn)行,或者安排軟件性能分析實(shí)驗(yàn),要求只要掌握硬件的工作原理就可以了,不需要接觸實(shí)際的硬件;而ECE大
部分將實(shí)驗(yàn)安排在實(shí)際的硬件電路上進(jìn)行,讓學(xué)生真正設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一個(gè)硬件電路。
下面分別以UIUC的CS、Purdue的ECE和西北大學(xué)的EECS為例介紹具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,如表4、表5和表6所示。
從表4可以看出,UIUC的CS專業(yè)在硬件系列課程實(shí)驗(yàn)方面都是進(jìn)行軟件實(shí)驗(yàn),不涉及實(shí)際的硬件電路。數(shù)字邏輯使用模擬軟件進(jìn)行電路的仿真,組成原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)則是進(jìn)行了軟件層次的實(shí)驗(yàn),并沒(méi)有采用處理器設(shè)計(jì)這一類實(shí)驗(yàn)。
從表5可以看出,Purdue ECE的實(shí)驗(yàn)大多是在實(shí)際硬件上進(jìn)行的,數(shù)字邏輯采用TTL電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn),組成原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)既采用了軟件模擬,也采用了基于FPGA進(jìn)行處理器設(shè)計(jì)的實(shí)際硬件實(shí)驗(yàn)。
表4UIUC CS硬件系列課程實(shí)驗(yàn)
課程 主要實(shí)驗(yàn)
CS 231: Computer Architecture I
(計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)I) 使用模擬軟件Logic Works進(jìn)行電路的模擬,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要有門電路、組合電路、時(shí)序電路、加法減法器、存儲(chǔ)器等。
CS 232: Computer Architecture II
(計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)II) 基于匯編的實(shí)驗(yàn),分成5個(gè)Machine Project,使用MIP32的指令集,在一個(gè)模擬系統(tǒng)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
CS 433: Computer System Organization
(計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成) 分析不同的處理器構(gòu)架,完成一個(gè)報(bào)告。
表5Purdue ECE硬件系列課程實(shí)驗(yàn)
課程 主要實(shí)驗(yàn)
ECE 26700 - Digital Logic Design Laboratory
(數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)) 使用TTL電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
ECE 36500 - Introduction To The Design Of Digital Computers
(數(shù)字計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)導(dǎo)論) 使用軟件模擬進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
ECE 43700 - Computer Design And Prototyping
(計(jì)算機(jī)原型機(jī)設(shè)計(jì)) 使用VHDL語(yǔ)言設(shè)計(jì)一個(gè)雙核處理器,在FPGA上實(shí)現(xiàn)。
表6西北大學(xué)EECS硬件系列課程實(shí)驗(yàn)
課程 主要實(shí)驗(yàn)
EECS 203 - Introduction to Computer Engineering
(計(jì)算機(jī)工程導(dǎo)論) 使用面包板和TTL器件,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容如下:
1)驗(yàn)證兩個(gè)簡(jiǎn)單電路。
2)設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的組合邏輯電路。
3)設(shè)計(jì)一個(gè)復(fù)雜的組合邏輯電路。
4)設(shè)計(jì)一個(gè)算術(shù)運(yùn)算器。
5)匯編語(yǔ)言編程,控制單片機(jī)進(jìn)行簡(jiǎn)單操作。
6)匯編語(yǔ)言編程,實(shí)現(xiàn)對(duì)一個(gè)機(jī)器人的控制。
EECS 303 - Advanced Digital Logic Design
(數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)) 使用ModelSim等軟件進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),使用VHDL語(yǔ)言,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要是軟件使用,并實(shí)現(xiàn)一個(gè)狀態(tài)機(jī)。
EECS 361 - Computer Architecture I
(計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)I) 一個(gè)整學(xué)期的大實(shí)驗(yàn),使用mentor的圖形工具,設(shè)計(jì)一個(gè)單周期處理器,完成模擬。
EECS 362 - Computer Architecture Project
(計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)) 一個(gè)整學(xué)期的大實(shí)驗(yàn),使用VHDL設(shè)計(jì)一個(gè)流水線處理器,完成模擬。
從表6可以看出,西北大學(xué)的數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)采用面包板進(jìn)行實(shí)際電路上的實(shí)驗(yàn),組成原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)則是采用軟件模擬的方案進(jìn)行處理器設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn),如果再深入一步,就是使用FPGA等可編程器件下載進(jìn)行實(shí)際硬件實(shí)驗(yàn)了。
從以上這3個(gè)學(xué)校的硬件系列課實(shí)驗(yàn)內(nèi)容來(lái)看,數(shù)字邏輯課程都是進(jìn)行邏輯電路的實(shí)驗(yàn),區(qū)別在于是采用軟件模擬的方式還是使用實(shí)際電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn),CS偏向使用軟件模擬,ECE則更偏向在實(shí)際硬件上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。組成原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)差別就很大了,CS偏重上層軟件的實(shí)驗(yàn),如匯編實(shí)驗(yàn)或者進(jìn)行性能分析,而ECE更注重處理器設(shè)計(jì),完成一個(gè)具有一定功能和結(jié)構(gòu)的處理器并在硬件上實(shí)現(xiàn)。這樣安排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容都是基于教學(xué)的需求,體現(xiàn)出了學(xué)科方向的不同要求。
3實(shí)驗(yàn)安排
由于時(shí)間倉(cāng)促,我們?cè)诖舜涡谐讨袥](méi)有詳細(xì)了解每門課程的具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,只是重點(diǎn)調(diào)研了幾門課程。下面以Purdue的ECE 43700課程為例介紹實(shí)驗(yàn)的具體安排。
ECE43700實(shí)驗(yàn)使用的教學(xué)語(yǔ)言是VHDL,使用的教學(xué)軟件有ModelSim(VHDL設(shè)計(jì)和軟件仿真工具軟件,ModelSim公司產(chǎn)品)和Quartus II(硬件開發(fā)和仿真工具軟件,Altera公司產(chǎn)品),教學(xué)硬件是Altera DE2開發(fā)及教學(xué)電路板(包含F(xiàn)PGA芯片,Altera公司產(chǎn)品),輔助硬件是Tektronix TLA 715 logic analyzer邏輯分析儀(Tektronix公司產(chǎn)品,操作系統(tǒng)Windows 2000)。實(shí)驗(yàn)設(shè)備如圖1和圖2所示:
圖1DE2開發(fā)板
圖2Tek邏輯分析儀
具體實(shí)驗(yàn)安排如下:
1) 第1周:寄存器文件設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)32×32的寄存器文件,雙讀單寫;5~32位址解碼器,讀寫控制。
2) 第2周:ALU算術(shù)邏輯單元設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)8種邏輯算術(shù)功能的算術(shù)邏輯單元,8種邏輯算術(shù)功能為SLL、SRL、ADD、SUB、AND、NOR、OR、XOR。
3) 第3、4周:單周期處理器設(shè)計(jì)。集成前兩個(gè)實(shí)驗(yàn)成果,設(shè)計(jì)單周期處理器,實(shí)現(xiàn)大部分MIPS指令集(I類、R類、J類)軟、硬件正確運(yùn)行。
4) 第5、6、7周:流水線處理器設(shè)計(jì)。在前3個(gè)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)5級(jí)流水線處理器,實(shí)現(xiàn)大部分MIPS指令集軟硬件正確運(yùn)行,控制單元,分支預(yù)測(cè),轉(zhuǎn)發(fā)和延遲功能等。
5) 第8、9周:高速緩存設(shè)計(jì)(包括指令緩存和數(shù)據(jù)緩存)。5級(jí)流水線處理器集成緩存,實(shí)現(xiàn)MIPS大部分指令集軟、硬件正確運(yùn)行。
6) 第10、11、12周:雙核處理器設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)緩存聯(lián)控單元(使用有限狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)MSI算法),控制雙核5級(jí)流水線處理器,雙指令緩存,雙數(shù)據(jù)緩存,單一內(nèi)存,實(shí)現(xiàn)MIPS大部分指令集軟、硬件正確運(yùn)行。
ECE43700是大四的1門系統(tǒng)結(jié)構(gòu)課程實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為使用硬件設(shè)計(jì)語(yǔ)言設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)1個(gè)雙核處理器,并在可編程器件FPGA上下載運(yùn)行。在具體的實(shí)驗(yàn)安排上,實(shí)驗(yàn)被劃分成若干個(gè)具體步驟,從部件設(shè)計(jì)到單周期處理器設(shè)計(jì),再到流水線處理器設(shè)計(jì),最后引入高速緩存,直至完成雙核處理器的設(shè)計(jì)。整個(gè)過(guò)程中實(shí)驗(yàn)內(nèi)容逐步深入,要求也十分明確,既便于學(xué)生循序漸進(jìn)地開展實(shí)驗(yàn),也便于控制進(jìn)度。在實(shí)驗(yàn)工作量方面,學(xué)生需要完成單周期、流水線和雙核三種處理器的設(shè)計(jì),工作量十分飽滿,能很好地提高學(xué)生硬件設(shè)計(jì)能力和實(shí)際工程能力。在實(shí)驗(yàn)環(huán)境和支撐方面,實(shí)驗(yàn)室提供了強(qiáng)大的實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺(tái),并配備了先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)輔助測(cè)量?jī)x器,為學(xué)生提供了很好的實(shí)驗(yàn)保障,使實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蝽樌瓿伞?/p>
4實(shí)驗(yàn)管理
在實(shí)驗(yàn)的具體管理方面,各個(gè)學(xué)校都投入了很多的人力和物力,以保障課程實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蝽樌_展。通過(guò)對(duì)各學(xué)校實(shí)驗(yàn)管理的調(diào)研,我們認(rèn)為雖然他們各有特色,但也有以下幾個(gè)共同點(diǎn):
1) 同實(shí)驗(yàn)安排一樣,為了控制實(shí)驗(yàn)進(jìn)度,將整個(gè)實(shí)驗(yàn)細(xì)分成若干個(gè)步驟,并設(shè)置相應(yīng)的檢查點(diǎn),規(guī)定各檢查點(diǎn)應(yīng)該完成的任務(wù),學(xué)生需要在檢查點(diǎn)之前完成相應(yīng)的任務(wù),教師或助教會(huì)根據(jù)學(xué)生完成情況安排實(shí)驗(yàn)輔導(dǎo)等,這樣就能夠很好地控制整個(gè)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)度,實(shí)現(xiàn)目標(biāo)化管理。在檢查過(guò)程中,教師一般會(huì)安排學(xué)生作實(shí)驗(yàn)報(bào)告,講解自己的進(jìn)度、遇到的困難以及解決方案等,鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力。
2) 設(shè)置專門的實(shí)驗(yàn)課程或課程中安排專門的實(shí)驗(yàn)課時(shí),實(shí)驗(yàn)課一般實(shí)行小班教學(xué),這樣教師可以充分了解每個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況,及時(shí)解決他們遇到的具體問(wèn)題。同時(shí),教師還在課外安排相應(yīng)的答疑時(shí)間,并且充分利用網(wǎng)絡(luò)資源,通過(guò)E-mail或網(wǎng)上答疑等為學(xué)生提供幫助。
3) 由于實(shí)驗(yàn)的工作量比較大,學(xué)校會(huì)設(shè)置較多助教,尤其是綜合實(shí)驗(yàn),一般20名學(xué)生就會(huì)安排1名助教。對(duì)助教的要求也比較嚴(yán)格,他們不僅要批改作業(yè),輔導(dǎo)實(shí)驗(yàn),還要抽出時(shí)間在專門的答疑教室答疑,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)解答學(xué)生的問(wèn)題,需要助教投入更多的時(shí)間和精力。
4) 有專門的實(shí)驗(yàn)室管理人員協(xié)助教師進(jìn)行實(shí)驗(yàn),保證實(shí)驗(yàn)時(shí)間。一般實(shí)驗(yàn)室的開放時(shí)間比較長(zhǎng),方便學(xué)生隨時(shí)來(lái)作實(shí)驗(yàn),尤其是軟件模擬的實(shí)驗(yàn),基本上保證機(jī)房24小時(shí)開放。對(duì)于硬件實(shí)驗(yàn),大部分學(xué)校安排的自由實(shí)驗(yàn)課時(shí)都比較長(zhǎng),學(xué)生可以利用課余時(shí)間到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
總結(jié)起來(lái),各學(xué)校在實(shí)驗(yàn)管理上都做出了比較大
的投入。雖然實(shí)驗(yàn)的工作量較大,但采取有效的管理機(jī)制,加之人員的配合,保證了實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蝽樌M(jìn)行,學(xué)生能夠完成實(shí)驗(yàn)任務(wù),取得良好的教學(xué)效果。
5小結(jié)
通過(guò)對(duì)美國(guó)中部UIUC、伊利諾伊理工、芝加哥大學(xué)、西北大學(xué)和普度大學(xué)這5所大學(xué)硬件系列課程的調(diào)研,我們整理出他們的課程設(shè)置及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,了解了他們具體的實(shí)驗(yàn)安排和管理辦法。
對(duì)比國(guó)內(nèi)的硬件系列課程,在課程設(shè)置和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上已經(jīng)逐漸接近我們考察學(xué)校的水平。但由于實(shí)驗(yàn)課時(shí)不足,造成實(shí)驗(yàn)任務(wù)較小,學(xué)生沒(méi)有得到充分鍛煉。在實(shí)驗(yàn)管理方面,國(guó)內(nèi)投入的實(shí)驗(yàn)教學(xué)力量比較少,尤其是助教數(shù)量偏少,實(shí)驗(yàn)管理沒(méi)有達(dá)到較高水平。在實(shí)驗(yàn)設(shè)備和環(huán)境上,國(guó)內(nèi)各高校都已經(jīng)開始使用硬件設(shè)計(jì)語(yǔ)言和可編程芯片進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)平臺(tái)已經(jīng)達(dá)到國(guó)外高校水平,但由于經(jīng)費(fèi)不足,因此實(shí)驗(yàn)輔助儀器還比較少。
通過(guò)此次考察,我們找到了國(guó)內(nèi)硬件系列課程和實(shí)驗(yàn)與美國(guó)幾所大學(xué)的異同點(diǎn),以此來(lái)把握這些課程和實(shí)驗(yàn)的主流方向,了解自身的不足,不斷改進(jìn)教學(xué)和實(shí)驗(yàn),切實(shí)提高教學(xué)質(zhì)量和實(shí)驗(yàn)層次。
參考文獻(xiàn):
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Investigation and Research on the Computer Hardware Series Course and Experiment in USA
LI Shan-shan, QUAN Cheng-bin
(Computer Education and Experiment Center, Tsinghua University, Beijing 100084, China)
一、課題選擇的原則:價(jià)值、創(chuàng)新、可行
二、課題形成路線:
第一是歸納的路線,也就是從實(shí)踐出發(fā),通過(guò)觀察分析教育現(xiàn)象提出要解決對(duì)問(wèn)題,從而形成課題。:
1、把教育實(shí)踐中需要解決的問(wèn)題轉(zhuǎn)變?yōu)檎n題
2、在教育實(shí)踐的矛盾、困惑中尋找課題
3、抓住思想的火花形成課題
4、憑個(gè)人的教育教學(xué)經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)課題
5、從有爭(zhēng)議的焦點(diǎn)和熱點(diǎn)問(wèn)題上選擇課題
第二條路線是演繹路線,也就是以理論為著眼點(diǎn),從相關(guān)理論中推演出某種假設(shè)、原則,然后再作為課題進(jìn)行研究
1、承襲一幼的研究成果發(fā)展課題
2、在理論空白處挖掘課題
3、在學(xué)術(shù)觀點(diǎn)的爭(zhēng)論中尋找課題
4、以反其道而行之來(lái)開拓課題
5、在閱讀理解、甚是理論的過(guò)程中構(gòu)思研究課題
三、課題計(jì)劃
課題計(jì)劃或方案包括以下內(nèi)容:
1、課題名稱
2、課題意義
3、研究目標(biāo)和主要內(nèi)容
4、主要研究人員及其分工
5、研究對(duì)象
6、研究方法和實(shí)施要點(diǎn)
7、研究資料的處理方法
8、預(yù)期效果
成果研究報(bào)告
創(chuàng)新成果名稱
制作斜面實(shí)驗(yàn)操作儀
——《斜面》實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新
項(xiàng)目亮點(diǎn)
(300字以內(nèi))
斜面實(shí)驗(yàn)操作儀的制作材料和方法:
斜面選取一塊長(zhǎng)60厘米作為斜面板,在斜面板40厘米處加上一個(gè)荷葉,可以折疊成長(zhǎng)為40厘米的木板,也可以展開成一塊長(zhǎng)60厘米的木塊;木板一端的下方裝有掛鉤,上方裝有一個(gè)滑輪.支架:支架選用不銹鋼鐵架;在支架的上方安裝了一個(gè)減速電機(jī);重物選用小車,測(cè)力計(jì)選用電子數(shù)顯拉力計(jì);實(shí)驗(yàn)中增加了一個(gè)數(shù)顯傾角儀。
斜面實(shí)驗(yàn)操作儀的優(yōu)點(diǎn):
(1)性能穩(wěn)定,經(jīng)久耐用。
(2)一板多用,省時(shí)省力。
(3)檔位設(shè)計(jì),便于搭建。
(4)拉力均勻,讀數(shù)準(zhǔn)確。
(5)坡度數(shù)顯,便于比較。
總之,改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)教具,取材方便,操作簡(jiǎn)單,效果明顯,運(yùn)用現(xiàn)代技術(shù)創(chuàng)新設(shè)計(jì)教具,優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)過(guò)程,突破了教學(xué)重難點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)生興趣濃,思維活,方法多,效果好,學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣更加濃厚,突出了科學(xué)可以實(shí)驗(yàn)探究為核心的目標(biāo)。
成果作者
姓名
性別
家長(zhǎng)姓名
聯(lián)系方式
所在學(xué)校(蓋章)
所在年級(jí)
五
輔導(dǎo)教師
姓名
手機(jī)
職務(wù)
項(xiàng)目目標(biāo)
知道斜面是簡(jiǎn)單機(jī)械之一,利用斜面可以省力,能夠?qū)π泵娴淖饔锰岢黾?/p>
(研究目的和意義)
設(shè),設(shè)計(jì)科學(xué)合理的對(duì)比實(shí)驗(yàn)來(lái)研究斜面,用科學(xué)實(shí)驗(yàn)的證據(jù)來(lái)說(shuō)明斜面的作用及省力的規(guī)律。讓學(xué)生經(jīng)歷這個(gè)實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程。
研究過(guò)程
(研究中遇到的難點(diǎn)和解決過(guò)程)
1、需多次搭建,費(fèi)時(shí)費(fèi)力
解決方法:設(shè)計(jì)時(shí)選取一塊長(zhǎng)60厘米作為斜面板,在斜面板40厘米處加上一個(gè)荷葉,可以折疊成長(zhǎng)為40厘米的木板,也可以展開成一塊長(zhǎng)60厘米的木塊;木板一端的下方裝有掛鉤,上方裝有一個(gè)滑輪.這樣斜面的木板是可折疊的,可方便搭建不同長(zhǎng)度的斜面,操作起來(lái)更加簡(jiǎn)單
1、穩(wěn)定性差,難于操作
解決方法:利用三角形的穩(wěn)定性制作斜面實(shí)驗(yàn)操作儀把木質(zhì)教具和不銹鋼鐵架結(jié)合,堅(jiān)固耐用。
3、拉力不均,讀數(shù)不準(zhǔn)
解決方法:在支架的上方安裝了一個(gè)減速電機(jī);重物選用小車,測(cè)力計(jì)選用電子數(shù)顯拉力計(jì);利用電機(jī)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)并拉動(dòng)測(cè)力計(jì)和小車,用電子數(shù)顯拉力計(jì)讀數(shù)更加準(zhǔn)確,對(duì)比更加嚴(yán)謹(jǐn)。
4、坡度大小,數(shù)據(jù)模糊
解決方法:實(shí)驗(yàn)中增加了一個(gè)數(shù)顯傾角儀。只要把數(shù)顯傾角儀放在所搭建的斜面的上就可以準(zhǔn)確的測(cè)出所搭建斜面的坡度,對(duì)比數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。
項(xiàng)目研究報(bào)告(可另附頁(yè)。字?jǐn)?shù)應(yīng)不少于
2
千字、不超過(guò)
1
萬(wàn)字。其中發(fā)明獎(jiǎng)報(bào)告中還需附實(shí)物照片、研究照片、成果結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖等輔助圖片,創(chuàng)意獎(jiǎng)需附成果結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖,圖片大小應(yīng)均不超過(guò)5MB)
(一)原有的實(shí)驗(yàn)分析
縱觀各種版本的科學(xué)教材,無(wú)論是教科版的《斜面的作用》、還是蘇教版的《斜坡的啟示》等等,關(guān)于斜面的作用,都研究了這兩個(gè)實(shí)驗(yàn),大多采用的實(shí)驗(yàn)材料和方法如圖所示:
圖1
圖2
圖3
在實(shí)踐中,我發(fā)現(xiàn)原實(shí)驗(yàn)存在以下不足:
1.需多次搭建,費(fèi)時(shí)費(fèi)力
實(shí)驗(yàn)室提供的材料,研究一個(gè)實(shí)驗(yàn)要搭建一次斜面,操作繁瑣,導(dǎo)致課堂效率低下。
2.穩(wěn)定性差,難以操作
這些實(shí)驗(yàn)器材基本上是純手動(dòng),需要小組多人合作探究才能完成,受操作能力的影響,所搭建斜面的固定性差。
3.拉力不均,讀數(shù)不準(zhǔn)
在實(shí)驗(yàn)中常常會(huì)出現(xiàn)小車和測(cè)力計(jì)難以達(dá)到勻速運(yùn)動(dòng),測(cè)力計(jì)在拉的過(guò)程中指針不穩(wěn)定,難以讀出牽引力大小的準(zhǔn)確數(shù)字,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的對(duì)比不夠嚴(yán)謹(jǐn)。
4.坡度大小,數(shù)據(jù)模糊
所搭建斜面的坡度沒(méi)有準(zhǔn)確的數(shù)據(jù),學(xué)生難以對(duì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)中的變量——坡度的大小數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確分析。
(二)改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)
1.需要的材料和方法
(1)斜面:選取一塊長(zhǎng)60厘米的木板作為斜面板,在斜面板40厘米處加上一個(gè)荷葉,可以折疊成長(zhǎng)為40厘米的木板,也可以展開成一塊長(zhǎng)60厘米的木塊;木板一端的下方裝有掛鉤,上方裝有一個(gè)滑輪;(如圖4)
(2)支架:選用不銹鋼鐵架;(如圖5)
(3)電機(jī):在支架的上方安裝了一個(gè)減速電機(jī);(如圖6)
(4)重物:選用小車,小車摩擦力小,運(yùn)動(dòng)起來(lái)更方便;(如圖7)
(5)測(cè)力計(jì):選用電子數(shù)顯拉力計(jì);(如圖8)
(6)數(shù)顯傾角儀:實(shí)驗(yàn)中增加了一個(gè)數(shù)顯傾角儀。(如圖9)
圖
4
圖
5
圖
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圖
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圖
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2.斜面實(shí)驗(yàn)操作儀(如圖10)的優(yōu)點(diǎn):
(1)性能穩(wěn)定,經(jīng)久耐用。
圖10
取材容易,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,利用三角形的穩(wěn)定性制作斜面實(shí)驗(yàn)操作儀固定性好,造價(jià)低廉;木質(zhì)教具和不銹鋼鐵架結(jié)合,堅(jiān)固耐用。
(2)一板多用,省時(shí)省力。
斜面的木板是可折疊的,可方便搭建不同長(zhǎng)度的斜面,操作簡(jiǎn)單。
(3)檔位設(shè)計(jì),便于搭建。
支架每5厘米有一個(gè)檔位,共有5個(gè)檔位,可方便搭建多種坡度不同的斜面,對(duì)比現(xiàn)象更直觀,探究活動(dòng)更加多維。
(4)拉力均勻,讀數(shù)準(zhǔn)確。
利用電機(jī)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)并拉動(dòng)測(cè)力計(jì)和小車,用電子數(shù)顯拉力計(jì)讀數(shù)更加準(zhǔn)確,對(duì)比更加嚴(yán)謹(jǐn)。
(5)坡度數(shù)顯,便于比較。
增加數(shù)顯傾角儀,只要把數(shù)顯傾角儀放在所搭建的斜面的上就可以準(zhǔn)確的測(cè)出所搭建斜面的坡度,對(duì)比數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。
(三)、用斜面實(shí)驗(yàn)操作儀的實(shí)驗(yàn)過(guò)程
1.活動(dòng)一:斜面省力嗎
怎樣研究斜面是否能夠省力呢?引導(dǎo)學(xué)生擬定簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)研究計(jì)劃,學(xué)生設(shè)計(jì)直接提升重物和使用斜面提升重物的對(duì)比實(shí)驗(yàn)(如圖11、圖12):
展示學(xué)生的實(shí)驗(yàn)記錄單,(如下表)
探究活動(dòng)一:斜面省力嗎第一次實(shí)驗(yàn)
第一組
我們的猜測(cè)
斜面的狀況
提升不同的物體
我們的發(fā)現(xiàn)
重物1
重物2
重物3
斜面能
省力
直接提升物體的力(N)
1.0
1.5
2.5
斜面有省力作用
沿斜面
提升物
體的力
用力(N)
0.7
1.2
1.8
角度(坡度)
50°
50°
50°
探究活動(dòng)一:斜面省力嗎
第二組
我們的猜測(cè)
斜面的狀況
提升不同的物體
我們的發(fā)現(xiàn)
重物1
重物2
重物3
斜面能
直接提升物體的力
1.0
1.5
2.5
斜面有省力作用
省力
沿斜面
提升物
體的力
用力(N)
0.05
0.25
0.35
角度(坡度)
10°
10°
10°
探究活動(dòng)一:斜面省力嗎
第三組
我們的猜測(cè)
斜面的狀況
提升不同的物體
我們的發(fā)現(xiàn)
重物1
重物2
重物3
斜面能
省力
直接提升物體的力(N)
1.0
1.5
2.5
斜面有省力作用
沿斜面
提升物
體的力
用力(N)
0.3
0.5
1.2
角度(坡度)
30°
30°
30°
通過(guò)數(shù)據(jù)分析、比較,學(xué)生發(fā)現(xiàn):斜面能省力。
2.活動(dòng)二:怎樣的斜面更省力
由于實(shí)驗(yàn)器材的改進(jìn),每一次搭建的斜面坡度不同,就產(chǎn)生了不同的數(shù)據(jù),這時(shí)產(chǎn)生了新的疑問(wèn):同樣的重物,同樣是斜面,為什么省力情況卻不同?我猜測(cè)可能和斜面的坡度有關(guān)系,那么怎樣搭建坡度不同的斜面?通過(guò)再思考,我想要再次設(shè)計(jì)一個(gè)“對(duì)比實(shí)驗(yàn)”,在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,
“要控制不變的條件(提升的物體相同)”、
“要改變的條件(坡度大小不同)”,經(jīng)過(guò)再思考再研究,有兩種思路:
(1)搭建高度相同,長(zhǎng)度不同的斜面,提升同一重物作比較;
(2)搭建長(zhǎng)度相同,高度不同的斜面,提升同一重物作比較。
這樣就開始研究第二個(gè)探究活動(dòng):怎樣的斜面更省力。
從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)當(dāng)斜面高度相同時(shí),斜面越長(zhǎng)越省力;斜面長(zhǎng)度相同時(shí),斜面越低越省力。
怎樣的斜面更省力實(shí)驗(yàn)探究單
1、斜面高度相同,長(zhǎng)度不同
斜面的高度
斜面的長(zhǎng)度(cm)
角度(坡度)
用力大小(N)
我們的結(jié)論
20cm
60
20°
0.673
斜面高度相同時(shí),斜面越長(zhǎng)越省力。
40
26.9°
0.903
2、斜面長(zhǎng)度相同,高度不同
斜面的長(zhǎng)度
斜面的高度(cm)
角度(坡度)
用力大小(N)
我們的結(jié)論
60cm
5
5.2°
0.256
斜面長(zhǎng)度相同時(shí),斜面越低越省力。
15
14.7°
0.603
縱觀兩組實(shí)驗(yàn)(如上表),對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有針對(duì)性的分析,得出:斜面坡度越小越省力。
輔導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)
該學(xué)生謙虛謹(jǐn)慎,勤奮好學(xué),喜歡動(dòng)手操作,善于動(dòng)腦,善于鉆研,注重理論和實(shí)踐相結(jié)合,將大學(xué)所學(xué)的課堂知識(shí)能有效地運(yùn)用于實(shí)驗(yàn)操作中,認(rèn)真聽(tīng)取同學(xué)的建議和老師的指導(dǎo),對(duì)于別人提出的疑問(wèn)和解決問(wèn)題的辦法,能夠虛心聽(tīng)取,表現(xiàn)出較強(qiáng)的求知欲,并能夠仔細(xì)觀察切身體驗(yàn)獨(dú)立思考綜合分析,靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決學(xué)習(xí)中遇到的實(shí)際困難和實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題。最終經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)與研究,所設(shè)計(jì)的斜面實(shí)驗(yàn)操作儀在實(shí)驗(yàn)中取得了好的效果。
教師:周
雪
常曉波
2019
年
10
月
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