【摘 要】根据电磁学设计性实验开设的宗旨、特点及选题原则，结合安顺学院电磁学实验室实际情况，精选了三个设计性实验题目，简述了三个设计性实验的要求，为安顺学院电磁学设计性实验的开设提供了一些前期准备，为进一步提高电磁学实验的教学质量打下基础。

【关键词】电磁学；设计性实验

作者简介：杨勇，男，硕士，安顺学院数理学院讲师。研究方向：粒子物理；宋世军，男，硕士，信阳职业技术学院讲师。研究方向：理论物理，光电技术；罗锦锋，男，硕士，信阳职业技术学院讲师。研究方向：理论物理，光电技术。

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2015）26-0073-02

电磁学实验是物理学专业的基础专业课程，是在力学实验和热学实验之后开设的基础物理实验。长期以来，安顺学院开设的电磁学实验课主要是对理论的验证，且学生过于依赖老师的讲解，缺乏创造性与新鲜感，这种古板且千篇一律的实验教学模式，不利于学生动手能力和独立处理问题能力的培养。而设计性实验，比验证性实验及综合性实验更能拓展学生的想象空间，可以有效培养学生独立解决实际问题能力和创新能力。目前国内的很多理工科大学都在开设设计性或研究性的实验项目，且改变了以往的实验课内容和教学方法。为了更好地激发学生对电磁学实验的兴趣，要达到培养应用型人才的目标，就非常有必要开设设计性实验。

一、电磁学设计性实验的相关理念

1.开设电磁学设计性实验的宗旨

开设电磁学设计性实验的宗旨是：检验学生应用电磁学相关理论知识、掌握实验原理、正确选择和操作实验仪器、确定测量条件等方面的能力，又能增强学生之间的协作精神。

2.电磁学设计性实验特点

设计性实验不同于一般的基础性和综合性实验，设计性实验要求实验本身具有可设计性，实验室只对学生提供一定的实验仪器，老师给学生布置实验任务和实验要求，而实验方案、测量操作过程都由学生自己去完成，使学生在完成电磁学设计性实验过程中感受其知识的广泛性、内容的可设计性、操作的独立创新性以及实验的趣味性。

3.选题原则

设计性实验能否够顺利开展，选题是关键。所选题目一般要符合电磁学实验大纲要求，要根据学生对电磁学实验相关理论内容理解的深浅情况，既要满足难易适中原则，同时要满足安全可行性、创新性等原则。

二、安顺学院电磁学设计性实验的开设

根据以上所述，并结合实际情况，目前安顺学院电磁学实验室有三个实验较适合开设成设计性实验，分别为制流电路与分压电路、惠斯通电桥法测电阻、低电阻的测量。下面将简述这三个实验开设的任务及要求。

1.制流电路与分压电路

对于电路，一般情况可分为电源部分、控制电路和测量部分。控制电路的主要任务是控制负载的电流和电压，控制元件主要使用滑线变阻器和可变电阻箱，并可根据变阻器和负载的连接方式分为制流电路和分压电路。本实验主要目的是为了让学生了解电学基本仪器的性能、使用方法和操作注意事项；掌握制流与分压两种电路的连接方法和测量过程；熟悉电磁学实验的基本操作规程和安全知识。

结合设计性实验的特点，提出主要设计任务与要求如下：阐述电阻箱、滑线变阻器、直流稳压电源等仪器的性能、使用方法； 结合实验室所所提供的仪器，设计一个研究制流电路特性的方案；结合实验室所所提供的仪器，设计一个研究分压电路特性的方案；方案中应有合理的电路图，详实的实验步骤及注意事项，研究制流电路与分压电路性能和特点。并试分析两种电路在什么场合下选用多大的K值。

该实验的设计方案可以分为很多种，可以让学生自己开动脑筋，设计出各种实验方案。在一定程度上加强了对该实验处理的综合能力和创新能力。

2.惠斯通电桥法测电阻

惠斯通电桥（又称单臂电桥）是一种可以精确测量中值电阻的装置，电桥达到平衡时，四个臂的阻值满足一定的关系。本实验目的是为了让学生掌握电桥平衡的原理，并能利用电桥测电阻，学会消除系统误差的方法，理解提高电桥灵敏度的几种途径和原理。

结合设计性实验的特点，提出主要设计任务与要求如下：学生要理解电桥平衡条件，设计出一个组装电桥；根据实验情况，自拟实验步骤，并分析电桥灵敏度与哪些因素有关，找出来并尝试消除误差的方法；考虑是否满足安全可行性原则，实验时要计算出实验电压；测量待测电阻和各测量阶段电桥灵敏度，要求电桥最后的相对灵敏度大于20格。

惠斯通电桥实验作为验证性时，通常是老师在实验中前教会学生正确使用惠斯通电桥测量电阻的方法，再由学生千篇一律的去测量得出理想范围的结果。该实验提升为设计性实验后，要求电桥最后的相对灵敏度大于20格，这就需要学生彻底理解电桥平衡的原理，并掌握提高电桥灵敏度的方法，才能很好地完成从粗调到细调的过程，得到较好的实验结果。这样在实验中，就有利于学生聪明才智的发挥。

3.低电阻的测量

电阻的阻值范围很大，一般可分为高阻值、中阻值和低阻值3大类。常规的测量方法只适用于中阻值电阻的测量。低电阻测量的主要矛盾是接触点存在接触电阻，若不能妥善处理，将给测量带来极大误差，因此，低电阻测量的核心问题是如何排除或降低接触电阻造成的影响。本实验的实验目的是理解低电阻测量中的主要矛盾，分析解决此矛盾的方法；掌握多种测量低电阻的方法；比较不同方法的优缺点。

结合设计性实验的特点，提出主要设计任务与要求如下：查找资料，阅读相关仪器的使用说明书，了解仪器的使用方法； 设计出几种测量低电阻的方案，每种方案都应包含实验原理、测量方法、计算方法、电路图、实验内容、实验步骤、数据记录内容和注意事项，方案还要充分考虑如何排除或降低接触电阻造成的影响；根据自己设计的方案，进行实验操作，确定所需的测量次数，记录数据，做好数据处理，得出实验结果，写出完整的实验报告； 比较几种以上不同测量方法的优缺点。

该实验的设计方案可以分为很多种，可以让学生自己开动脑筋，设计出各种实验方案。在一定程度上加强了对该实验处理的综合能力和创新能力。测量低电阻过程中，需要细致小心。待测电阻与标准电阻均应采用四点连接法，电路电流取值适当大一些，每次调节，都要先断开电源开关，以防通过检流计的电流过大。

文章对电磁学设计性实验的宗旨、特点、选题原则等方面进行了阐述，并结合安顺学院电磁学实验室的实际情况，对该实验室可开设为设计性实验的三个项目的主要设计任务与要求做了一些探析。文章只是初步分析了三个设计性实验的设计要求，在具体开设电磁学设计性实验的过程中，或许还有许多问题，还需要进一步深入探讨、补充和完善。

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（编辑：郝婵）