實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)VIP

用于大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)或其他類似實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)01背景意義教師機(jī)軟件國(guó)內(nèi)高校物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理情況系統(tǒng)結(jié)構(gòu)學(xué)生機(jī)軟件目錄0305020406基本信息大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是理工科大學(xué)的一門重要基礎(chǔ)課，是對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ闹匾h(huán)節(jié)。為革新現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，提高大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)質(zhì)量，建立了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)用于大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)或其他類似實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，能夠起到排除主觀因素影響，快捷、準(zhǔn)確地給出實(shí)驗(yàn)成績(jī)，指出實(shí)驗(yàn)錯(cuò)誤，培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的作用。通過(guò)系統(tǒng)可使學(xué)生交無(wú)紙實(shí)驗(yàn)報(bào)告，促進(jìn)無(wú)教師實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，為學(xué)生預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)提供條件，為實(shí)驗(yàn)室的開放提供技術(shù)支撐。背景背景物理學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)。按照教學(xué)大綱的要求，物理實(shí)驗(yàn)課的目的和任務(wù)包括以下幾個(gè)方面：（1）通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、分析和對(duì)物理量的測(cè)量，學(xué)習(xí)物理知識(shí)，加深對(duì)物理學(xué)原理的理解。（2）培養(yǎng)學(xué)生從事科學(xué)實(shí)驗(yàn)的初步能力。這些能力包括能自行閱讀資料、儀器說(shuō)明書或?qū)嶒?yàn)教材，做好實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備能借助說(shuō)明書或教材，正確使用常用儀器能正確記錄原始數(shù)據(jù)和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)表格和繪制曲線說(shuō)明實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠用物理學(xué)理論對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論進(jìn)行分析學(xué)會(huì)撰寫合格的實(shí)驗(yàn)報(bào)告能夠自行設(shè)計(jì)并完成簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。（3）培養(yǎng)和提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，理論實(shí)際和實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)，嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)素質(zhì)，主動(dòng)學(xué)習(xí)和刻苦鉆研的學(xué)習(xí)精神，遵守紀(jì)律、團(tuán)結(jié)協(xié)作的團(tuán)隊(duì)精神，愛(ài)護(hù)公物的優(yōu)良品德?？梢钥闯?，在物理實(shí)驗(yàn)課中，學(xué)生要根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求，對(duì)相關(guān)物理量進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和評(píng)價(jià)是整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。物理實(shí)驗(yàn)要測(cè)量大量的原始數(shù)據(jù)，數(shù)學(xué)公式復(fù)雜，不確定度傳遞公式的推導(dǎo)和計(jì)算以及實(shí)驗(yàn)圖線的繪制也很繁雜。比如“靜態(tài)拉伸法測(cè)量金屬絲的楊氏模量”、“用菲涅耳雙棱鏡測(cè)波長(zhǎng)”等實(shí)驗(yàn)，用人工作數(shù)據(jù)處理是相當(dāng)煩瑣和復(fù)雜的，且易于發(fā)生錯(cuò)誤。發(fā)生錯(cuò)誤之后，又很難判斷是計(jì)算中的錯(cuò)誤還是測(cè)量中的錯(cuò)誤。為避免繁雜的手工計(jì)算和作圖，增加數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性，提高學(xué)習(xí)效率，利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和繪圖功能，建立物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是十分必要的

。國(guó)內(nèi)高校物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理情況國(guó)內(nèi)高校物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理情況為了解決物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)手工處理繁瑣這一問(wèn)題，國(guó)內(nèi)很多高校的物理實(shí)驗(yàn)教師，利用一些軟件編制實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。包括以下情況：（1）手工處理物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。這種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法，效率極低，且無(wú)法保證數(shù)據(jù)的正確性。（2）采用Word軟件進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理。這種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法的優(yōu)點(diǎn)是：關(guān)于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的擬合直線、擬合直線的斜率、回歸方程、截距等可以快速得到。這種處理方法的缺點(diǎn)是：需要先在Word中畫出表格，在表格中輸入需要處理的數(shù)據(jù)，然后才能計(jì)算出待測(cè)物理量值，不能完整地處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。（3）采用Excel進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理。這種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法的優(yōu)點(diǎn)是：可以計(jì)算出平均值、標(biāo)準(zhǔn)方差、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的擬合直線和回歸方程和相關(guān)系數(shù)R的值；缺點(diǎn)是：數(shù)據(jù)處理界面不夠友好，缺乏人機(jī)交互性。（4）采用Matlab軟件進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理。這種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法的優(yōu)點(diǎn)是：關(guān)于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的擬合直線、回歸方程、擬合直線的斜率、截距等需要通過(guò)編程才能夠得出。缺點(diǎn)是：若有新的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)，學(xué)生需修改Matlab的編程語(yǔ)句才能得到新的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)于毫無(wú)編程經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，使用起來(lái)不太方便，適用對(duì)象受到一定限制。（5）采用Java、VB等語(yǔ)言開發(fā)的物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理。這種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法的優(yōu)點(diǎn)是：人機(jī)交互界面友好，操作方便，以文本框輸入數(shù)據(jù)輸出結(jié)果。意義意義（1）物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)能提高學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)課興趣。在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，根據(jù)實(shí)驗(yàn)大綱的要求，學(xué)生要能正確記錄原始數(shù)據(jù)和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，學(xué)會(huì)撰寫合格的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。由于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算量大，計(jì)算公式繁雜，用手工計(jì)算不僅要浪費(fèi)學(xué)生大量時(shí)間，計(jì)算結(jié)果的正確性也難以保證。任務(wù)難度過(guò)大將導(dǎo)致學(xué)生產(chǎn)生習(xí)得性無(wú)助感，使學(xué)生失去學(xué)習(xí)的興趣和熱情，達(dá)不到實(shí)驗(yàn)教學(xué)課的目的。相反，如果應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行直接快速的處理，使學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理結(jié)果，不僅能讓學(xué)生及時(shí)判斷糾正實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，也能夠增強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的成就感，從而提高學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)課的興趣。（2）物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)有利于物理實(shí)驗(yàn)教師與學(xué)生的信息交流，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率。高等學(xué)校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告是學(xué)生做完實(shí)驗(yàn)，離開實(shí)驗(yàn)室后再完成的，這種做法存在著許多弊端。主要表現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得不到及時(shí)處理，無(wú)法即時(shí)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是否正確教師批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告的工作量隨著學(xué)生數(shù)的增加而加大。實(shí)驗(yàn)報(bào)告不能及時(shí)得到批改，也就無(wú)法及時(shí)將信息反饋給學(xué)生。教師和學(xué)生之間的溝通存在較大的時(shí)間差，不利于強(qiáng)化成功的反應(yīng)或及時(shí)補(bǔ)救錯(cuò)誤的反應(yīng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)采用局域絡(luò)結(jié)構(gòu)，圖1為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D。系統(tǒng)包括一臺(tái)教師機(jī)和若干臺(tái)學(xué)生機(jī)，通過(guò)集線器連接，組成局域。在教師機(jī)和學(xué)生機(jī)中分別編入不同的應(yīng)用軟件。該軟件的主要功能就是實(shí)現(xiàn)教師機(jī)與學(xué)生機(jī)之間的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和評(píng)分結(jié)果的交換。與絡(luò)共享、文件下載及電子郵件操作有所不同，這是直接在教師機(jī)與學(xué)生機(jī)之間已打開的Excel表格中的信息交換，因此能夠及時(shí)掌握學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況

。教師機(jī)軟件文件和數(shù)據(jù)傳輸文件和數(shù)據(jù)封存權(quán)限和狀態(tài)設(shè)置Excel文檔操作教師機(jī)軟件文件和數(shù)據(jù)傳輸在教師機(jī)中存儲(chǔ)Excel格式的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)模版文件，實(shí)驗(yàn)操作的視頻文件，以及其他供學(xué)生參考、使用的文件。系統(tǒng)可傳輸?shù)奈募ㄓ糜谔钊雽?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的Excel模版文件，實(shí)驗(yàn)操作的視頻文件，以及其他文件，系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)就是Excel模版文件中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，這些文件和數(shù)據(jù)可以從教師機(jī)發(fā)往學(xué)生機(jī)，也可以從學(xué)生機(jī)發(fā)往教師機(jī)。另外也可以把存放在教師機(jī)Excel表格中的學(xué)生數(shù)據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果發(fā)送給學(xué)生機(jī)，便于學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行總結(jié)。文件和數(shù)據(jù)封存在教師機(jī)和學(xué)生機(jī)中均可設(shè)置學(xué)生上交文件和數(shù)據(jù)的封存狀態(tài)，這相當(dāng)于學(xué)生已提交了實(shí)驗(yàn)報(bào)告。封存后，學(xué)生不能再提交含有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的文件或直接提交實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，只有在教師機(jī)上解除封存狀態(tài)，方能再提交。權(quán)限和狀態(tài)設(shè)置為防止學(xué)生隨意從教師機(jī)中讀取文件和數(shù)據(jù)，或隨意向教師機(jī)中發(fā)送文件和數(shù)據(jù)，在教師機(jī)安排了權(quán)限設(shè)置功能。只有在教師機(jī)中放開了相關(guān)權(quán)限，才能進(jìn)行文件和數(shù)據(jù)的讀取操作。Excel文檔操作用實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱命名Excel模版文件，例如霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的Excel模版文件名為“霍爾效應(yīng)．xls'’。通過(guò)教師機(jī)軟件可以打開Excel模版文件，把從學(xué)生機(jī)中讀來(lái)的數(shù)據(jù)、字符串填入相應(yīng)的表格中，或把教師機(jī)表格中的信息讀出并傳給學(xué)生機(jī)。教師機(jī)軟件中的打印功能用于打印學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，