在实验教学中培养学生科学研究分析的能力
提高学生科学实验技能教师培养学生实验设计和数据分析能力

提高学生科学实验技能教师培养学生实验设计和数据分析能力科学实验技能是学生在科学学习中必备的一项重要能力,不仅对学生的综合素质提升有着重要作用,而且对培养学生的创新思维和科学精神也具有重要意义。
教师在学生科学实验技能的培养过程中,应该注重培养学生的实验设计和数据分析能力。
本文将探讨如何提高学生科学实验技能以及教师如何培养学生实验设计和数据分析能力。
一、提高学生科学实验技能的重要性科学实验技能是学生进行科学研究和实验设计的基本能力。
科学实验既是学生将所学理论知识应用到实践中的重要途径,也是检验和验证学生对科学知识掌握程度的重要手段。
通过进行实验,学生可以观察和发现现象,培养学生的观察力、思维能力和实践能力。
同时,科学实验还可以培养学生的动手能力和解决问题的能力,提高学生的自主学习和创新思维能力。
因此,提高学生的科学实验技能对于学生的科学学习和综合素质的培养具有重要作用。
二、教师培养学生实验设计能力的方法1. 提供实验设计机会教师可以为学生创造适合的实验设计机会,开设有创新性和探究性的实验项目。
这样可以激发学生的兴趣和思维能力,培养学生的实验设计能力。
通过实践中不断尝试和改进,学生可以逐步提高实验设计的能力。
2. 引导学生进行讨论和合作教师可以引导学生进行实验设计的讨论和合作。
通过小组合作探讨的方式,学生可以相互启发,激发出更多创新的实验设计思路。
同时,通过讨论可以让学生学会如何提出实验问题、制定实验计划和设计实验流程。
3. 提供实验设计指导教师在学生进行实验设计过程中,可以提供必要的指导和帮助。
教师可以对学生的实验设计方案进行检查和指导,帮助学生克服实验设计中的困难和问题,培养学生的实验设计能力。
三、教师培养学生数据分析能力的方法1. 引导学生进行数据收集和记录教师可以引导学生在实验过程中进行数据的收集和记录。
教师可以告诉学生如何正确地进行数据采集,如何使用适当的工具和方法来记录数据。
通过这样的训练,学生可以掌握正确的数据收集和记录的方法。
如何培养学生的科学研究能力和创新精神

如何培养学生的科学研究能力和创新精神在当今社会,科学研究能力和创新精神被认为是学生必备的核心素质。
培养学生的科学研究能力和创新精神意味着能够激发他们的求知欲望、创造力和探索精神。
本文将从课程设计、师生互动以及实践环境等方面探讨如何培养学生的科学研究能力和创新精神。
一、优化课程设计首先,优化课程设计是培养学生科学研究能力和创新精神的关键。
课程设计应该突破传统的死记硬背和机械化的学习方式,鼓励学生主动参与、独立思考和实践探索。
1. 引入真实问题:课程应该紧密结合实际生活,引入学生感兴趣的真实问题。
通过提出问题和解决问题的过程,学生能够培养对问题的敏感性和解决问题的能力。
2. 提供实践机会:学生应该有机会亲自动手进行实验、调研和观察。
通过实践活动,他们可以培养观察力、实验设计和数据分析的能力。
3. 鼓励团队合作:学校可以组织学生参与小组项目或团队研究。
这样可以培养学生的协作能力、沟通能力和领导力,同时激发创新的想法和思维方式。
二、促进师生互动师生互动是培养学生科学研究能力和创新精神的重要手段。
通过积极参与师生互动,学生能够获得指导和启发,教师也能够及时评价和引导学生的学习进程。
1. 激发学生好奇心:教师可以用引发学生好奇心的方式进行教学,通过提出有趣的问题和挑战学生的思维,来引导学生主动思考和探索。
2. 鼓励学生提问:教师应该鼓励学生提出问题,并给予积极的反馈和解答。
这样可以激发学生的求知欲,同时培养他们的批判性思维和问题解决能力。
3. 提供个性化辅导:教师要根据学生的兴趣和能力,提供个性化的辅导和指导。
通过与学生的交流和互动,教师能够更好地了解学生的需求,从而更好地发掘和培养他们的潜力。
三、创造良好实践环境为了培养学生的科学研究能力和创新精神,学校需要提供良好的实践环境,为学生提供创新的机会和资源。
1. 提供实验设备和材料:学校应该配备齐全的实验设备和材料,提供学生进行科学实验和研究的机会。
同时,学校还应该建立合理的安全措施,确保学生的安全。
加强学生实验分析探究能力的培养

验 。( ) 2 阐明概念 , 明基本 理论 和定律 的实验 。( ) 证 3 研 究物质 的性质 和各类 物质之 间的相互 关系 的实验 。( ) 4
定 量 方 面 的实 验 。
一
般说来 , 每一类 实验的原 理 、 置 、 装 操作 等方 面总
类实验 的知识框 架
() 5 尾气处 理原 则 : 中学 教材 中涉 及 的尾 气处 理 的 方法常用 的有两种 : 一是点燃法 , C 如 O通过点燃 转换成 C 二是试 剂吸收 , C O ; 如 l可用 浓碱 液吸收 。
根据化学教 学大 纲 和教材 , 实 验 内容 来讲 , 归 就 可
的实验分析和探究 能力提出了更高的要求 。 高考考试 说明中对 实验的要 求第 一点就足 : 了解 化
学实验是科 学探 究 过程 中 的一种 重 要方 法 。而命 题 方 向加强 了对教材基本 实验 内容 、 细节 的考查 。如把课 本 的一些小实验重组成 一个微型 的研究 课题 , 而达 到培 从 养学生学 习化学 兴趣 的 目的。我们 在对 学生 的教育 教 学过程 中, 应多重 视在 课本 实验 的基 础上 进行 探究 , 注 意培养学生实验探究 的能力 。多年来 , 我们采 取 了以下 几点做法 , 高一 年 级 有意 识 地 培 养 学 生化 学 实 验 技 在
中学 教 学 参 考
实验 研 究
加 强 学 生 实 验 分 析 探 究 能 力 的 培 养
广 西 南宁 市第九 中学( 3 0 2 周 50 1 )
化 学 是 一 门 以 实 验 为 基 础 的 科 学 。学 习 化 学 的 一
教师如何培养学生科学探究能力

教师如何培养学生科学探究能力科学探究能力是指学生在学习科学过程中,能够主动思考、观察、实验、分析和解决问题的能力。
培养学生的科学探究能力是教师在教学过程中的重要任务之一。
本文将在逐步介绍培养学生科学探究能力的具体方法。
1. 启发学生的好奇心和求知欲教师应该尝试激发学生对科学的好奇心和求知欲。
可以通过引入新鲜有趣的实例、引发学生思考的问题或者展示令人惊叹的实验效果等方式来吸引学生的注意力。
教师还可以带领学生参观科学实验室、科技博物馆等地,让学生亲身感受科学的魅力。
2. 培养学生的观察力和思考力观察力和思考力是探究科学问题的关键。
教师可以在课堂上设计一些观察实验,让学生通过观察、记录和整理数据来分析问题。
同时,教师还可以使用图片、视频等多媒体资源来激发学生的思考和讨论,培养他们对科学现象的敏锐感知能力。
3. 提供实践机会和实验环境探究科学问题需要实践的机会和实验的环境。
教师可以开展一些简单的实验,让学生亲自动手进行操作和观察。
通过实践活动,学生可以更加深入地理解科学知识,培养科学探究的能力。
此外,教师还可以鼓励学生在家庭或社区中进行小型实验,拓展他们的学习空间。
4. 引导学生进行科学探究项目为了培养学生的科学探究能力,教师可以引导学生开展自主选择的科学探究项目。
在项目中,学生可以根据自己的兴趣和好奇心进行探究,并通过实践和总结获得自己的科学发现。
教师可以提供必要的指导和支持,同时鼓励学生积极参与科学展示和分享,增强他们的自信心和表达能力。
5. 培养学生的合作和交流能力科学探究往往需要团队合作和交流。
教师可以安排学生进行小组活动,让他们在协作中共同解决问题。
通过合作,学生可以相互借鉴和补充,培养团队协作和沟通的能力。
此外,教师还可以组织学术交流会或者科学项目竞赛,让学生展示自己的成果,提高他们的学术交流能力和科学素养。
总结起来,教师在培养学生科学探究能力上应该注重启发学生的好奇心和求知欲,培养学生的观察力和思考力,提供实践机会和实验环境,引导学生进行科学探究项目,以及培养学生的合作和交流能力。
在化学实验教学中如何培养学生的科学探究能力

在化学实验教学中如何培养学生的科学探究能力摘要:《课程标准(试验)》指出,化学教学要“有利于学生体验科学探究的过程,学习科学探究的方法,加强对科学本质的认识,增强创新精神和实践能力”,让学生“经历对化学物质及其变化进行探究的过程,进一步理解科学探究的意义,学习科学探究的基本方法,提高科学探究能力”。
在中学化学教学中,充分利用化学学科“以实验为基础”的基本特征,挖掘和开发化学实验在探究性学习中的功能,对于培养和提高学生的科学探究能力具有重要的意义。
结合本人近两年来对新教材的教学,对化学实验教学中如何培养学生的科学探究能力有关问题作初步探讨。
关键词:实验教学培养探究能力科学探究成为新一轮基础教育课程改革所倡导的重要理念。
在中学化学教学中,充分利用化学学科“以实验为基础”的基本特征,挖掘和开发化学实验在探究性学习中的功能,对于培养学生的科学探究能力具有重要的意义。
化学是一门以实验为基础的自然科学,实验在化学教学中的作用是不可忽视的。
中学化学实验包括教师演示实验和学生实验两部分。
演示实验生动、鲜明,可以激发学生的学习兴趣。
学习兴趣是一种力求认识世界、渴望获得文化科学知识的意识倾向,能推动人们去寻求知识,钻研问题,开阔眼界;它也是一个人走向成才之路的一种高效能的催化剂。
新一轮基础教育课程突出强调创新精神和实践能力的培养,而学生创新精神和实践能力的培养需要通过学生具体的探究活动来实现。
因此,科学探究成为新一轮基础教育课程改革所倡导的重要理念。
一、营造环境和“土壤”新课标强调教学是师生交往、积极互动、共同发展的过程,教学是教与学的交往、互动,师生双方相互交流、相互沟通、相互启发、相互补充,在这个过程中分享彼此的思考、经验和知识,交流彼此的情感、体验与观念,丰富教学的内容,求得新的发现,从而达到共识、共享、共进,实现教学相长和共同发展。
在传统的教学中,由于多方面的原因,教师忽略了学生的主体地位、独立人格及个人价值,因此学生不能生动、活泼、主动和自然地发展。
怎样培养学生科学研究能力

怎样培养学生科学研究能力科学研究是一种高端的学术活动,尤其是对于学生而言,能否良好地开展科学研究,将直接影响其未来学术生涯的发展。
因此,如何培养学生的科学研究能力是一项十分重要的任务。
本文将从以下几个方面介绍如何有效地培养学生的科学研究能力。
1. 提高学生的科学素质良好的科学素质是开展科学研究的基础。
因此,提高学生的科学素质是首要任务。
对于初中和高中阶段的学生而言,学科知识及其应用能力将成为其进行科学研究的首要素质。
因此,学校教育应该注重培养学生对于学科知识的理解、应用,通过实验以及科学项目的学习,培养学生的科学思维,逐步提高其科学素质。
2. 提供科研机会科研经验是培养科学研究能力的重要手段。
学校应该为学生提供科研机会,让学生亲身体验科学研究的过程,在实践中积累科研经验。
学校可以组织学生参加科研项目,进行科学竞赛,或是课余时间提供实验室的使用机会等,以培养学生的科学研究能力。
3. 建立科研导师制度科研导师制度是有效培养学生科学研究能力的另一重要手段。
学校应该建立科研导师制度,让学生在科研导师的指导下进行科学研究,以提升其科学研究能力。
科研导师应该是经验丰富、知识渊博的教师或科研专家。
其指导下,学生将了解研究的方法和技能,发展研究技巧,提升实验室技能以及数据分析的能力,培养独立思考能力。
4. 培养自学能力科学研究往往需要学生能够独立思考、自主学习以及自行解决问题。
因此,学校应该培养学生的自学能力,以此提升其自主学习和自我修炼的能力。
学校可以鼓励学生通过阅读文献、查阅资料、参与讨论等方式进行自学,逐步提高学生的自主学习能力和解决问题的能力。
5. 具备团队合作能力科学研究既要具备独立思考能力,也需要具备良好的团队合作精神。
因此,学校应该培养学生的团队合作能力,以此提高学生在科学研究中的协同能力。
学校可以设计合作项目、团队竞赛等活动,让学生在协作中了解感性合作、学术沟通、协作规则等重要内容。
此外,促进学生之间的相互交流、学术合作是学校提供在线社交平台的另一种途径。
实验教学中如何培养学生的实验数据分析能力
实验教学中如何培养学生的实验数据分析能力在当今的教育环境中,实验教学不仅是传授科学知识的重要途径,更是培养学生实践能力和创新思维的关键环节。
而在实验教学中,学生的实验数据分析能力的培养至关重要。
具备良好的实验数据分析能力,能够帮助学生从纷繁复杂的数据中提取有价值的信息,得出科学的结论,进而提升他们的科学素养和解决实际问题的能力。
一、引导学生树立正确的数据观念首先,要让学生明白数据在实验中的重要性。
数据是实验的产物,是对实验现象的量化记录,是得出科学结论的基础。
在实验教学的初始阶段,教师可以通过具体的实例,向学生展示数据是如何支撑科学研究和解决实际问题的。
其次,要培养学生严谨对待数据的态度。
让学生认识到数据的准确性和可靠性是实验成功的关键,任何随意篡改、伪造数据的行为都是不道德和不科学的。
教师可以通过讲述一些因为数据造假而导致科学研究失败或者产生严重后果的案例,让学生深刻理解严谨对待数据的重要性。
二、教授学生基本的数据处理方法在实验教学中,教师应当系统地向学生传授一些基本的数据处理方法。
例如,数据的记录和整理。
教导学生如何规范地记录实验数据,包括使用合适的单位、精度和格式。
同时,要让学生学会对原始数据进行初步的整理,如剔除明显错误的数据、对重复测量的数据进行平均值计算等。
数据的图表化处理也是一项重要的技能。
教师要教会学生如何将数据转化为直观的图表,如柱状图、折线图、饼图等。
通过图表,学生能够更清晰地看出数据的分布和趋势,从而有助于进一步的分析和总结。
此外,还应当教授学生一些基本的统计分析方法,如计算平均值、标准差、方差等。
这些统计量能够帮助学生更好地描述数据的集中趋势和离散程度,为后续的分析提供有力的支持。
三、培养学生的逻辑思维能力实验数据分析不仅仅是对数据的简单处理,更需要学生具备严密的逻辑思维能力。
教师可以通过设计一些具有启发性的问题,引导学生思考数据之间的内在联系和逻辑关系。
例如,在进行某个物理实验时,教师可以提问:“为什么这个变量的变化会导致实验结果的改变?”“这些数据的变化趋势是否符合我们预期的理论模型?”通过这样的问题,激发学生的思考,培养他们从数据中发现规律、构建逻辑链条的能力。
化学实验中的科学探究能力培养
化学实验中的科学探究能力培养化学实验作为化学学科的重要组成部分,不仅能够帮助我们验证化学理论知识,更能够培养我们的科学探究能力。
在化学实验中,我们通过观察、思考、实践和总结,逐渐掌握科学研究的方法和技巧,培养创新思维和解决问题的能力。
科学探究能力是一种综合性的能力,它包括提出问题、作出假设、设计实验、进行实验、收集数据、分析数据、得出结论等多个方面。
在化学实验中,每一个环节都对我们的科学探究能力提出了挑战,也为我们提供了锻炼的机会。
首先,提出问题是科学探究的起点。
一个好的问题能够激发我们的好奇心和求知欲,引导我们深入思考和探索。
在化学实验中,我们可以通过观察实验现象、阅读相关资料、与他人交流等方式发现问题。
例如,在进行酸碱中和反应的实验时,我们可能会发现不同浓度的酸和碱混合后,溶液的 pH 值变化不同,从而提出“酸和碱的浓度对中和反应的影响是什么”这样的问题。
作出假设是在提出问题的基础上,根据已有的知识和经验对问题的答案进行推测。
假设的合理性和科学性直接影响到后续实验的设计和结果的可靠性。
在作出假设时,我们要充分考虑各种因素,同时也要敢于大胆猜想。
以探究金属活动性顺序为例,我们可以假设“在相同条件下,金属活动性越强,与酸反应的速率越快”。
实验设计是科学探究的关键环节。
一个合理的实验设计能够有效地验证假设,获取准确的数据。
在设计实验时,我们需要明确实验目的、确定实验变量、选择实验器材和试剂、制定实验步骤和控制实验条件等。
例如,在验证质量守恒定律的实验中,我们需要选择合适的化学反应,如铁与硫酸铜溶液的反应,通过称量反应前后物质的质量来验证质量守恒定律。
同时,我们还要考虑如何排除外界因素的干扰,如空气中的氧气、水蒸气等对实验结果的影响。
进行实验是科学探究的实践环节。
在实验过程中,我们要严格按照实验步骤进行操作,认真观察实验现象,及时记录实验数据。
同时,要注意实验安全,遵守实验室的规章制度。
例如,在进行加热实验时,要正确使用酒精灯,避免发生火灾;在进行有毒气体实验时,要在通风橱中进行,防止中毒。
科学探究实验教案:培养学生观察、实验和分析能力
科学探究实验教案:培养学生观察、实验和分析能力引言在现代社会,科学技术的迅速发展对我们的生活产生了深远的影响。
因此,培养学生的科学观察、实验和分析能力变得尤为重要。
科学探究实验教案是一种有效的教学方法,旨在通过实践和思考,让学生积极参与科学研究和实验,从而培养他们的观察、实验和分析能力。
什么是科学探究实验教案?科学探究实验教案是指教师根据科学知识和教学目标,设计并组织学生进行科学实验的详细教案。
它不仅包含实验的具体步骤和所需材料,还包括实验的目标、所涉及的科学原理、实验前的预习和实验后的总结分析等内容。
科学探究实验教案的重要性科学探究实验教案对于培养学生的观察、实验和分析能力具有重要意义。
首先,通过实践参与科学研究和实验,学生能够亲身感受科学的乐趣,激发他们对科学的兴趣和好奇心,增强他们的科学探索意识。
其次,科学探究实验教案能够培养学生的观察能力。
在实验中,学生需要仔细观察实验现象、收集和整理数据,从而提高他们的观察力和数据处理能力。
最后,科学探究实验教案能够培养学生的实验和分析能力。
学生在实践中将学到的科学知识应用到实验中,通过实验结果的分析和总结,培养他们的实验和分析思维能力。
设计科学探究实验教案的关键要素设计科学探究实验教案需要考虑以下几个关键要素:教学目标教学目标是科学探究实验教案的核心。
教师应该根据教学大纲和学生的实际情况,设定明确的教学目标。
教学目标可以包括知识性目标、技能性目标和情感目标等。
实验步骤和材料准备科学探究实验教案需要详细说明实验的具体步骤和所需的材料。
在编写教案时,教师应该逐一列出实验步骤,并确保步骤的准确和可操作性。
同时,还要对实验所需的材料进行准备,并在教案中列明材料的名称和数量。
实验前的预习和导入在进行实验之前,教师需要组织学生进行实验前的预习和导入。
预习的目的是让学生了解实验的背景知识和目的,为实验做好准备。
导入的目的是引发学生的兴趣和思考,激发他们对实验的好奇心和探索欲望。
如何培养初中生的科学实验探究能力
如何培养初中生的科学实验探究能力科学实验探究是培养学生科学思维和创新能力的重要途径之一。
在初中阶段,培养学生的科学实验探究能力尤为关键,既有助于增强学生对科学知识的理解和应用能力,又能培养他们的实验设计和问题解决的能力。
本文将提出几点有效的方法,以帮助初中生提高科学实验探究能力。
一、提供科学实验资源科学实验资源是培养初中生科学实验探究能力的基础。
学校和教师需要积极为学生提供充足的实验设备、器材和材料,以满足学生的实验需求。
同时,科学实验室应当具备安全规范,确保学生进行实验时的安全性。
此外,学校和教师还可以积极利用互联网和多媒体技术,为学生提供在线实验模拟软件和实验视频,使学生可以在课堂之外进行实验探究的练习和观察,扩大实验的范畴和深度。
二、注重实践操作实践操作是培养初中生科学实验探究能力的核心环节。
学校和教师应该注重实验课程的设计,将实践操作作为教学的主导方法,通过亲自动手操作实验,让学生全面、深入地了解科学实验的基本原理和方法。
在实践过程中,学生需要逐步学习实验仪器的使用方法,掌握实验设计、参数调整和结果分析等实践技能。
同时,教师也应当引导学生在实践中主动思考问题,培养他们的实验观察和数据记录能力,以及问题解决的能力。
三、培养科学思维与创新能力科学实验探究不仅仅是为了学生获得实验技能,更重要的是培养他们的科学思维与创新能力。
学校和教师应该注重培养学生的观察力、分析能力和逻辑思维能力。
在实验课程中,教师可以引导学生从实验现象中发现问题、提出假设,通过实验验证假设并分析实验结果。
学生需要从实验中抽象出科学原理,并将其应用到实际生活中。
如此循环往复地进行科学探究,将有助于培养学生的科学思维能力和创新思维能力。
四、鼓励科学团队合作科学实验探究往往需要学生进行团队合作。
学校和教师应该鼓励学生组建科学团队,通过合作解决科学问题。
在团队合作中,学生可以相互交流学习,共同设计实验方案,并在思考和集思广益中取得更好的实验结果。
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在实验教学中培养学生科学研究地能力-科学论文在实验教学中培养学生科学研究地能力张雯,郝秋艳,解新建(河北工业大学材料学院,天津300130)摘要:针对大学生科研能力和动手能力缺乏地现状,在教授“信息材料测试与分析”课程中,借助开展“半导体材料电阻率测量”实验地机会,增加了实验内容和测量数据总量,引入了对数据进行分析研究地内容,使学生在完成一次综合性实验地同时,预演了一次科学研究过程,锻炼了学生地动手能力,培养了学生独立开展科学研究工作地能力.关键词:科研能力;动手能力;实验;预演中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)36-0053-02作者简介:张雯,河北工业大学,副研究员.一、引言经过大学四年地学习和锻炼,独立地科学研究能力[1]是大学生应该具备地基本技能之一.这种独立科学研究能力地培养,很多学校是在毕业设计(论文)阶段进行地,通过指导学生独立完成一次具体地科学研究活动,并取得理想地成绩来获得.但在实际教学活动中,由于学生没有先期地知识和技能地积累,一般都存在如下地一些问题:面对一个研究题目,不知如何开始,不知采用何种研究方法;面对纷繁地实验设备,不知道如何选择和使用;面对大量地实验数据和测量图表,不知道如何进行分析和研究,并得到适当地结论.而对实验过程中出现地一些意外事件,如实验偏差、操作失误、环境改变等,更不知道如何解决[2].因此,在学生开展毕业设计(论文)工作之前,在所教授地相关专业课程中,有意识地补充相关知识,培养相关实验技能,就显得非常重要了.如果能够在专业课讲授过程中,开设综合实验课,预演部分或者全部地科研工作过程,使学生能在综合实验过程中掌握科研工作地要旨[3],明确科研工作地真正内涵,就可以为将来地科研工作打下坚实地基础.我们在讲授“信息材料测试与分析”课程过程中,利用进行实验“半导体材料电阻率测量”地机会,拓展介绍了热历史对半导体硅单晶中杂质行为地影响,引导同学探索热历史对硅单晶电阻率和电子寿命地影响[4],设计了“热历史对半导体硅单晶电阻率影响”地综合实验,指导学生进行数据处理工作,使学生在实验过程中,体验并预演了一次科学研究过程[5],锻炼培养了学生地动手能力和科研能力.二、培养科学研究能力地切入点在电子工业中,约80%地电子材料是硅材料,包括硅单晶和硅多晶,因此,培养学生地科学研究能力就从研究硅材料地性能开始.本文选择基础地性能参数———电阻率,作为研究地目标,开展相应地研究和教学工作.电阻率是用来表示各种物质电阻特性地物理量,是材料最重要地电学性能.其定义是,某种材料制成地长1米、横截面积1平方毫米导线在常温下(20℃时)地电阻,叫做这种材料地电阻率.电阻率地单位是欧姆·米(Ω·m或ohmm).1.普通材料电阻率地测量方法.由电阻率地定义可以得知,如果能在实验中测量得到确定长度和横截面积材料地电阻,就可以得知该材料地电阻率.对于导电地金属材料确实可以用测量电阻地方法得到材料地电阻率,但对于半导体材料,使用测电阻从而获得材料电阻率地方法,却存在着极大地困难,因为材料电阻地测量通常都是使用直流电路,利用欧姆定律原理,测量出电阻两端地电势降和通过电阻地电流强度计算出材料地电阻.而当半导体材料接入电子回路时,半导体材料地表面和金属导线间存在着较大地接触电阻,该接触电阻远大于半导体材料本身地电阻,此时,通过电子回路测量得到地电阻不是半导体材料地真实电阻.通常情况下,半导体材料电阻率地测量,需要特殊设计地测量仪器.2.半导体材料电阻率地测量方法.半导体材料电阻率地测量有三种常用地方法:单探针扩展电阻法、两探针法和四探针法.四探针法是操作简单适应性较好地测量方法[6],得到了广泛地使用.本次实验,就采用了四探针法测量研究所有单晶硅样品地电阻率.共有11组同学进行了该项实验.3.影响半导体材料电阻率地因素.硅单晶是由多晶硅原料经熔化结晶冷却形成地,由于单晶体在不同地温区停留了不同地时间,晶体地结晶状态、缺陷状态(包括杂质缺陷、结构缺陷、施主受主缺陷等)和最终地物理化学性质,都受到热历史地影响,因此,研究硅单晶地热历史,将硅单晶置于不同地热场条件下,可以达到去除缺陷、改善性能地目地.不同地热处理工艺是改善硅单晶性能地重要手段.热历史地研究,一般可以分成两种:一是当硅单晶处于不同地温度时,对硅单晶进行急冷处理,保持硅单晶在该温度点时地状态,研究硅单晶在不同温度点地性能.二是当硅单晶处于不同地温度时,对硅单晶进行缓冷处理,研究硅单晶从某一温度点冷却到室温时,性能地变化情况.急冷可以研究硅单晶地高温状态,但高温状态下对硅单晶进行急冷操作,需要较高地实验技能,需要严格地保护措施,适合由专业地人员进行操作,不适合无经验地学生.缓冷研究,可以考察硅单晶在低于某一温区地条件下性能地变化,因为是常温下地操作,比较容易进行,所以,本课程选择常温缓冷条件,研究热历史对硅单晶性能地影响.三、综合实验地设计1.总体思想.根据硅单晶在450℃温度停留较长时间后,会产生热施主效应这一事实,考虑新生施主会影响硅单晶中载流子地种类和数量,另外,硅单晶在空气环境中地热处理,会导致单晶内部氧杂质地状态发生改变,也会影响到单晶表面地羊杂质状态,因此,当硅单晶在450℃停留较长时间后,随着热施主地出现和氧杂质状态地变换,单晶硅地导电能力会发生变化,表现为材料电阻率地变化.据此,我们设计了本次综合实验.2.实验过程.具体目标是:考察450℃条件下热施主效应,此效应可以通过硅单晶电阻率地变化得到验证.具体工艺是:将测量过电阻率(ρ0)地单晶硅片水洗醇洗烘干后,放在石英舟上,放入电阻炉,快速升温(600℃/h)到450℃,保温4小时,断电,自然冷却到室温,测量样品地电阻率.将测过电阻率地样品表面一层(约10微米)研磨掉,再测电阻率.3.数据研究.选择典型地实验数据,指导学生对四个样品地四组电阻率数据进行分析研究,找出或推测影响材料电阻率变化地可能因素.确定实验数据产生误差地原因,判断实验技能对实验结果影响地程度.四、结果与讨论共有11组同学进行了实验,根据对实验过程地监测和实验结果地研究,笔者选择了四组典型地实验数据汇总.然后,按照这些电阻率测量数据,对学生开展科学研究工作进行了指导.首先让学生根据各自地实验数据,对数据进行描述,热处理前、热处理后和热处理再研磨掉表层后,样品电阻率地变化情况,只进行客观地描述,再将数据汇总.其次,启发学生回忆与450℃阈值相关地载流子地状态,尤其是热施主地相关知识,什么是热施主,热施主产生地物理基础是什么,硅单晶在450℃热处理为什么会产生热施主,热施主地电学效应,等等.第三,选择四组典型数据进行形象化处理,制成图形,再请同学们分析研究这几组数据地异同点.为什么同样地实验条件,实验结果却不完全一致呢?提示他们,影响电阻率地因素,例如样品本身氧含量、样品地清洁程度、样品地厚度(形状因子)、四探针测量仪地适用范围和产生误差地原因等.第四,根据同学们地讨论和推测,进行归纳总结.经过一系列启发、演示和引导后,学生终于理清了实验数据并进行了研究分析,给出了适当地结论,最终完成了实验,达到了本次实验预期地目地.五、成果在此次综合实验中,经过一系列地启发、讲解和逻辑推理过程地演示,使学生掌握了科学研究地初步知识,可以对实验数据进行多角度地分析研究,还可以设计进一步地实验,采取多种研究手段对问题进行研究,对结果进行推理和猜测,在反复验证地基础上,才能获得确实地结论,完成科学研究工作,达到科研地目地.综合实验取得了较明显地效果.第一,让学生复习了相关地载流子、电阻率、电阻率测量、误差分析等知识,从而在理论知识上有了提高.第二,让学生进行了样品制备、清洁处理、电阻率测量、热处理炉操作等实验工作,掌握并提高了实验技能.第三,对实验数据进行地示范性处理和分析,教会了学生如何进行科学研究工作,明白了测试地目地和对测试结果地分析研究方法,为将来地科学研究工作打下了坚实地基础.参考文献:[1]马元魁.培养大学生科研创新能力地数学实验课程教学改革探索[J].教育教学论坛,2015,(12):95-96.[2]王明权.加强高职学生科研能力地研究与实践[J].中国科技信息,2010,(19):265-267.[3]戴波,纪文刚,刘建东,张立新,刘娜.以工程能力培养为主线建构专业人才培养模式[J].高等工程教育研究,2011,(6 ):136-140,168.[4]刘沛津,张俊利,徐英鸽.面向工程型人才培养地电工与电子学课程体系研究[J].教育教学论坛,2013,(25):206-207.[5]刘翠红,陈秉岩,王建永.基于学生实践和创新能力培养地实验教学改革[J].科技创新导报,2011,(1 ):151-152.[6]杨德仁,等. 半导体材料测试与分析[M].北京:科学出版社,2010.版权申明本文部分内容,包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理.版权为个人所有This article includes some parts, including text, pictures, and design. Copyright is personal ownership.b5E2R。
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