課程名稱 |
自主探索實驗物理二 Self-exploratory Experimental Physics(Ⅱ) |
開課學期 |
105-2 |
授課對象 |
理學院 物理學系 |
授課教師 |
汪治平 |
課號 |
Phys3014 |
課程識別碼 |
202 39160 |
班次 |
|
學分 |
4.0 |
全/半年 |
半年 |
必/選修 |
選修 |
上課時間 |
星期三7,8,9,10,A,B,C(14:20~21:05) |
上課地點 |
新物207 |
備註 |
本課程中文授課,使用英文教科書。 總人數上限:18人 外系人數限制:2人 |
|
|
課程簡介影片 |
|
核心能力關聯 |
核心能力與課程規劃關聯圖 |
課程大綱
|
為確保您我的權利,請尊重智慧財產權及不得非法影印
|
課程概述 |
傳統的實驗課程以現成的儀器設備讓學生操作,雖然名為實驗,但是由於實驗的方法和器材已經固定,學生自主探索的自由度很低,與實驗所應講求的探索精神脫節。另一方面,傳統的實驗課程重視操作的訓練,卻未能培養學生建造儀器、設計實驗、團隊合作、經營專案的能力,而這種能力才是實驗物理的精髓,是在科學上開創新局的資本。針對解決上述這兩個問題,本課程將帶領學生以自主探索的方式學習實驗物理,培養學生運用現代光機電技術的能力,強調動手建造、創新設計,建立學生解決技術問題的自信。學生經由文獻查考、計畫提案、實驗設計、儀器建造、進度和預算控制、數據分析、成果報告、公開展覽這一串環環相扣的流程,每個階段都得到助教的協助和老師的講評,可獲得密集的技術訓練和完整的企畫、執行經驗。由於這個過程沒有固定的道路可依循,學生將體會自主學習、時間管理、團隊經營、決策風險的挑戰,這也是領袖級科技人才應有的訓練。有鑑於學生對於現代光學、電子、機械、計算機的運用能力缺乏訓練,上學期的課程以訓練學生的製作科學儀器的能力為目標,下學期則應用現代的光機電技術,輔以計算機的訊號處理和分析,以自製儀器重現古代經典實驗,驗證物理定律或測量重要的物理常數,並達到同等級的精確度。
本課程可抵免下列必修課
1. 基礎物理實驗(202 33100)
2. 近代物理實驗(202 36200)
|
課程目標 |
本課程之目標在於培養學生下列的能力:(1)儀器設計與製作,(2)實驗設計與執行,(3)雷射、光學、電子、計算機科技的運用,(4)數據分析與動畫呈現,(5)團隊合作、專案經營、表達與宣傳。這方面的訓練不僅對於有志於實驗物理的學生非常重要,對於想要進入高科技產業發展的學生,也是提高自己競爭力的有效途徑。
本課程可抵免下列必修課
1. 基礎物理實驗(202 33100)
2. 近代物理實驗(202 36200) |
課程要求 |
待補 |
預期每週課後學習時數 |
|
Office Hours |
|
指定閱讀 |
1. 實驗儀器製作(instrumentation):Moore, Davis, and Coplan, Building Scientific Apparatus 4th Ed. (Cambridge Univ. Press 2009). Chapters 1, 3-7
2. 電子學(electronics):Horowitz and Hill, The art of electronics 2nd Ed. (Cambridge University Press 1989). Chapters 1-6, 8, 9, 12, 15 |
參考書目 |
1. 電子學(electronics):Horowitz and Hill, The art of electronics 2nd Ed. (Cambridge University Press 1989).
2. 實驗儀器製作(instrumentation):Moore, Davis, and Coplan, Building Scientific Apparatus 4th Ed. (Cambridge Univ. Press 2009).
3. 機械加工(machining):The Starrett book for student machinists 16th ed. (L. S. Starrett company 1982).
4. 計算機概論(computer):Glenn Brookshear, Computer Science 9th ed. (Pearson Education 2007).
5. 科學文件製作(document preparation):Leslie Lamport, LaTeX user’s guide and reference manual (Addison-Wesley 1994)
6. 程式設計(programming):Allen B. Downey, Think Java-How to Think Like a Computer Scientist 5th ed. http://www.greenteapress.com/thinkapjava/thinkapjava.pdf
7. 英文寫作(expository writing):Daiker, Kerek, Moenberg, and Sommers, The writer’s options, 5th ed. (Harper Collins College Publishers 1994)
參考課程錄影 (video references)
1. 電子學(electronics): http://ocw.mit.edu/courses/electrical-engineering-and-computer-science/6-002-circuits-and-electronics-spring-2007/
2. 機械加工(machining):MIT TechTV machine shop video. http://techtv.mit.edu/collections/ehs-videos/videos
3. 計算機概論(computer): http://ocw.mit.edu/courses/electrical-engineering-and-computer-science/6-00-introduction-to-computer-science-and-programming-fall-2008/index.htm
4. 雷射與光學(laser and optics):http://ocw.mit.edu/resources/res-6-005-understanding-lasers-and-fiberoptics-spring-2008/ 和 http://ocw.mit.edu/resources/res-6-006-video-demonstrations-in-lasers-and-optics-spring-2008/
5. 演示實驗(demonstration):http://sciencedemonstrations.fas.harvard.edu/icb/icb.do
線上論壇(online forum)
喬治查爾斯電子電路網 http://gc.digitw.com/
Java Gossip http://openhome.cc/Gossip/JavaGossip-V1/
Stack Overflow http://stackoverflow.com/
Processing 官網 http://processing.org/
Arduino 實作 http://coopermaa2nd.blogspot.tw/
|
評量方式 (僅供參考) |
No. |
項目 |
百分比 |
說明 |
1. |
考試 |
20% |
|
2. |
實驗成果 |
50% |
作品的品質和執行的效率。 |
3. |
紀律、毅力、團隊合作 |
15% |
1. 工作紀律(discipline):報告是否按時交,工作場所是否收拾整潔,工作是否按計畫進行,工作日誌是否紀錄詳實,是否缺席。
2. 團隊合作(team work):是否能將分內的工作做好;是否主動負責,樂於助人;是否具有領導能力。 |
4. |
報告的品質 |
15% |
內容是否具有讓他人學習的價值;表達是否清楚,論述是否嚴謹;格式是否易於閱讀且能顯示要點,是否正確引用參考資料。 |
|
週次 |
日期 |
單元主題 |
第1週 |
2/22 |
課程說明、分組 |
第2週 |
3/01 |
機械加工(鑽床、攻牙) |
第3週 |
3/08 |
機械加工(車床) |
第4週 |
3/15 |
機械加工(銑床) |
第5週 |
3/22 |
機械加工(砂輪機、沖床、折床) |
第6週 |
3/29 |
智慧型加工(雷射切割) |
第7週 |
4/05 |
智慧型加工(3D列印) |
第8週 |
4/12 |
電子元件與組裝 |
第9週 |
4/19 |
電子元件與組裝 |
第10週 |
4/26 |
類比電子學 |
第11週 |
5/03 |
類比電子學 |
第12週 |
5/10 |
數位電子學 |
第13週 |
5/17 |
數位電子學 |
第14週 |
5/24 |
訊號處理 |
第15週 |
5/31 |
訊號處理 |
第16週 |
6/07 |
期末專題講評 |
第17週 |
6/14 |
期末考 |
|