導(dǎo)語：物理教學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)推廣應(yīng)用一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1引言

仿真實(shí)驗(yàn)利用計(jì)算機(jī)軟件把實(shí)驗(yàn)設(shè)備、教學(xué)內(nèi)容、教師指導(dǎo)和學(xué)生的操作有機(jī)地融合起來，能夠模擬實(shí)驗(yàn)室環(huán)境和物理現(xiàn)象，為學(xué)生提供直觀的學(xué)習(xí)環(huán)境，并以聲音、圖像等豐富的表現(xiàn)力幫助學(xué)生進(jìn)行多感官的學(xué)習(xí)，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)造力．仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驅(qū)崟r(shí)顯示測量結(jié)果，并能提供多種實(shí)驗(yàn)方法和設(shè)計(jì)平臺(tái)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)思考能力和比較判斷能力，可以達(dá)到操作實(shí)驗(yàn)難以實(shí)現(xiàn)的效果［1］．隨著教學(xué)改革的不斷深入，仿真實(shí)驗(yàn)被應(yīng)用到很多高校的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)當(dāng)中［2～5］．早于1999年，中國地質(zhì)大學(xué)（北京）實(shí)驗(yàn)物理中心（以下簡稱“中心”）就引進(jìn)了仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件，并且面向全校理工科大二學(xué)生開設(shè)仿真實(shí)驗(yàn)，將其作為“中心”開放式教學(xué)平臺(tái)的一個(gè)重要組成部分，近年來，“中心”又嘗試將仿真實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于物理實(shí)驗(yàn)課程的考核中．本文將介紹仿真實(shí)驗(yàn)在我們“中心”實(shí)驗(yàn)物理課程教學(xué)中的應(yīng)用以及“中心”在教學(xué)過程中取得的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)．

2仿真實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)物理教學(xué)中的應(yīng)用

中國地質(zhì)大學(xué)（北京）實(shí)驗(yàn)物理教學(xué)中心自2005年成立以來，一直堅(jiān)持“以學(xué)生為本”的改革思路，樹立了“能力與素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展，實(shí)踐與創(chuàng)新全面提高”的教學(xué)理念，并形成了自主開放的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系．其中，仿真實(shí)驗(yàn)既是“中心”實(shí)驗(yàn)物理教學(xué)的重要組成部分，同時(shí)也是“中心”進(jìn)行開放式教學(xué)以及考核方式改革的一個(gè)重要途徑［6，7］．

2．1實(shí)驗(yàn)教學(xué)

“中心”使用的仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)開發(fā)設(shè)計(jì)的軟件［8］，該軟件可以提供從力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)、近代物理實(shí)驗(yàn)等內(nèi)容豐富的實(shí)驗(yàn)題目，學(xué)生也可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求自己搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行探索實(shí)驗(yàn)．我們通過實(shí)踐教學(xué)發(fā)現(xiàn)仿真實(shí)驗(yàn)可以解決很多操作實(shí)驗(yàn)不能解決的問題，是實(shí)驗(yàn)物理教學(xué)有益的補(bǔ)充．仿真實(shí)驗(yàn)可以解決學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的“黑匣子”困惑．在實(shí)驗(yàn)物理教學(xué)中，由于有些實(shí)驗(yàn)題目涉及精密儀器，學(xué)生只能看到儀器的外觀，對(duì)于內(nèi)部構(gòu)造的了解只能通過老師的講述或者圖片來實(shí)現(xiàn)，很容易給學(xué)生造成“黑匣子”困惑．仿真實(shí)驗(yàn)就可以解決這一問題，通過仿真平臺(tái)能夠讓學(xué)生很直觀地看到儀器的組成部件，讓他們更加了解儀器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣；仿真實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于它不會(huì)造成實(shí)驗(yàn)儀器的損壞，因此能夠鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行大膽實(shí)踐，反復(fù)調(diào)試，從而有利于學(xué)生深入理解實(shí)驗(yàn)原理，進(jìn)行探索性研究．另外，仿真實(shí)驗(yàn)由于不受儀器的限制，比較容易更新實(shí)驗(yàn)題目，這樣就有利于學(xué)生接觸學(xué)科前沿，開闊視野．通過我們這幾年的教學(xué)，發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生對(duì)于仿真實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)出很濃烈的興趣，課后反應(yīng)非常好，在有些同學(xué)的實(shí)驗(yàn)小結(jié)里，他們認(rèn)為“仿真實(shí)驗(yàn)是一種全新的實(shí)驗(yàn)手法，打破了傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，更加強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思想和實(shí)驗(yàn)方法，能夠讓實(shí)驗(yàn)者主動(dòng)學(xué)習(xí)，通過仿真實(shí)驗(yàn)，雖然未接觸儀器，但讓我對(duì)物理思想、方法、儀器結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)原理的認(rèn)識(shí)，都較之前的實(shí)際實(shí)驗(yàn)有了很大的提高，而且避免了對(duì)貴重儀器的損害，總之，收獲頗多”，“我個(gè)人認(rèn)為仿真實(shí)驗(yàn)更加增添了我對(duì)研究物理實(shí)驗(yàn)的興趣，因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)過程中我們必須認(rèn)真考慮每一個(gè)細(xì)節(jié)，從實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備到數(shù)據(jù)處理”．除了學(xué)生外，很多教育界前輩也對(duì)仿真實(shí)驗(yàn)給予很高的評(píng)價(jià)，認(rèn)為仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛟谙喈?dāng)程度上彌補(bǔ)由于實(shí)驗(yàn)儀器復(fù)雜、精密昂貴，不能允許學(xué)生進(jìn)行反復(fù)調(diào)試的缺陷，值得大力推廣．瑞典烏普薩拉大學(xué)副校長，諾貝爾物理委員會(huì)主席在參觀我們“中心”的仿真實(shí)驗(yàn)室時(shí)，也表現(xiàn)出了極大的興趣．

2．2開放平臺(tái)

“中心”自成立后一直面向全校學(xué)生開放，其中仿真實(shí)驗(yàn)是我們“中心”開放式平臺(tái)的一個(gè)重要組成部分，在“中心”的網(wǎng)站上，學(xué)生可以自由下載仿真實(shí)驗(yàn)軟件，隨時(shí)進(jìn)行預(yù)習(xí)和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．我們?cè)趯?shí)踐中體會(huì)到，仿真實(shí)驗(yàn)本身的特點(diǎn)決定了它是開放式學(xué)習(xí)最有利的工具．首先，仿真實(shí)驗(yàn)用于開放平臺(tái)可以解決實(shí)驗(yàn)室開放所需要考慮的開放時(shí)間和值班人員工作量問題；另外，由于實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備需要的資金投入很多，很多學(xué)校的教學(xué)資源并不能滿足學(xué)生成才的需求，仿真實(shí)驗(yàn)在相當(dāng)程度上可以彌補(bǔ)這方面的缺陷，使學(xué)生的學(xué)習(xí)不再受課堂、課時(shí)以及儀器的限制，使得大面積的學(xué)生都能夠接觸到有較高水平的開放性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)．另外，由于網(wǎng)絡(luò)的普及，現(xiàn)在的學(xué)生很多課余時(shí)間都花在網(wǎng)絡(luò)上，打游戲，聊天都成為他們上網(wǎng)的主要活動(dòng)，仿真實(shí)驗(yàn)在一定程度上可以讓一種非常積極正面的探索活動(dòng)占用學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)時(shí)間．這樣既可以使物理實(shí)驗(yàn)在空間上和時(shí)間上得到延伸，又解決了學(xué)生課余進(jìn)行科學(xué)研究與探索的需求．

2．3實(shí)驗(yàn)物理考試

考核方式對(duì)于學(xué)生的學(xué)習(xí)具有導(dǎo)向性作用，沒有合理的考核方式，就很難激勵(lì)學(xué)生的主動(dòng)性和積極性．大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)畢竟是一門實(shí)驗(yàn)課程，是以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力為主要目標(biāo)的，如果在考核中不強(qiáng)調(diào)實(shí)際操作，就很難實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)．但是實(shí)現(xiàn)真正意義上的操作考試，在操作層面上有一定的難度．我們“中心”曾經(jīng)嘗試將操作考試引入到大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的考試當(dāng)中．這樣的操作考試問題也很突出，首先由于是學(xué)生自主操作，很容易造成儀器的損壞；即使不考慮儀器的損壞率，由于實(shí)驗(yàn)儀器數(shù)目的限制，可供學(xué)生參加考試的題目有限，又不可能讓所有的學(xué)生都能同時(shí)參加操作考試，難免會(huì)出現(xiàn)題目泄露的現(xiàn)象，雖然我們會(huì)定期改變?cè)嚲砗透淖儾僮鲀?nèi)容，但是由于每次參加考試的學(xué)生人數(shù)有限，安排考試的次數(shù)過多，不可能做到每次的內(nèi)容都完全不同，從而出現(xiàn)不公平的現(xiàn)象．于是，將仿真實(shí)驗(yàn)應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)物理考試成為“中心”進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課考核方式改革的重要內(nèi)容之一．首先，仿真實(shí)驗(yàn)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大批量的學(xué)生同時(shí)進(jìn)行考核，不再受儀器數(shù)目的限制；可供選擇的題目增加；而且不用擔(dān)心由于沒有老師的指導(dǎo)而造成實(shí)驗(yàn)儀器的損壞．其次，由于仿真實(shí)驗(yàn)的模擬性，仿真實(shí)驗(yàn)可以較好地考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解程度和他們的實(shí)踐操作能力．另外，仿真實(shí)驗(yàn)中計(jì)算機(jī)對(duì)于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)可以減少同學(xué)之間互相抄襲數(shù)據(jù)，讓考試變得更加公平、公正．我們通過實(shí)踐之后認(rèn)為仿真實(shí)驗(yàn)除了可以用于實(shí)驗(yàn)物理課程的考試外，還可以用于大面積的地區(qū)性或者全國性的大學(xué)實(shí)驗(yàn)物理競賽的初試選拔．

3結(jié)論

通過實(shí)踐，我們“中心”意識(shí)到仿真實(shí)驗(yàn)除了可以用于日常實(shí)驗(yàn)教學(xué)，彌補(bǔ)有些學(xué)校因?yàn)橛布O(shè)備受限而不能很好完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)的問題，還有利于學(xué)生進(jìn)行自主開放學(xué)習(xí)，另外，仿真實(shí)驗(yàn)在進(jìn)行大面積的實(shí)驗(yàn)物理考核領(lǐng)域的前途也是非常光明的，除了便于推廣普及外還具有很強(qiáng)的可操作性．總之，仿真實(shí)驗(yàn)是物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)有益的補(bǔ)充，是大學(xué)物理課程改革有力的工具。