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

1引言

仿真實驗利用計算機軟件把實驗設(shè)備、教學(xué)內(nèi)容、教師指導(dǎo)和學(xué)生的操作有機地融合起來，能夠模擬實驗室環(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)生進行多感官的學(xué)習(xí)，增強學(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．仿真實驗?zāi)軌驅(qū)崟r顯示測量結(jié)果，并能提供多種實驗方法和設(shè)計平臺，有利于培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計思考能力和比較判斷能力，可以達到操作實驗難以實現(xiàn)的效果［1］．隨著教學(xué)改革的不斷深入，仿真實驗被應(yīng)用到很多高校的物理實驗教學(xué)當(dāng)中［2～5］．早于1999年，中國地質(zhì)大學(xué)（北京）實驗物理中心（以下簡稱“中心”）就引進了仿真實驗教學(xué)軟件，并且面向全校理工科大二學(xué)生開設(shè)仿真實驗，將其作為“中心”開放式教學(xué)平臺的一個重要組成部分，近年來，“中心”又嘗試將仿真實驗應(yīng)用于物理實驗課程的考核中．本文將介紹仿真實驗在我們“中心”實驗物理課程教學(xué)中的應(yīng)用以及“中心”在教學(xué)過程中取得的實踐經(jīng)驗．

2仿真實驗在實驗物理教學(xué)中的應(yīng)用

中國地質(zhì)大學(xué)（北京）實驗物理教學(xué)中心自2005年成立以來，一直堅持“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驗教學(xué)體系．其中，仿真實驗既是“中心”實驗物理教學(xué)的重要組成部分，同時也是“中心”進行開放式教學(xué)以及考核方式改革的一個重要途徑［6，7］．

2．1實驗教學(xué)

“中心”使用的仿真實驗系統(tǒng)是由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)開發(fā)設(shè)計的軟件［8］，該軟件可以提供從力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)、近代物理實驗等內(nèi)容豐富的實驗題目，學(xué)生也可以根據(jù)實驗要求自己搭建實驗平臺進行探索實驗．我們通過實踐教學(xué)發(fā)現(xiàn)仿真實驗可以解決很多操作實驗不能解決的問題，是實驗物理教學(xué)有益的補充．仿真實驗可以解決學(xué)生在實驗教學(xué)中的“黑匣子”困惑．在實驗物理教學(xué)中，由于有些實驗題目涉及精密儀器，學(xué)生只能看到儀器的外觀，對于內(nèi)部構(gòu)造的了解只能通過老師的講述或者圖片來實現(xiàn)，很容易給學(xué)生造成“黑匣子”困惑．仿真實驗就可以解決這一問題，通過仿真平臺能夠讓學(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；仿真實驗應(yīng)用于實驗教學(xué)的另一個優(yōu)點在于它不會造成實驗儀器的損壞，因此能夠鼓勵學(xué)生進行大膽實踐，反復(fù)調(diào)試，從而有利于學(xué)生深入理解實驗原理，進行探索性研究．另外，仿真實驗由于不受儀器的限制，比較容易更新實驗題目，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)生對于仿真實驗表現(xiàn)出很濃烈的興趣，課后反應(yīng)非常好，在有些同學(xué)的實驗小結(jié)里，他們認為“仿真實驗是一種全新的實驗手法，打破了傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式，更加強調(diào)實驗的設(shè)計思想和實驗方法，能夠讓實驗者主動學(xué)習(xí)，通過仿真實驗，雖然未接觸儀器，但讓我對物理思想、方法、儀器結(jié)構(gòu)和設(shè)計原理的認識，都較之前的實際實驗有了很大的提高，而且避免了對貴重儀器的損害，總之，收獲頗多”，“我個人認為仿真實驗更加增添了我對研究物理實驗的興趣，因為在實驗過程中我們必須認真考慮每一個細節(jié)，從實驗準(zhǔn)備到數(shù)據(jù)處理”．除了學(xué)生外，很多教育界前輩也對仿真實驗給予很高的評價，認為仿真實驗?zāi)軌蛟谙喈?dāng)程度上彌補由于實驗儀器復(fù)雜、精密昂貴，不能允許學(xué)生進行反復(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，諾貝爾物理委員會主席在參觀我們“中心”的仿真實驗室時，也表現(xiàn)出了極大的興趣．

2．2開放平臺

“中心”自成立后一直面向全校學(xué)生開放，其中仿真實驗是我們“中心”開放式平臺的一個重要組成部分，在“中心”的網(wǎng)站上，學(xué)生可以自由下載仿真實驗軟件，隨時進行預(yù)習(xí)和進行實驗．我們在實踐中體會到，仿真實驗本身的特點決定了它是開放式學(xué)習(xí)最有利的工具．首先，仿真實驗用于開放平臺可以解決實驗室開放所需要考慮的開放時間和值班人員工作量問題；另外，由于實驗教學(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，仿真實驗在相當(dāng)程度上可以彌補這方面的缺陷，使學(xué)生的學(xué)習(xí)不再受課堂、課時以及儀器的限制，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)計性實驗．另外，由于網(wǎng)絡(luò)的普及，現(xiàn)在的學(xué)生很多課余時間都花在網(wǎng)絡(luò)上，打游戲，聊天都成為他們上網(wǎng)的主要活動，仿真實驗在一定程度上可以讓一種非常積極正面的探索活動占用學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)時間．這樣既可以使物理實驗在空間上和時間上得到延伸，又解決了學(xué)生課余進行科學(xué)研究與探索的需求．

2．3實驗物理考試

考核方式對于學(xué)生的學(xué)習(xí)具有導(dǎo)向性作用，沒有合理的考核方式，就很難激勵學(xué)生的主動性和積極性．大學(xué)物理實驗畢竟是一門實驗課程，是以培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力為主要目標(biāo)的，如果在考核中不強調(diào)實際操作，就很難實現(xiàn)這一目標(biāo)．但是實現(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)物理實驗課的考試當(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，由于實驗儀器數(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)生都能同時參加操作考試，難免會出現(xiàn)題目泄露的現(xiàn)象，雖然我們會定期改變試卷和改變操作內(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，將仿真實驗應(yīng)用到實驗物理考試成為“中心”進行實驗課考核方式改革的重要內(nèi)容之一．首先，仿真實驗可以實現(xiàn)對大批量的學(xué)生同時進行考核，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)而造成實驗儀器的損壞．其次，由于仿真實驗的模擬性，仿真實驗可以較好地考查學(xué)生對實驗原理的理解程度和他們的實踐操作能力．另外，仿真實驗中計算機對于實驗數(shù)據(jù)的實時存儲可以減少同學(xué)之間互相抄襲數(shù)據(jù)，讓考試變得更加公平、公正．我們通過實踐之后認為仿真實驗除了可以用于實驗物理課程的考試外，還可以用于大面積的地區(qū)性或者全國性的大學(xué)實驗物理競賽的初試選拔．

3結(jié)論

通過實踐，我們“中心”意識到仿真實驗除了可以用于日常實驗教學(xué)，彌補有些學(xué)校因為硬件設(shè)備受限而不能很好完成實驗教學(xué)的問題，還有利于學(xué)生進行自主開放學(xué)習(xí)，另外，仿真實驗在進行大面積的實驗物理考核領(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的可操作性．總之，仿真實驗是物理實驗教學(xué)有益的補充，是大學(xué)物理課程改革有力的工具。