自主學習型大學物理仿真實驗設計的思想和理念

包斯琴高娃 馬占英

摘要： 大學物理實驗在整個大學物理教學中占有重要地位。本文針對大學物理實驗教學中存在的問題，提出了基于自主學習型物理仿真實驗設計的思想和理念，為最終建立基于自主學習型大學物理實驗教學電子平臺系統提供借鑒和參考。

關鍵詞： 大學物理實驗教學仿真實驗多媒體技術

一、大學物理實驗教學中存在的問題及仿真實驗系統的優勢

1.在傳統的大學物理教學的過程中，原理的講述與課程的實驗是分開進行的，因此，理論和實踐不能同步進行，難以達到課本知識與實驗實施的協同一致。大學物理實驗的目的是為了使學生更加深刻地了解大學物理的理論知識，但是因為各種條件的限制，在教學中不可能做到理論與實踐同步進行，這就出現了在原理講解時，對實驗一無所知，而進行實驗操作時，相關理論又被淡忘，所以就需要一種平臺既可以加深對物理知識的理解又能夠為實驗操作起到鋪墊的作用。而應用物理仿真實驗平臺不僅可以回避上述弱點，而且可以多次重復實驗，為學生加深對實驗原理和理論知識的理解提供更直觀和便捷的工具。

2.傳統的實驗教學方法，由于要同時滿足大量學生的同步實驗，因此實驗室建設需要購置大量的設備，一般來說建設成本較大。選用多媒體技術和計算機程序設計方法，建立模擬與實驗一體化電子平臺不僅可以節省大量的設備成本，同時還節約了大量的實驗用房。物理仿真實驗平臺將信息放入光盤，在電腦中運行，可謂是放入背包的“移動實驗室”。這樣實現了傳統實驗與現代信息技術的無縫對接。不但做到了資源共享，而且降低了成本。

3.傳統的實驗教學方法，由于受實驗室的開放時間、資源數量、使用成本等因素的限制，難以滿足學生自主學習的要求。物理仿真實驗平臺作為電化教學的重要組成部分，可以作為學生預習、復習，教師課堂教學、遠程教學，以及實驗教學的重要輔助工具。它不僅方便靈活，而且成本低廉，完全可以滿足學生自主學習的需要。不但提高了學生學習的興趣，同時還拓展了學生獨立思考的能力。

二、基于自主學習型大學物理仿真實驗系統設計的理念

1.在大學物理仿真實驗系統設計的過程中，要充分發揮已有硬件資源的優勢。

在大學物理仿真實驗系統的建設過程中，要充分利用已有的硬件條件進行系統的制作。對一些投資較大的實驗的仿真，用充分利用重點高校和實驗室的開放和資源共享的條件，來實現實驗模擬平臺的制作，從而達到讓每個學生也可以體驗最先進的、只有在重點實驗室才可以實現的實驗。

2.在大學物理仿真實驗系統設計的過程中，要突出多媒體技術的優勢。

大學物理實驗在整個大學物理教學中占有重要地位，盡管實驗過程中有專用的輔助儀器，但輔助儀器顯示的只是成像的結果，而不能演示成像的過程。因此，學生對實驗原理的理解、儀器的調整及實驗過程的細節信息的了解存在一定的盲點。同時，輔助儀器顯示的結果不能進行標注，而應用物理仿真實驗平臺可以克服上述弱點，實現實驗過程的完整化。

3.在大學物理仿真實驗系統設計的過程中，要突出物理仿真實驗系統的靈活性。

實驗過程也必須在專門的實驗室中進行，因此，實驗也受到時間和空間的限制。如果選用物理仿真試驗，就可以突破時空的限制。因此要充分地利用仿真系統的靈活性與教材緊密結合，同時盡量滿足學生的學習習慣，提高可用性和仿真程度，使實驗收到更好的效果。

4.在大學物理仿真實驗系統設計的過程中，要突出物理仿真實驗系統的成本優勢。

實驗用房造價較高，并且需要設備量較大才能滿足學生的應用。而應用仿真實驗平臺，可以大大降低實驗成本。它不受時空限制，只要在電腦上運行，就可以無限次復制。因此具有突出的優勢。在進行仿真實驗平臺設計時，可以充分利用這一優勢，對一些造價高昂的實驗實現低成本化。

三、結語

大學物理實驗在整個大學物理教學中占有重要地位。本文針對大學物理實驗教學中存在的問題，提出的基于自主學習型物理仿真實驗設計的思想和理念可為建立基于自主學習型大學物理實驗教學電子平臺系統提供借鑒和參考。將大學物理實驗與程序設計、多媒體技術、數學模擬相結合可以在很大程度上提高實驗科學的成效，對提升學生的自主學習能力具有重要意義。

參考文獻：

［1］MA Zhanying，BAO Siqingaowa.The Experimental Teaching System Design and Model Innovation of Economic Management in Colleges.2010 International Conference on Education Science and Engineering，2010.5.

［2］馬占英.高等學校計算機實驗室綜合效率評估方法研究.內蒙古大學學報，2003，34，（6）：727-730.

［3］馬占英.淺析工商管理專業實驗的管理工作.實驗室科學，2007，（5）：102-103.

［4］馬占英.經濟管理學科實驗教學開展的初步探索，實驗室科學，2006，（5）：14-15.

［5］馬占英.信息化社會背景下的高等學校計算機實驗室管理創新探索，內蒙古科技與經濟，2005，（7）：27-29.

［6］鐘守機，張曉青.經濟管理類專業實驗教學平臺的構建探討.實驗室研究與探索，2004，23，（4）：67-71.

［7］孫韶華.高校文科實驗室的效率評估方法探討.南京審計學院學報，2006，（11）：52-55.

［8］張銳.加強實驗室管理提高實驗教學質量.實驗室科學，2007，（6）：105-107.

［9］沈沛汝，李仰軍.建立實踐教學體系深化實驗教學內容改革.實驗室科學，2007，（3）：11-13.

基金項目：國家自然科學基金項目（70501012，70961005）；內蒙古自治區自然科學基金重點項目（2010Zd34）。