關于大學物理實驗中仿真實驗的研究

摘 要：物理實驗在傳統(tǒng)的教學中，已經(jīng)成為一個固有的形式，然而，就當前的高校物理教學來看，出現(xiàn)了一種新的形式，就是以計算機技術為基礎的仿真實驗的出現(xiàn)。仿真實驗是利用計算機創(chuàng)建的一個可視化操作環(huán)境，在這種環(huán)境中學生可以進行各種實驗，達到與真實實驗相一致的教學目的的實驗形式。這種新形式的物理實驗模式，將會開啟高校教學的新形式，它不僅可以彌補傳統(tǒng)實驗教學的不足，同時對于提高實驗教學效果有很大的幫助。

關鍵詞：仿真實驗；FLASH技術；大學物理實驗教學

1 研究背景

物理學是一門以實驗為基礎的自然科學，所謂物理實驗，就是根據(jù)物理學研究目的，選用適當?shù)膶嶒瀮x器或?qū)嶒炑b置，用人為的方法讓實驗現(xiàn)象再現(xiàn)，并加以觀察和研究的一種科學活動\"物理實驗的內(nèi)容包括力、熱、電、光等科學技術研究的各個方面，它是一切科學實驗的基礎。大學中的物理實驗課程已經(jīng)被設定為必修課程，這一規(guī)定既有助于幫助大學生進行科學實驗訓練，同時也是訓練大學生接受系統(tǒng)實驗的開端。大學中物理實驗不僅僅局限于某一領域，而是涉及各個領域，這說明，理工科個學科之間存在共性和普遍性，同時也說明了物理實驗在學科學習中的重要性。隨著課程改革目標的出現(xiàn)，實驗教學改革也進一步的落實，實驗改革在落實上相比其他課程改革存在一定的難度，實驗教學主要依靠的是實驗室硬件設施的跟進，實驗改革最大的目標就是放手給學生去動手實驗，然而很多學校存在最大的問題就是不敢放手讓學生去使用，限制實驗是開放的時間等等，學生操作難以進行，學習成果自然不會提高。立足于實驗改革中存在的若干問題，仿真實驗的誕生無疑能夠為這些問題的解決帶來福音。特別是作為計算機輔助物理實驗教學軟件的一個新的發(fā)展，仿真物理實驗已經(jīng)成為高校物理實驗改革的亮點。仿真物理實驗最大的優(yōu)勢就是能夠為學生提供一個預習準備的學習環(huán)境，可以讓學生在進行實際的實驗操作之前，做得一切準備工作。

2 對于仿真實驗的認識

2.1 仿真實驗概述

所謂仿真實驗，是相對于真實實驗而存在的，兩者的主要差別在于：實驗過程中所觸及的對象與事物是否真實，在真實實驗中所采用的實驗工具、實驗對象都是以實物形態(tài)出現(xiàn)的，而在仿真實驗中，不存在實物形態(tài)的實驗工具與實驗對象，實驗過程主要是對虛擬的實驗儀器及設備進行操作。仿真物理實驗被作為一種計算機輔助教學軟件，應用于現(xiàn)代教育中，主要是以技能訓練為主的一種實驗技能領域的學習型軟件，能夠幫助教學對象進行思想的建構(gòu)，同時完成實時的操作，輔助學生在開始實際實驗操作之前進行實踐訓練。仿真實驗主要提供了一種以教學理論、計算機技術為基礎的一種非實在性的實驗空間，其本質(zhì)是由計算機模擬實現(xiàn)的一個虛擬的實驗環(huán)境。

2.2 仿真實驗的特征

⑴仿真性。仿真性這一特征從其名稱中就不難看出，作為一款輔助型軟件，其最大的特點就是模擬了真實的實驗過程，為學生虛擬一種真實實驗的環(huán)境，同時在仿真實驗中的一些實驗設施與實際中的實驗設施幾乎相同，學生在操作的過程中能夠真實的感受實驗的過程，如同置身真實的實驗環(huán)境一般。

⑵交互性。與真實的實驗環(huán)境不同，仿真實驗能夠提供給學生更多的交流感，使其與計算機之間進行雙向的交流，同時可以自由的對實驗的設施進行操作和選擇，減少了了實際操中的一些束縛。

⑶靈活性。仿真實驗最大的特點，在教學改革過程中改變最大的就是他的靈活性，學生在進行傳統(tǒng)的物理實驗的過程中遇到了很多阻力，其中最常見的就是一些教師不敢放手將實驗室開放給學生，當然這里有許多的原因，如設備的維護、購置、費用等等因素。仿真實驗的研發(fā)就大大解決了這一問題，仿真實驗易于擴充維護，操作方便，可以隨時開放，反復實踐，提高辦學效率，而且仿真實驗靈活方便，便于實現(xiàn)資源共享。

3 大學物理仿真實驗應用于教學的優(yōu)勢

3.1 營造多樣化學習環(huán)境，打破了時間和空間的局限

與傳統(tǒng)的教學模式相比較，仿真物理實驗主要結(jié)合了網(wǎng)絡，建構(gòu)了多媒體的教學平臺，為課堂的教學環(huán)境帶來了創(chuàng)新點，也大大提高了課堂的新鮮感。同時仿真物理實驗也在教學的時間和空間上得到了延伸，在傳統(tǒng)的教學模式中，學生在學習過程中，總是苦惱于課前的實驗準備和課后的實驗復習，實驗室的短暫的學習時間，無法滿足學生對于實驗課的認知需求，仿真實驗的出現(xiàn)，大大緩解了這些壓力，學生可以自由的選擇學習的時間和地點，對于提高自主學習有很大的幫助。

3.2 仿真實驗可以節(jié)省實驗經(jīng)費，保證實驗項目和數(shù)量

傳統(tǒng)的大學物理實驗教學，存在一些實驗經(jīng)費與實驗設備置購得難題，特別是一些近代的物理實驗，需要的實驗器材價格昂貴，同時在操作上也相對復雜，出于對資金的考慮，很多高校無力開設這些實驗，實驗課程的縮減必然會影響學生的一些正常的學習進度。仿真物理實驗的出現(xiàn)大大解決了這一難題，有了好的仿真實驗軟件，那些耗資大的實驗同樣可以開設，從而保證了實驗的項目和數(shù)量。

3.3 實現(xiàn)理論學習與實驗學習的結(jié)合

實驗本身就是一種理論學習的輔助，然而由于一些原因，大型的實驗無法與理論的學習很好的結(jié)合，也就阻礙了學生對于知識的學習。仿真實驗的出現(xiàn)，讓實驗的輔助功能得到了更好的發(fā)揮，特別是一些在物理學發(fā)展史上的經(jīng)典實驗，由于設備等原因很難在實際中得以再現(xiàn)，學生對于概念的理解也就很難到位，利用仿真實驗，在課堂的教學中完全可以將這類實驗重現(xiàn)與學生面前，真正做到了理論與實驗的結(jié)合，在這一過程中，將一些概念和規(guī)律引入學習的過程中，對于理解一些物理現(xiàn)象有很大的幫助，同時提高了學生的實驗學習效果。

[參考文獻]

[1]王曉蒲.大學物理實驗的改革與實踐[J].教育與現(xiàn)代化，2002（3）.

[2]趙英.大學物理仿真實驗教學體驗[J].中國教育技術裝備，2003（11）.

[3]趙英.大學物理仿真實驗教學當議[J].大學教育科學，2004（4）.