物理實驗教學新手段的探索

牛潔

摘要：物理實驗是物理學研究中一種非常重要的和基本的研究方法。在學員物理實驗教學中應用現代教育技術、利用網上虛擬實驗室可在很大程度上提高學員學習物理的興趣。

關鍵詞：物理實驗；新手段；教學探索

物理實驗教學水平是反映一個學校教學、科研、管理水平的重要標志，是學員掌握知識、發展思維，提高創造力的重要條件；更是培養基礎扎實、知識面寬、具有創新能力的高素質士官人才的重要保證。在科技日益發達的今天，物理實驗也可以合理采納融入新手段。

一、應用現代教育技術開展物理實驗

（一）運用多媒體教學來提高物理實驗效果

為了達到物理實驗目的和要求，培養學員用實驗方法觀察、研究實驗現象和規律的能力，培養學員良好的動手能力和實驗素養，提高實驗效率。可將多媒體技術引進學員物理實驗教學中，以提高學員物理實驗教學效果。

（二）運用電視錄像進行實驗教學

教學錄像能做到形象逼真，聲像同步，由靜態到動態，單維到多維，單色到多色，比投影、ppt的效果更好。有些比較復雜的實驗儀器，學員在調節時比較難掌握，可將這些儀器的使用和調節方法步驟制成電視錄像片，對儀器的每個部件和調節時比較難掌握的旋鈕逐一用特定鏡頭再配成解說，就特別的形象、直觀，學員對照實物邊看邊調節，其效果明顯。

二、利用網上虛擬實驗室開展物理實驗

隨著教育技術在教學中的廣泛應用，近年來興起并逐步應用的網上虛擬實驗，也應引起高度重視。

網上虛擬實驗室可以解決學校實訓設備不足、型號落后等問題。因為虛擬實驗不受實驗室的空間、實驗儀器的組數、實驗指導教員數量等的限制，拓寬了實驗室的空間，提高了學員學習效率。但是這種實驗仿得再真，也不是真的，網上實驗不能完全代替實際實驗，就象部隊定期在仿真訓練的基礎上再進行一次實戰演習一樣，學員在網上實驗室作眾多實驗后，也還是要進物理實驗室實際做一些實驗，只有這樣，才能培養他們的動手能力、儀器設備的使用能力和排除故障的能力等。而有了虛擬實驗，減輕了實驗室準備實驗的工作量，教員的工作可以更多的投入到對學員的指導中，對實驗室的投入可以在提高儀器設備檔次上下功夫，而不要過于追求數量。

1.網上虛擬實驗室的與物理實驗仿真實驗室的建設。網上虛擬實驗室充分利用成熟的網絡技術和現代仿真技術，在多媒體計算機上完成仿真實驗教學，提高了物理實驗的教學效益和教學水平。物理實驗仿真實驗室由學員操作平臺和教員主控制平臺組成，同時配備打印機、掃描儀，組成一個局域教學網，可滿足一個隊或一個區隊的學員進行實驗。同時，該實驗室也作為校園網網上教室之一，與學校校園網相聯而實現網上教學，學員隨時隨地可以從校園網上進行物理仿真實驗。而仿真實驗也是學員最感興趣的實驗項目之一。眾所周知，網上實驗室的發展，其軟件資源的開發極其重要，學校可在吸收和借鑒優秀軟件的同時組織實驗室教員根據教學需要，開發出適合士官學員的仿真實驗軟件，以適應網上教學的需要。事實已經證明，網上虛擬實驗室建成后，學員可以利用多媒體計算機完成物理仿真實驗項目幾十項，可覆蓋學校物理實驗的主要內容。

2.網上虛擬實驗室的特點及其應用

（1）開放性。網上虛擬實驗室通過網絡系統向用戶開放，教員要指導學員根據自己的需要自由地選擇網上虛擬實驗室儲存的大量的實驗模式、各種虛擬實驗儀器儀表、各種實驗器件或構件、各種虛擬實驗環境等。學員也可以自行構建實驗環境、實驗模塊、實驗儀器等，隨意地增加網上虛擬實驗室的各種“庫”，使得網上虛擬實驗室具有良好的靈活性。

（2）自主性。仿真實驗與傳統實驗相比，有一個明顯的區別，那就是實驗的模式是非固定的、動態的、具有良好的自主性。仿真實驗項目的實驗框架是不固定的，學員可以依據物理實驗綱目，根據自己的需要和興趣，自行設計實驗步驟和實驗方法。

（3）直觀性。利用虛擬實驗室的實驗模型庫搭接、組合、拆裝實驗框架，可解剖調整并實時觀察儀器的內部結構運作，加強熟悉儀器功能和使用方法的訓練。使學員對物理實驗的整體壞境、所用儀器的整體結構建立起直觀的認識。

（4）交互性。仿真實驗是計算機仿真技術、多媒體技術等高新技術的有機組合應用，特別是多媒體計算機具有圖文并茂、豐富多彩的人機交互方式，因而對物理實驗的相關理論、現代應用等方面都有深入的演示和講解，使物理仿真實驗成為連接物理理論與實踐的一種新的教學模式。

3.網上虛擬實驗室的主要功能及其應用

（1）自主學習功能。對本實驗內容中的目的要求、儀器、原理等提供一個預習幫助，還介紹本實驗的背景資料、預習線索提示、練習測試題、注意事項等。

（2）網絡教學功能。具有網上實驗講授、實驗演示、協作實驗、交互討論、問題解答、作業發布、輔助教學等功能，對在實驗操作過程中學員遇到的問題能給予指導。

（3）報告評閱功能。評閱系統具有網上實驗報告生成、遞交、批改功能，還能根據學員物理實驗結果中出現的問題和情況，正確引導學員發現問題、解決問題和分析問題。

（3）考核評價功能。系統能夠根據學員的實驗結果計算出成績，并對學員的操作進行定性和定量分析，提出準確的評估意見。此外，系統還提供標準試題庫，隨機生成試卷考察學員的理論水平。

經過近年來的探索和嘗試，物理實驗新手段的種種優勢已經被人們所認可，顯示出其很強的生命力與廣闊的發展前景。