虛擬仿真技術對大學物理實驗教學的影響

于芬

（武警工程大學，陜西 西安 710000 ）

大學物理實驗對學生來說，能夠提升很多方面能力，提高自身創新意識，增強自己實踐能力，是學習物理知識的起點，為今后學習更深層次的課程鋪平道路。鑒于此，大學物理實驗在教學中有著非常重要的作用。近些年我國在教學方式方面存在著許多問題，實驗教學的結果達不到預期，對教學方式的改革迫在眉睫。隨著信息化步伐的加快，我國教學行業也要引入信息化，教育信息化不但能夠提高教學水平也能豐富教學方式，對大學物理實驗教學也是一條明路。虛擬仿真技術是信息化體系中的一個模塊，在物理實驗教學中如果能將虛擬仿真技術運用到實驗中去，就能讓教學質量得到提高。

一、物理教學實驗面臨的問題

（一）缺少活力

在過去的物理實驗教學中，學生對單個課程的學習有著較多的步驟，課上操作、數據處理、書寫報告等。在課程學習之前，因為沒有實驗儀器，對課程的學習起不到很好的效果，在教材的敘述中，對知識理解不全面，這就失去了課前準備工作的意義。在講課時，老師對實驗進行論述和實踐之后，學生也只是照搬照做，完成老師給的任務，做完任務后，對實驗認識膚淺，無法深入了解，做不到對知識的拓展。在這種教學方式下學生的積極性往往得不到提高，學生得不到知識的全面理解，讓教學事業缺少活力

（二）缺少積極性

通過調查發現，越來越多的學生不重視基本課程學習。在完整的物理實驗教學中，一個章節至少要三個課時才能完成，在上課過程中老師要對物理實驗進行講解，通過實驗展現給大家，在課上學生沒有足夠的時間去進行知識總結，無法對物理實驗進行全面了解，在課下，學生們在相互交流時因為沒有實驗儀器作為參考，對知識理解不到位，學習難度較大，對學生積極性有著負面影響。

（三）學生成績指標判定難

在過去的物理實驗教學中，老師對學生成績的評判都是根據課上操作、數據處理、書寫報告三方面來判定學生的學習成績。但是在進行判定的過程中，老師主觀意識強，無法全面的將學生的能力進行層次劃分。

（四）實驗器材問題

目前我國大部分物理實驗課都有著教學規劃，在實驗器材方面各個學校的教育支出不同，實驗器材有著差異，另一方面，學校對實驗室開放的要求非常高，非上課時間根本無法使用器材，所以學生在下課時根本得不到實驗工具的幫助，這對學生的自主學習有著影響。

二、虛擬仿真技術含義

虛擬仿真是以計算機為媒介，創造出一個虛擬環境，在虛擬環境里進行相關操作。

三、虛擬仿真技術在實驗教學中的作用

虛擬仿真技術是信息化時代的產物，為物理實驗的進行創造了新的環境。在物理實驗中要想運用虛擬仿真技術并不困難，把實驗的相關信息輸入給仿真程序，在程序中進行相應的操作。舉個例子，在物理力學的實驗中，在機械能守恒定律的研究中，小球擺動的過程要受到空氣阻力的影響，因為小球本身質量低，空氣對其的阻力會加快小球機械能量的流失，對實驗結果有著大小的影響，另一方面小球也受著牽引繩的制約，因為小球是懸掛在支架上，如果擺動小球的力量過大，那么牽引繩對小球的制約就越大，讓實驗結果多少會有偏差，對實驗結果專業性產生影響。如果在次實驗中引入虛擬仿真技術，在仿真程序中輸入能量守恒的相關信息，讓小球在程序中發生擺動，系統也會自動記錄小球的相關數據，以及其他參數的信息，讓實驗結果呈現在學生眼前。在物理電學方面，在“半值法測電流表內阻”實驗中，如果讓學生在實驗室中進行相關操作，因為學生人數較多，老師無法顧及所有學生，在使用電的過程中，誰也無法保證危險不會發生，此外要想讓實驗結果更加專業化，那么對相關參數就要做出多次試驗，假設在實驗室中進行，花費時間就非常長，還有在使用半值法時，就要求對每一個儀器都要進行相關檢測，并連接成一個整體，在此基礎上才能夠對電路展開研究。鑒于以上幾點，在此實驗中如果使用虛擬仿真技術，在系統中進行相關操作，不但可以降低風險，還可以增加效率，可以提高實驗結果的準確性。

在以上兩個案例中，展現了虛擬仿真技術在物理力學和電學方面的作用。可以表明虛擬仿真技術對物理實驗教學有著重大意義。

結束語：

在大學的物理實驗研究中，因為它本身的特殊性，更多的是要求學生自己動手動腦，這樣才能增加學生對知識的理解，提高學生的創新意識，增強學生的素質修養，這樣才能夠讓教育事業取得進步，為教學的信息化發展提供經驗，使教育事業取得進一步發展，實現教育興國。