最新大學物理實驗仿真教學論文

最新大學物理實驗仿真教學論文

　　1、物理實驗課程的教學現(xiàn)狀

　　1）缺乏教學手段在實驗前，教師通過灌輸式教學法把實驗內(nèi)容介紹給學生，學生只需做好筆記，寫好操作步驟和預期結(jié)果就算完成了教學任務。在實驗中，指導老師通常事先安排好實驗儀器，學生只需按照書中描述的方法和步驟進行操作，只要結(jié)果與書中描述的一致就算完成了實驗，而不需要充分理解實驗過程和實驗現(xiàn)象。長此以往，學生只會被動接受教師的指令，這不利于學生素質(zhì)和能力的培養(yǎng)。

　　2）消極對待實驗由于大學物理實驗的教學缺乏新意，學生片面地認為實驗做不做都無所謂，只要知道結(jié)果就行了。這種學習態(tài)度導致了實驗教學中經(jīng)常出現(xiàn)學生曠課和遲到等現(xiàn)象。對待實驗的消極態(tài)度還導致學生不仔細觀察實驗現(xiàn)象，不認真思考實驗中出現(xiàn)的問題，不積極創(chuàng)新和改進實驗方法。

　　3）客觀條件限制影響實驗教學效果的客觀條件包括兩個方面：一是實驗儀器的損壞、實驗場所的不足和實驗經(jīng)費的匱乏，這導致很多實驗被迫取消；二是在有限的課堂時間內(nèi)，學生既要熟悉各種實驗儀器，又要進行實驗操作，很難有時間分析和思考實驗現(xiàn)象，這也影響著實驗課的教學效果。

　　2、計算機虛擬仿真技術(shù)的引入

　　隨著圖形圖像、網(wǎng)絡通信和面向?qū)ο蠼�模等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，計算機輔助教學（CAI）越來越受到人們的重視。為了提高大學物理實驗的教學質(zhì)量，調(diào)動學生做實驗的積極性，我們在大學物理實驗教學中引入計算機仿真技術(shù)，并利用相關(guān)軟件設(shè)計了仿真實驗平臺。借助該平臺，學生可以逼真地完成大學物理實驗課中的各種實驗。仿真實驗平臺的引入是傳統(tǒng)實驗教學的有效補充。該平臺具有以下兩個方面的優(yōu)勢：1）教師可以提前把實驗要求、目的和步驟等相關(guān)知識發(fā)布在仿真實驗平臺上，把需要使用的實驗儀器、注意事項、預期實驗結(jié)果等內(nèi)容提前告知學生，讓學生對整個實驗過程有一個直觀的認識。通過仿真實驗平臺，學生可以重復做某一虛擬的物理實驗，這大大提高了實驗教學的效率。2）學生能很方便地查閱大學物理學實驗的相關(guān)內(nèi)容，并能長時間地了解相關(guān)實驗項目。虛擬仿真技術(shù)的引入克服了傳統(tǒng)實驗教學中存在的弊端。學生在仿真實驗平臺上的錯誤操作不會造成虛擬實驗儀器的損壞，也不會造成學生的人身傷害，這不但避免了真實實驗中的安全隱患，而且實現(xiàn)了實驗器材的零損耗，節(jié)省了實驗成本。目前，國內(nèi)許多高校都在研究和開發(fā)仿真實驗平臺，由于各高校的實際情況、學生結(jié)構(gòu)等存在差異，仿真實驗平臺也不會完全相同。根據(jù)我校的教學實際情況，我們有必要開發(fā)適合我校使用的仿真實驗平臺，這樣才能進一步提高大學物理實驗的教學質(zhì)量。

　　3、基于B/S結(jié)構(gòu)的仿真實驗平臺設(shè)計

　　3.1總體架構(gòu)

　　根據(jù)任課教師和學生提出的教學建議，我們設(shè)計了適合我校的大學物理仿真實驗平臺，并在該仿真實驗平臺上設(shè)定了三個角色：學生、教師和管理員。學生可以通過用戶名和密碼進入本系統(tǒng)中的學生模塊，學生模塊包括實驗前、實驗和實驗后三部分。在實驗前部分，學生通過預習掌握實驗儀器的使用，并對虛擬實驗做進一步的了解，為下一步的虛擬實驗做準備；在實驗部分，教師組織學生在規(guī)定的時間內(nèi)，完成虛擬實驗；在實驗后部分，學生分析實驗的結(jié)果和現(xiàn)象，并填寫實驗報告。教師可以通過工號和密碼進入本系統(tǒng)中的教師模塊，教師模塊包括教學信息發(fā)布子模塊、實驗資料發(fā)布子模塊、實驗結(jié)果管理子模塊和虛擬實驗管理子模塊。教學信息發(fā)布子模塊主要用于發(fā)布教學信息，其作用是提醒學生學習相關(guān)的教學內(nèi)容；實驗資料發(fā)布子模塊主要用于公布大學物理實驗的教學大綱、相關(guān)課件和注意事項等內(nèi)容，學生只能查閱教師發(fā)布后的實驗資料；實驗結(jié)果管理子模塊主要用于教師評定學生的實驗結(jié)果、實驗心得和實驗成績；虛擬實驗管理子模塊是本平臺的重要組成部分，也是我們設(shè)計仿真實驗平臺的一項重要內(nèi)容，通過虛擬實驗管理子模塊，教師可以設(shè)置和制作虛擬實驗項目。管理員可以設(shè)置實驗人員的權(quán)限，限制實驗人員的數(shù)量，還可以管理新聞公告模塊和互動交流模塊，以更好地為學校師生服務。

　　3.2仿真實驗平臺中實驗項目的制作

　　為了保證學生做好仿真實驗，教師需要制作仿真實驗項目，所需要的實驗素材主要從以下三個方面得到。

　　1）仿真實驗平臺中的“實驗儀器”應與實際使用的實驗儀器一致，這些“實驗儀器”的圖像通過照相機獲得，再經(jīng)過計算機軟件處理，就可以成為仿真實驗平臺中的“實驗儀器”。如仿真實驗平臺中的滑動變阻器經(jīng)PhotoShop軟件處理，得到了動態(tài)的滑片和靜態(tài)背景。

　　2）為了實現(xiàn)仿真實驗中學生與平臺的交互性，我們增加了動態(tài)元件的響應事件。如在FLASH環(huán)境下，我們增加了滑動變阻器滑片的左右移動操作，設(shè)定了移動過程中不同位置所對應的電阻值。

　　3）實驗儀器的三維圖像可以通過3DMax軟件得到，這種圖像能顯示儀器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，更好地滿足物理實驗教學的需求。目前，用于制作仿真實驗項目的軟件還有很多。除了上述軟件外，我們還使用多種技術(shù)手段構(gòu)建了仿真實驗項目的場景，保證了這些實驗項目在一般的網(wǎng)頁中就能正常運行，滿足了學生課外的學習需求。

　　3.3仿真實驗平臺的特點

　　在實際教學過程中，我們把仿真實驗平臺安裝在網(wǎng)絡服務器上。該平臺由于采用的是B/S架構(gòu)，對客戶端的軟、硬件要求較低，學生和教師通過網(wǎng)絡瀏覽器就可以訪問該仿真實驗平臺。雖然大學物理實驗教學中引入的仿真實驗平臺有許多優(yōu)點，但它僅僅是物理實驗教學的一個有效補充。眾所周知，物理學中的許多定理和結(jié)論都來源于實驗，而實驗結(jié)果因受環(huán)境等因素的影響而不會完全相同，這是在仿真實驗平臺上無法實現(xiàn)的。在真實的實驗環(huán)境中，學生能操作實驗儀器，觀察實驗現(xiàn)象，這與在仿真實驗平臺上移動鼠標、觀看畫面不可同日而語。因此，仿真實驗平臺可以幫助學生做好實驗預習和課后復習，甚至完成虛擬實驗，但卻不能代替真實的實驗。

　　4、結(jié)束語

　　在分析大學物理實驗教學現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，我們設(shè)計了仿真實驗平臺，這不但降低了設(shè)備的購置費用，而且提高了大學物理實驗的教學質(zhì)量。仿真實驗平臺為學生提供了虛擬的實驗環(huán)境，且不受時間和場地的制約，學生只要能上網(wǎng)就能通過人機交互界面學習大學物理實驗的有關(guān)內(nèi)容，并完成仿真實驗。這對于提高學生的學習興趣，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力是大有好處的。

【最新大學物理實驗仿真教學論文】相關(guān)文章：

試析仿真實驗在物理實驗教學中的作用論文11-15

大學物理實驗教學改革對策論文11-13

淺析設(shè)計性實驗大學物理論文12-08

淺談大學物理實驗教學模式03-28

論大學物理教學改革論文12-07

淺談大學物理實驗教學改革03-07

大學物理論文06-13

化工原理實驗中計算機仿真的應用論文11-13

大學物理論文（熱門）06-14

大學物理論文(精)06-16