包斯琴高娃 馬占英

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

關(guān)鍵詞： 大學(xué)物理實驗教學(xué)仿真實驗多媒體技術(shù)

一、大學(xué)物理實驗教學(xué)中存在的問題及仿真實驗系統(tǒng)的優(yōu)勢

1.在傳統(tǒng)的大學(xué)物理教學(xué)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(xié)同一致。大學(xué)物理實驗的目的是為了使學(xué)生更加深刻地了解大學(xué)物理的理論知識，但是因為各種條件的限制，在教學(xué)中不可能做到理論與實踐同步進行，這就出現(xiàn)了在原理講解時，對實驗一無所知，而進行實驗操作時，相關(guān)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(yīng)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(fù)實驗，為學(xué)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(tǒng)的實驗教學(xué)方法，由于要同時滿足大量學(xué)生的同步實驗，因此實驗室建設(shè)需要購置大量的設(shè)備，一般來說建設(shè)成本較大。選用多媒體技術(shù)和計算機程序設(shè)計方法，建立模擬與實驗一體化電子平臺不僅可以節(jié)省大量的設(shè)備成本，同時還節(jié)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(xiàn)了傳統(tǒng)實驗與現(xiàn)代信息技術(shù)的無縫對接。不但做到了資源共享，而且降低了成本。

3.傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方法，由于受實驗室的開放時間、資源數(shù)量、使用成本等因素的限制，難以滿足學(xué)生自主學(xué)習(xí)的要求。物理仿真實驗平臺作為電化教學(xué)的重要組成部分，可以作為學(xué)生預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)，教師課堂教學(xué)、遠程教學(xué)，以及實驗教學(xué)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(xué)生自主學(xué)習(xí)的需要。不但提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，同時還拓展了學(xué)生獨立思考的能力。

二、基于自主學(xué)習(xí)型大學(xué)物理仿真實驗系統(tǒng)設(shè)計的理念

1.在大學(xué)物理仿真實驗系統(tǒng)設(shè)計的過程中，要充分發(fā)揮已有硬件資源的優(yōu)勢。

在大學(xué)物理仿真實驗系統(tǒng)的建設(shè)過程中，要充分利用已有的硬件條件進行系統(tǒng)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(xiàn)實驗?zāi)M平臺的制作，從而達到讓每個學(xué)生也可以體驗最先進的、只有在重點實驗室才可以實現(xiàn)的實驗。

2.在大學(xué)物理仿真實驗系統(tǒng)設(shè)計的過程中，要突出多媒體技術(shù)的優(yōu)勢。

大學(xué)物理實驗在整個大學(xué)物理教學(xué)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(jié)果，而不能演示成像的過程。因此，學(xué)生對實驗原理的理解、儀器的調(diào)整及實驗過程的細節(jié)信息的了解存在一定的盲點。同時，輔助儀器顯示的結(jié)果不能進行標(biāo)注，而應(yīng)用物理仿真實驗平臺可以克服上述弱點，實現(xiàn)實驗過程的完整化。

3.在大學(xué)物理仿真實驗系統(tǒng)設(shè)計的過程中，要突出物理仿真實驗系統(tǒng)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(tǒng)的靈活性與教材緊密結(jié)合，同時盡量滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)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(xué)物理仿真實驗系統(tǒng)設(shè)計的過程中，要突出物理仿真實驗系統(tǒng)的成本優(yōu)勢。

實驗用房造價較高，并且需要設(shè)備量較大才能滿足學(xué)生的應(yīng)用。而應(yīng)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(fù)制。因此具有突出的優(yōu)勢。在進行仿真實驗平臺設(shè)計時，可以充分利用這一優(yōu)勢，對一些造價高昂的實驗實現(xiàn)低成本化。

三、結(jié)語

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

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基金項目：國家自然科學(xué)基金項目（70501012，70961005）；內(nèi)蒙古自治區(qū)自然科學(xué)基金重點項目（2010Zd34）。