大学物理仿真实验教学实践与体会

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1、大学物理仿真实验教学实践与体会(西安石油大学，陕西西安710065)摘耍：将计算机仿真技术运用于大学物理实验教学是提高教学质量促进物理实验改革的重要举措。仿真实验完善了物理实验的教学过程、丰富了教学模式，是新形势下科技进步的产物。结合西安石油大学仿真实验的教学实践，总结分析了现阶段仿真实验的教学特点和教学现状以及运行过程中岀现的问题。通过阐述仿真实验的积极意义和不足之处，说明其在实验教学中的辅助地位，并给出完善仿真实验的建议。关键词：仿真试验；大学物理实验；教学实践中图分类号：04-33；G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324(2016)49-026

2、2-02一、引言物理学对于人们科学素质的培养有着重要的地位，其中物理实验教学做为一门基础实验课程肩负提高学牛的综合素质、培养学牛的实践能力与创新能力的工作，成为大学教育阶段人才培养必不可少的一部分［1］。传统物理实验教学由于受教学资源、教学时间等各种因素的限制，满足不了现阶段不断提高的教学要求。伴随着仿真技术的迅速发展，计算机仿真实验系统在物理实验教学屮得到了广泛的应用。仿真实验系统是以数学理论、相似原理、信息技术、系统技术及其他相关的专业技术为基础，以计算机和各种物理效应设备为工具创建的非实物形态的实验体系。在仿真实验中没有以实物形态存在的实验仪器，实验者通过对虚

3、拟的软件进行操作得到类似于真实实验的实验结果，以这种方法去认知真实的世界［2］,虚拟实验环境下进行的计算机仿真实验，让物理实验教学走出实验室，在最大可能节约实验室硬件资源的同时，克服了实验教学长期受到场地、课时等等条件的制约［3,4］,为大学物理实验开辟了开放性、设计性甚至研究性实验教学的新途径［5,6］。为了适应物理实验教学的发展，提高学牛综合实验技能以及培养广大学生对物理实验课程的兴趣，西安石油大学于2013-2014学年第二学期开始将仿真实验纳入全校理工科物理实验课程教学大纲，形成了在传统物理实验的基础上结合开设仿真实验的综合教学模式，教学实践完善了物理实验教

4、学方法和教学内容，提高了物理实验课程教学质量，仿真实验教学实践收到了良好的教学效果，在实践过程中出现的各种问题也值得我们思考和探索.二、仿真实验的特点仿真实验解决了实验室师资与学生规模失调的问题，仿真实验不受实验课时的限制，只要仿真实验服务器在运行，任何配有计算机设备和网络的地方学牛都可以进行操作，延长了实验时间，具有可操作性强、重复性好的特点［7］。随着计算机软硬件及校园网的发展，犬学物理仿真实验在开发技术和功能各方血都在不断提升，仿真实验软件利用组件的理念开发岀物理仿真仪器库，使仿真实验实现了可自主设计实验方案，自主选择实验仪器，不仅满足了基础实验教学的开展，同

5、时为设计性实验、研究型实验的开展提供了条件。仿真试验釆用学牛为主体、教师为主导的教学方法。学生根据不同测量结果的要求，可自拟实验方案，根据实验方案灵活选择实验仪器，激发学生实验兴趣的同时引导学生创新思维，创新能力的形成。仿真实验软件提供实验数据接口，能够得到实时实验状态，给出实验结果评判，实验灵活度高、针对性强，界血友好、实验指导信息丰富，实验提示栏在学生操作实验时，实时提示相关仪器的名称、功能、操作方法等信息，实验帮助文档融合了实验简介、实验原理、实验仪器、实验内容，实验指导。学生可在提供的实验提示信息及实验帮助文档的指导下顺利完成实验内容。三、仿真实验教学现状1

6、・仿真实验教学内容。西安石油大学物理实验课程中要求学生在一学期的时间内除了完成实验室的八个必做实验项冃外还需耍在网上选作两项与本学期实验室实验内容不相同的仿真实验项目。仿真实验釆用大学物理实验中心仿真实验室和远程服务器终端对学生开放的方法完成。依照逐步提升的层次化、模块化的教学体系，遵循基础性实验、综合性实验、设计性实验的发展顺序，依次对学生开放的仿真实验项目共计31项，界面主要包括：力学实验的5个项目、热学实验的3个项日、光学实验的6个项目、电学实验的10个项目、电磁学实验的3个项目、近代物理实验的4个项目。2•仿真实验教学过程中岀现的问题。首先是服务器稳定性的问

7、题，西安石油大学物理仿真实验开设在大学一年级的第二?W期，此阶段学生课程任务繁重，社团活动多，很多同学总是把两项仿真实验拖到最后的时间集中进行完成，造成仿真系统服务器经常瘫痪的现象，实验室就此现象升级服务器，并要求学生合理利用时间尽早完成仿真实验，不要出现学期末扎堆的现象，同时建议学生按照院系进行分时段登录操作，完善仿真实验系统的稳定性。英次是软件的安全问题，部分学生反映在使用软件时出现登陆不了仿真系统大厅的现象，老师们和厂家沟通发现是人为更改了登陆密码，由于仿真系统使用的是同一个登陆用户名和密码，所以更改后出现原有密码失效的现象，后面经过对密码进行复位操作以及