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虛擬仿真技術在物理實驗教學應用論文
【摘要】本文主要從目前大學物理實驗教學現(xiàn)狀出發(fā)，探討了虛擬仿真實驗教學模式的特點與優(yōu)勢，簡單介紹了仿真實驗在大學物理實驗教學中的應用問題，進而培養(yǎng)創(chuàng)新型人才具有重要的參考價值。
【關鍵詞】大學物理實驗;虛擬仿真實驗;應用問題
1.引言
大學物理實驗是一門面向理工科學生開設的基礎課程，在培養(yǎng)學生動手能力和科學研究方面發(fā)揮著重要的作用。但由于實驗儀器復雜、精密、昂貴等原因往往不能允許學生自行設計實驗參數(shù)、反復調整儀器，不利于學生自行設計實驗參數(shù)、反復調整儀器、剖析儀器性能和結構、理解實驗的設計思想和方法。而仿真實驗的引入能突破課堂實驗教學時空條件的限制與約束，相對于傳統(tǒng)實驗教學能更加容易揭示物理現(xiàn)象與其他重要的內在規(guī)律，能給學生提供獨立創(chuàng)新的實驗平臺，充分發(fā)揮學生的積極主動性。實際教學中，由于實驗室和師資力量等限制，很難提供給學生大面積實驗預習的環(huán)境，使學生無法對實驗環(huán)境建立直觀認識；由于教學時間和手段限制，教師也無法有效的對學生的預習情況進行有效檢查。這樣導致實驗教學中長期存在“走過場”，嚴重影響了教學質量的提高。目前，我校已購買科大奧銳科技有限公司開發(fā)的實驗預習和自動評判系統(tǒng)和大學物理仿真實驗教學平臺，有效地彌補了傳統(tǒng)實驗教學中存在的不足。
2.大學物理實驗教學現(xiàn)狀
學生基礎薄弱，動手能力差,并且大學物理實驗理論性較強。另外，實驗儀器陳舊，內容籠統(tǒng)，多數(shù)儀器經過多年的使用過于老舊，易受損。實驗項目也大都趨向于驗證性的實驗，缺少設計性和綜合性的實驗項目，與先進的科學技術和實際應用脫軌，對培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)和動手能力作用甚微，導致學生學習的積極性和主動性下降。目前，專職實驗教師稀缺，這就導致了實驗儀器設備維護，實驗教學效果欠佳。
3.仿真實驗在大學物理實驗教學中的應用
3.1仿真實驗的主要優(yōu)勢。
�。�1）自由性高。學生可根據(jù)實驗方案選擇合適的儀器自主完成實驗，激發(fā)各層次學生學習興趣。
（2）互動性強。仿真實驗具有高度的開放性，學生可以隨時進行訪問站，完成系統(tǒng)當中現(xiàn)有的驗證性實驗，也可自行設計實驗。通過系統(tǒng)模擬出真實的實驗環(huán)境，有助于學生創(chuàng)造力和想象力的開發(fā)。
�。�3）效率高。虛擬仿真大大提高了工作效率，學生可以通過實驗平臺進行預習，實驗操作等，教師通過系統(tǒng)能夠查詢學生完成實驗項目情況，有利于實驗教學的良好有序進行。
3.2實驗預習和自動評判系統(tǒng)。預習是物理實驗教學的重要環(huán)節(jié)，通過預習環(huán)節(jié)，學生實驗中才有目的、有指導地進行操作和觀察,獨立思考，利用掌握的知識對現(xiàn)象進行合理分析討論，解決實驗問題。學生通過物理實驗預習和實驗報告自動判卷系統(tǒng)用戶截面上通過學號登錄，下載升級實驗預習大廳軟件進行考試。根據(jù)教學要求自動形成預習安排，學生在線預習、模擬操作、完成對實驗原理、儀器原理的理解，做到課前胸有成竹。系統(tǒng)自動記錄學生預習情況，通過專家系統(tǒng)自動評判，教師通過系統(tǒng)了解學生的預習情況，針對性的調整教學要點。另外，每個學生實驗操作的初始狀態(tài)和測量值都是隨機產生，所對應答案各不相同，從根本上避免了考試中實驗操作的作弊現(xiàn)象。同場考試可調用多分卷子，可安排學生對應不同的試卷，有效避免書面試題的作弊現(xiàn)象，從而對實驗教學質量的提高具有重要的作用。
3.3大學物理仿真實驗平臺。大學物理仿真實驗平臺的引入，很大程度上加強了虛擬實驗的模型設計，建設與理論考試相結合的在線實驗預習環(huán)境，從根本上解決了實驗儀器狀況及師資力量不足的問題。仿真實驗代替了學生按書本抄襲實驗步驟、實驗原理的過程。促使學生在做真實實驗前了解實驗過程和儀器操作，能夠完成一完整的學習鏈過程，提高實驗教學質量，同時很大程度上減少教師批改預習的工作量，使課堂教學實現(xiàn)自主學習、有利于實驗教學的良好有序進行。
4.結語
仿真實驗的引入能夠有效地解決目前實驗教學中存在的約束和弊端，它具有良好的設計性、研究性、為學生提供了網絡自主學習的實驗平臺，為提高物理實驗教學質量具有重要的應用價值。
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