自主學(xué)習(xí)型大學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思想和理念

包斯琴高娃 馬占英

摘要： 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)在整個(gè)大學(xué)物理教學(xué)中占有重要地位。本文針對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)教學(xué)電子平臺(tái)系統(tǒng)提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞： 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)多媒體技術(shù)

一、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題及仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

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(shí)驗(yàn)是分開進(jìn)行的，因此，理論和實(shí)踐不能同步進(jìn)行，難以達(dá)到課本知識(shí)與實(shí)驗(yàn)實(shí)施的協(xié)同一致。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)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(shí)，但是因?yàn)楦鞣N條件的限制，在教學(xué)中不可能做到理論與實(shí)踐同步進(jìn)行，這就出現(xiàn)了在原理講解時(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)一無所知，而進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，相關(guān)理論又被淡忘，所以就需要一種平臺(tái)既可以加深對(duì)物理知識(shí)的理解又能夠?yàn)閷?shí)驗(yàn)操作起到鋪墊的作用。而應(yīng)用物理仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)不僅可以回避上述弱點(diǎn)，而且可以多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生加深對(duì)實(shí)驗(yàn)原理和理論知識(shí)的理解提供更直觀和便捷的工具。

2.傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，由于要同時(shí)滿足大量學(xué)生的同步實(shí)驗(yàn)，因此實(shí)驗(yàn)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(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)方法，建立模擬與實(shí)驗(yàn)一體化電子平臺(tái)不僅可以節(jié)省大量的設(shè)備成本，同時(shí)還節(jié)約了大量的實(shí)驗(yàn)用房。物理仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)將信息放入光盤，在電腦中運(yùn)行，可謂是放入背包的“移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室”。這樣實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)代信息技術(shù)的無縫對(duì)接。不但做到了資源共享，而且降低了成本。

3.傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，由于受實(shí)驗(yàn)室的開放時(shí)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(shí)驗(yàn)平臺(tái)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(yuǎn)程教學(xué)，以及實(shí)驗(yàn)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(shí)還拓展了學(xué)生獨(dú)立思考的能力。

二、基于自主學(xué)習(xí)型大學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理念

1.在大學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，要充分發(fā)揮已有硬件資源的優(yōu)勢(shì)。

在大學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的建設(shè)過程中，要充分利用已有的硬件條件進(jìn)行系統(tǒng)的制作。對(duì)一些投資較大的實(shí)驗(yàn)的仿真，用充分利用重點(diǎn)高校和實(shí)驗(yàn)室的開放和資源共享的條件，來實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)M平臺(tái)的制作，從而達(dá)到讓每個(gè)學(xué)生也可以體驗(yàn)最先進(jìn)的、只有在重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室才可以實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)。

2.在大學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，要突出多媒體技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)在整個(gè)大學(xué)物理教學(xué)中占有重要地位，盡管實(shí)驗(yàn)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(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解、儀器的調(diào)整及實(shí)驗(yàn)過程的細(xì)節(jié)信息的了解存在一定的盲點(diǎn)。同時(shí)，輔助儀器顯示的結(jié)果不能進(jìn)行標(biāo)注，而應(yīng)用物理仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以克服上述弱點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程的完整化。

3.在大學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，要突出物理仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的靈活性。

實(shí)驗(yàn)過程也必須在專門的實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，因此，實(shí)驗(yàn)也受到時(shí)間和空間的限制。如果選用物理仿真試驗(yàn)，就可以突破時(shí)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(shí)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(shí)驗(yàn)收到更好的效果。

4.在大學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，要突出物理仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的成本優(yōu)勢(shì)。

實(shí)驗(yàn)用房造價(jià)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(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可以大大降低實(shí)驗(yàn)成本。它不受時(shí)空限制，只要在電腦上運(yùn)行，就可以無限次復(fù)制。因此具有突出的優(yōu)勢(shì)。在進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)，可以充分利用這一優(yōu)勢(shì)，對(duì)一些造價(jià)高昂的實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)低成本化。

三、結(jié)語

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)在整個(gè)大學(xué)物理教學(xué)中占有重要地位。本文針對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)教學(xué)電子平臺(tái)系統(tǒng)提供借鑒和參考。將大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)與程序設(shè)計(jì)、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(shí)驗(yàn)科學(xué)的成效，對(duì)提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力具有重要意義。

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