虛擬仿真技術(shù)對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的影響

于芬

（武警工程大學(xué)，陜西 西安 710000 ）

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，能夠提升很多方面能力，提高自身創(chuàng)新意識(shí)，增強(qiáng)自己實(shí)踐能力，是學(xué)習(xí)物理知識(shí)的起點(diǎn)，為今后學(xué)習(xí)更深層次的課程鋪平道路。鑒于此，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中有著非常重要的作用。近些年我國(guó)在教學(xué)方式方面存在著許多問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的結(jié)果達(dá)不到預(yù)期，對(duì)教學(xué)方式的改革迫在眉睫。隨著信息化步伐的加快，我國(guó)教學(xué)行業(yè)也要引入信息化，教育信息化不但能夠提高教學(xué)水平也能豐富教學(xué)方式，對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)也是一條明路。虛擬仿真技術(shù)是信息化體系中的一個(gè)模塊，在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中如果能將虛擬仿真技術(shù)運(yùn)用到實(shí)驗(yàn)中去，就能讓教學(xué)質(zhì)量得到提高。

一、物理教學(xué)實(shí)驗(yàn)面臨的問(wèn)題

（一）缺少活力

在過(guò)去的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生對(duì)單個(gè)課程的學(xué)習(xí)有著較多的步驟，課上操作、數(shù)據(jù)處理、書(shū)寫(xiě)報(bào)告等。在課程學(xué)習(xí)之前，因?yàn)闆](méi)有實(shí)驗(yàn)儀器，對(duì)課程的學(xué)習(xí)起不到很好的效果，在教材的敘述中，對(duì)知識(shí)理解不全面，這就失去了課前準(zhǔn)備工作的意義。在講課時(shí)，老師對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行論述和實(shí)踐之后，學(xué)生也只是照搬照做，完成老師給的任務(wù)，做完任務(wù)后，對(duì)實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)膚淺，無(wú)法深入了解，做不到對(duì)知識(shí)的拓展。在這種教學(xué)方式下學(xué)生的積極性往往得不到提高，學(xué)生得不到知識(shí)的全面理解，讓教學(xué)事業(yè)缺少活力

（二）缺少積極性

通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，越來(lái)越多的學(xué)生不重視基本課程學(xué)習(xí)。在完整的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，一個(gè)章節(jié)至少要三個(gè)課時(shí)才能完成，在上課過(guò)程中老師要對(duì)物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行講解，通過(guò)實(shí)驗(yàn)展現(xiàn)給大家，在課上學(xué)生沒(méi)有足夠的時(shí)間去進(jìn)行知識(shí)總結(jié)，無(wú)法對(duì)物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行全面了解，在課下，學(xué)生們?cè)谙嗷ソ涣鲿r(shí)因?yàn)闆](méi)有實(shí)驗(yàn)儀器作為參考，對(duì)知識(shí)理解不到位，學(xué)習(xí)難度較大，對(duì)學(xué)生積極性有著負(fù)面影響。

（三）學(xué)生成績(jī)指標(biāo)判定難

在過(guò)去的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，老師對(duì)學(xué)生成績(jī)的評(píng)判都是根據(jù)課上操作、數(shù)據(jù)處理、書(shū)寫(xiě)報(bào)告三方面來(lái)判定學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)。但是在進(jìn)行判定的過(guò)程中，老師主觀(guān)意識(shí)強(qiáng)，無(wú)法全面的將學(xué)生的能力進(jìn)行層次劃分。

（四）實(shí)驗(yàn)器材問(wèn)題

目前我國(guó)大部分物理實(shí)驗(yàn)課都有著教學(xué)規(guī)劃，在實(shí)驗(yàn)器材方面各個(gè)學(xué)校的教育支出不同，實(shí)驗(yàn)器材有著差異，另一方面，學(xué)校對(duì)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放的要求非常高，非上課時(shí)間根本無(wú)法使用器材，所以學(xué)生在下課時(shí)根本得不到實(shí)驗(yàn)工具的幫助，這對(duì)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)有著影響。

二、虛擬仿真技術(shù)含義

虛擬仿真是以計(jì)算機(jī)為媒介，創(chuàng)造出一個(gè)虛擬環(huán)境，在虛擬環(huán)境里進(jìn)行相關(guān)操作。

三、虛擬仿真技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用

虛擬仿真技術(shù)是信息化時(shí)代的產(chǎn)物，為物理實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行創(chuàng)造了新的環(huán)境。在物理實(shí)驗(yàn)中要想運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)并不困難，把實(shí)驗(yàn)的相關(guān)信息輸入給仿真程序，在程序中進(jìn)行相應(yīng)的操作。舉個(gè)例子，在物理力學(xué)的實(shí)驗(yàn)中，在機(jī)械能守恒定律的研究中，小球擺動(dòng)的過(guò)程要受到空氣阻力的影響，因?yàn)樾∏虮旧碣|(zhì)量低，空氣對(duì)其的阻力會(huì)加快小球機(jī)械能量的流失，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有著大小的影響，另一方面小球也受著牽引繩的制約，因?yàn)樾∏蚴菓覓煸谥Ъ苌?，如果擺動(dòng)小球的力量過(guò)大，那么牽引繩對(duì)小球的制約就越大，讓實(shí)驗(yàn)結(jié)果多少會(huì)有偏差，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果專(zhuān)業(yè)性產(chǎn)生影響。如果在次實(shí)驗(yàn)中引入虛擬仿真技術(shù)，在仿真程序中輸入能量守恒的相關(guān)信息，讓小球在程序中發(fā)生擺動(dòng)，系統(tǒng)也會(huì)自動(dòng)記錄小球的相關(guān)數(shù)據(jù)，以及其他參數(shù)的信息，讓實(shí)驗(yàn)結(jié)果呈現(xiàn)在學(xué)生眼前。在物理電學(xué)方面，在“半值法測(cè)電流表內(nèi)阻”實(shí)驗(yàn)中，如果讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行相關(guān)操作，因?yàn)閷W(xué)生人數(shù)較多，老師無(wú)法顧及所有學(xué)生，在使用電的過(guò)程中，誰(shuí)也無(wú)法保證危險(xiǎn)不會(huì)發(fā)生，此外要想讓實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加專(zhuān)業(yè)化，那么對(duì)相關(guān)參數(shù)就要做出多次試驗(yàn)，假設(shè)在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，花費(fèi)時(shí)間就非常長(zhǎng)，還有在使用半值法時(shí)，就要求對(duì)每一個(gè)儀器都要進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)，并連接成一個(gè)整體，在此基礎(chǔ)上才能夠?qū)﹄娐氛归_(kāi)研究。鑒于以上幾點(diǎn)，在此實(shí)驗(yàn)中如果使用虛擬仿真技術(shù)，在系統(tǒng)中進(jìn)行相關(guān)操作，不但可以降低風(fēng)險(xiǎn)，還可以增加效率，可以提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

在以上兩個(gè)案例中，展現(xiàn)了虛擬仿真技術(shù)在物理力學(xué)和電學(xué)方面的作用?？梢员砻魈摂M仿真技術(shù)對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)有著重大意義。

結(jié)束語(yǔ)：

在大學(xué)的物理實(shí)驗(yàn)研究中，因?yàn)樗旧淼奶厥庑裕嗟氖且髮W(xué)生自己動(dòng)手動(dòng)腦，這樣才能增加學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生的素質(zhì)修養(yǎng)，這樣才能夠讓教育事業(yè)取得進(jìn)步，為教學(xué)的信息化發(fā)展提供經(jīng)驗(yàn)，使教育事業(yè)取得進(jìn)一步發(fā)展，實(shí)現(xiàn)教育興國(guó)。