大学物理实验虚拟仿真教学研究

一、大学物理传统实验教学存在的主要问题

1.实验室建设需要学校学校大量的资金投入。传统的实验教学需要购买大批的实验设备，并且需要定期的更新。导致现有的实验项目固定,这种矛盾限制了实验室的发展，无法达到学生不断与时俱进的学习要求。2.传统实验受到上课时间和空间的制约。传统的实验教学在开展中受到选课时间，教室空间的制约，导致理论教学和实验教学的内容在时间上不同步，理论和实验无法同时互相印证，严重影响教学质量。3.无法有效地进行对物理实验的成绩评定。由于场地和时间的限制，物理实验考试无法切实有效进行。实验成绩的评定容易流于形式，或只凭借实验报告评定成绩，不能全面客观的对学生的实验总体表现打分，无法客观反映物理实验的实际教学效果。4.教师指导难以到位。在有限的时间内指导大批的学生是现在大学物理实验中普遍存在的一个问题。这种情况容易导致教学目标难以达成，需要大量学时的高难度实验更是难以开展。为了解决传统实验中的一系列的问题，需要高校建立基于网络的实验数据库来管理实验室和学生的实验学习信息，并利用仿真实验技术进行教学改革，对教学过程、学生学习成果评价进行数字化管理来实现规范管理、提高效率、创新改进教学质量和实验室的管理工作。

二、虚拟仿真实验室的优势

1.解决传统实验对时间和空间的制约。虚拟实验一般只需电脑装上开发的软件即可模拟不同的实验，这样高校可利用现成的计算机房来完成实验教学，甚至只用一台连接网络的电脑，就可以完成实验的学习过程，学生就可以根据自己的时间灵活的、分多次的预习学习物理实验，更好的完成实验学习过程。2.虚拟实验能让学生看到现象以外的真相。在虚拟实验中，虚拟系统除了能表现出现实中的实验效果，还能表现出在传统实验中看不到的“现象”。比如在普朗克常量实验中使光子具现化，在光学实验中将光路展示出来，在电学实验中表现出电磁场等等。3.可完成一些传统实验中不能开设的实验。由于一些物理实验中的物质具有毒性或放射性，在传统实验当中是无法开设的。比如一些核物理方向的实验，一些具有危险性的高功率激光器实验等等，都可以用虚拟实验来完成。4.提高学生的学习兴趣。传统的一些复杂实验，学生在实验时经常畏首畏尾，怕把仪器弄坏，感觉无从下手。但虚拟实验可以随意的操作破坏，学生可以放开手脚，有利于培养学生的想象力和创造力。

三、虚拟仿真实验室的建设

虚拟仿真实验室的建设面向的是所有理工科学生，以提高培养学生理论联系实际的思维方式和实践能力为目标。通过建设优质的虚拟实验教学资源，建设共享平台，并将虚拟实验和传统实验相结合、互补，创建一套有效的教学模式，打造一支高水平的虚实结合的实验教学团队。该项改革不是开“小灶”，而是面向大面积学生提高物理实验教学的质量。1.通过学校与企业合作共同开发不断丰富物理仿真实验教学资源。2.建设公共平台，将虚拟仿真实验资源有效地应用于预习、实验、复习、考试等各个教学环节。3.建立虚实结合的教学机制，建设高水平的实验教学师资团队，鼓励教师探索和研究实验教学方法与模式，充分发挥虚拟仿真实验在教学改革中的作用。4.建立虚拟仿真实验中心教学的信息化管理系统，保障虚拟仿真实验在教学环节中发挥作用和稳定运行。

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作者:王思涵 单位:长春理工大学理学院