自主学习型大学物理仿真实验设计的思想和理念

包斯琴高娃 马占英

摘要： 大学物理实验在整个大学物理教学中占有重要地位。本文针对大学物理实验教学中存在的问题，提出了基于自主学习型物理仿真实验设计的思想和理念，为最终建立基于自主学习型大学物理实验教学电子平台系统提供借鉴和参考。

关键词： 大学物理实验教学仿真实验多媒体技术

一、大学物理实验教学中存在的问题及仿真实验系统的优势

1.在传统的大学物理教学的过程中，原理的讲述与课程的实验是分开进行的，因此，理论和实践不能同步进行，难以达到课本知识与实验实施的协同一致。大学物理实验的目的是为了使学生更加深刻地了解大学物理的理论知识，但是因为各种条件的限制，在教学中不可能做到理论与实践同步进行，这就出现了在原理讲解时，对实验一无所知，而进行实验操作时，相关理论又被淡忘，所以就需要一种平台既可以加深对物理知识的理解又能够为实验操作起到铺垫的作用。而应用物理仿真实验平台不仅可以回避上述弱点，而且可以多次重复实验，为学生加深对实验原理和理论知识的理解提供更直观和便捷的工具。

2.传统的实验教学方法，由于要同时满足大量学生的同步实验，因此实验室建设需要购置大量的设备，一般来说建设成本较大。选用多媒体技术和计算机程序设计方法，建立模拟与实验一体化电子平台不仅可以节省大量的设备成本，同时还节约了大量的实验用房。物理仿真实验平台将信息放入光盘，在电脑中运行，可谓是放入背包的“移动实验室”。这样实现了传统实验与现代信息技术的无缝对接。不但做到了资源共享，而且降低了成本。

3.传统的实验教学方法，由于受实验室的开放时间、资源数量、使用成本等因素的限制，难以满足学生自主学习的要求。物理仿真实验平台作为电化教学的重要组成部分，可以作为学生预习、复习，教师课堂教学、远程教学，以及实验教学的重要辅助工具。它不仅方便灵活，而且成本低廉，完全可以满足学生自主学习的需要。不但提高了学生学习的兴趣，同时还拓展了学生独立思考的能力。

二、基于自主学习型大学物理仿真实验系统设计的理念

1.在大学物理仿真实验系统设计的过程中，要充分发挥已有硬件资源的优势。

在大学物理仿真实验系统的建设过程中，要充分利用已有的硬件条件进行系统的制作。对一些投资较大的实验的仿真，用充分利用重点高校和实验室的开放和资源共享的条件，来实现实验模拟平台的制作，从而达到让每个学生也可以体验最先进的、只有在重点实验室才可以实现的实验。

2.在大学物理仿真实验系统设计的过程中，要突出多媒体技术的优势。

大学物理实验在整个大学物理教学中占有重要地位，尽管实验过程中有专用的辅助仪器，但辅助仪器显示的只是成像的结果，而不能演示成像的过程。因此，学生对实验原理的理解、仪器的调整及实验过程的细节信息的了解存在一定的盲点。同时，辅助仪器显示的结果不能进行标注，而应用物理仿真实验平台可以克服上述弱点，实现实验过程的完整化。

3.在大学物理仿真实验系统设计的过程中，要突出物理仿真实验系统的灵活性。

实验过程也必须在专门的实验室中进行，因此，实验也受到时间和空间的限制。如果选用物理仿真试验，就可以突破时空的限制。因此要充分地利用仿真系统的灵活性与教材紧密结合，同时尽量满足学生的学习习惯，提高可用性和仿真程度，使实验收到更好的效果。

4.在大学物理仿真实验系统设计的过程中，要突出物理仿真实验系统的成本优势。

实验用房造价较高，并且需要设备量较大才能满足学生的应用。而应用仿真实验平台，可以大大降低实验成本。它不受时空限制，只要在电脑上运行，就可以无限次复制。因此具有突出的优势。在进行仿真实验平台设计时，可以充分利用这一优势，对一些造价高昂的实验实现低成本化。

三、结语

大学物理实验在整个大学物理教学中占有重要地位。本文针对大学物理实验教学中存在的问题，提出的基于自主学习型物理仿真实验设计的思想和理念可为建立基于自主学习型大学物理实验教学电子平台系统提供借鉴和参考。将大学物理实验与程序设计、多媒体技术、数学模拟相结合可以在很大程度上提高实验科学的成效，对提升学生的自主学习能力具有重要意义。

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基金项目：国家自然科学基金项目（70501012，70961005）；内蒙古自治区自然科学基金重点项目（2010Zd34）。