力学仿真实验教学对大学物理教学的作用

高允锋

摘 要：随着时代和科技的不断进步，计算机技术渗透在我们生活学习的方方面面，本文将分析在大学物理课堂上，在传统物理实验的基础上设置以仿真技术为主的力学仿真实验教学的作用和意义，力学仿真实验教学是对常规仪器实验力学教学的补充和深化，可以让学生们更清楚地认识和发现物理规律，达到良好的教学效果。

关键词：力学 仿真实验教学 大学物理教学

大学物理实验是一门培养学生基础知识、创新意识和实践能力的课程，能够在一定程度上提高学生整体的学习思维能力，所以大学物理实验教学是一个重要并且必要的教学课程，然而出于对学生安全的考虑和学校经费的制约，一些物理实验往往不能在实验室展开，所以要适应新时代的变化，使得传统的物理实验向开放性、探究性的方向转变就需要我们运用仿真实验教学。

力学仿真实验指的是通过信息技术，相似原理等相关技术来进行虚拟仿真实验环境和仪器设计，在大学仿真实验的教学过程中，学生们可以在虚拟的实验环境中设计实验方案、操作仪器和拟定实验参数，再现真实的物理实验过程。本文通过对力学仿真实验相关理论的探讨，分析其在大学课堂上开设的意义和作用。

一、力学仿真实验概述

随着信息技术和数字技术的不断发展，虚拟仿真技术在大学物理实验的教学中应用愈加广泛，力学仿真实验的开展将实物实验与虚拟仿真实验相结合，学生在这样的实验环境下进行物理现象的研究和探索，受到实验空间，仪器，时间等因素的影响较小。力学仿真实验课程的开展，帮助教师更加清晰地传授物理力学知识，同时也使得学生们对于力的现象和规律有更加深刻和全面的认识与探索，提高学生对于物理实验的兴趣热情，达到良好的教学效果。

但是在当今的高校中，力学仿真实验的开展还存在着一些问题，实验设备不够先进，实验方式不够科学，教师不足等都影响着力学仿真实验教学的开展，这样不利于学生对物理知识的掌握和思维的拓展，所以在高校中进行力学仿真实验的应用探索十分必要。

二、力学仿真实验技术与传统物理实验结合的必要性

1.物理实验设备不足

在近几年来，高校规模不断扩大，招收的学生数目逐年增长，高校的实验资源不足的问题突显，实验室、实验仪器、指导教师等教学资源往往不能满足教学要求，学校经费不足难以购置一些高精度的实验设备，难以支持学生对所学的知识进行深入的了解，还有一些实验过程所需时间太长，这些实验或者一些实验方法就难以在课堂上进行。

2.实验课时有限

大多数高校开展实验课都会设置固定的时间和固定的实验室，很少学校做到长时间开放，学生按照课程安排上实验课，做实验的时间匆忙，很难在固定的时间内将实验原理、实验过程等完全掌握。实验前的预习和实验后的总结往往流于形式，对实验的数据缺乏清楚的理解。

3.教学模式单调

传统的高校物理实验教学模式单一，方式也较为落后，通常都是按照简单易行的旧方式进行，学生根据课程安排上实验课，先听老师讲解实验原理和方法，然后自己或者小组合作完成实验，昀后交上实验报告，这样的实验模式抑制了学生的主观能动性，不能给学生创造发挥自我的空间，不利于学生创新科学和探究能力培养。通过开展仿真实验为大学物理的教学提供了更多的形式和方法，为验证各种物理现象提供了更多的形式。

三、力学仿真实验技术在物理实验教学中起到的作用

1.改善传统的物理教学环境，使得实验室真正地向学生开放

传统的物理实验教学一般有三四个课时，在规定的有限时间内完成教学目标，尤其是对于一些过程较为复杂，所需时间较长的项目往往会达不到预期的效果，然而运用力学仿真实验技术则会很好地克服空间和时间的限制问题，力学仿真实验只需要相关教学软件的支持，计算机上的安装软件不需要占用空间，学生可以用适合自己的时间在计算机上完成实验，这样就解决了实验教学长期受到实验室和实验课时间的限制，有电脑就可以完成实验，而且学生可以在仿真实验上充分发挥自己的创造力，激发学生的学习兴趣，提高学习热情。

2.提高学生对于实验原理、仪器、过程、结果的认识

随着科学技术的发展，实验仪器不断改革升级，朝着智能、自动、集合的方向发展，实验仪器操作简便，很多物理量的变化直接由仪器的昀后数字给出，实验操作过程中，学生可以真正进行力学实验操作的步骤不多，往往只是操作仪器的按钮，不利于学生基本力学实验操作技能的培养，而且实验仪器一般贵重且不可拆卸，不利于学生实验原理和过程的掌握，只是简单地测量几组数据不能使同学们印象深刻，达不到很好的教学效果。而力学仿真实验教学的虚拟仪器可以弥补传统实验在这一方面的不足，仿真实验对于一些复杂的设备提供了拆卸功能，学生可以自由探索，深入了解仪器的架构和工作原理，加深对物理过程的认识。此外，仿真实验有图像、文字、特技和声音，使得整个物理过程生动直观，更容易理解。

3.使用仿真实验可以简化物理概念

以探究擦黑板时，黑板擦在黑板上的受力为例，往往学生们都是根据老师对受力物体的分析然后仿照老师的思路，对物理过程进行理解，里面难免存在记忆对物理过程分析的影响，而应用力学仿真实验设计则会让学生更加清晰地了解物理过程，对所学内容进行深刻的理解，达到举一反三的效果。

学生在看实验书时往往会感到书上的一些概念较为抽象，学生学习起来会缺乏积极性，仿真实验可以为学生的学习提供直观、形象的学习平台，仿真实验图文并叙，层次清晰，动静结合，能够调动学生多个感官进行学习，增强学生的学习兴趣，通过仿真实验操作可以提高学生的学习效率。

四、结语

力学仿真实验有着很多传统实验没有的长处，可以帮助学生更直观地学习物理知识，认识物理现象，但是它有着自身的局限性，仿真实验的条件、过程和结论都是事先设定好的，这就避免了许多外界因素对实验的影响，学生在实验过程缺乏处理突发事件的机会，减少了学生在处理实验问题中的学习机会。而且仿真实验虽然直观明了，但是操作简单，只需要操作计算机即可，缺乏和仪器的直接接触，不利于学生操作能力的培养，所以模拟得再好也不能代替真实实验。所以在物理实验的教学过程中一定要将传统实验与仿真模拟实验相结合，达到昀佳的教学效果。

参考文献：

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