浅谈计算机在物理实验中的应用

王栋

摘要：物理实验是高等工科院校的一门必修基础课，是树立学生工程意识、培养学生实践和创新能力，提高学生综合素质的重要环节。在物理实验教学中利用计算机技术，能够实现良性互动的物理实验教学模式，构成开放性教学环境，使抽象理论直观化，还能提高实验精度及效率。本文结合简单的实例对计算机在物理实验中的应用进行了分析探讨。

关键词：物理实验；计算机辅助教学；应用物理实验是高等工科院校的一门必修基础课，是树立学生工程意识、培养学生实践和创新能力，提高学生综合素质的重要环节。近年来以计算机技术的发展，为物理实验教学提供了新的手段。将计算机技术应用于物理实验教学，可以改变传统的实验教学模式，构建开放的学习环境，丰富教学内容，改进教学方式和手段，提高学生的学习兴趣，提高教学效果和学生的综合素质，不断提高实验物理教学质量。

1改变传统教学模式，形成师生良性互动机制

首先通过教师指导下的虚拟实验设计和学生自主学习活动的设计, 可充分发挥在物理实验教学过程中教师的主导作用和学生的主体作用。其次计算机仿真的交互性使实验教学系统能够为学生提供必要的反馈，学生的学习可自主地、个性化地实现。第三利用校园网平台，学生可以随时向教师提问题，还可以在电子公告栏对实验中的问题发表自己的看法，参与讨论，学生可获得更多的学习交流机会，且教师也便于了解学生的学习动态。从而改变了传统的以教师为中心的物理实验教学模式，实现了师生良性互动的物理实验教学模式。

2构成开放性教学环境，方便学生自主学习

一是通过网上预习，增强预习效果。学生对物理实验的预习是顺利完成实验的重要环节。以前学生预习实验，主要通过学习教材来掌握实验原理、熟悉实验仪器、了解实验内容，这种方法缺乏直观形象性，实际效果不好。采用CAI課件，在校园网上进行远程教学，通过直观形象的展示和给学生充分的思考和分析时间，使学生可充分消化实验内容，有助于达到良好的课前预习效果。二是计算机仿真物理实验教学，可以实现教材、方法、时间和空间等方面的开放性，使学生可以自行设计和选择实验方式，给学生充分发挥想象力的空间。三是计算机仿真物理实验教学可以设计以学生探索为主的模式，允许学生探索和建构虚拟环境，充分发挥学生的直觉思维能力、创造思维能力和实际的创造力。

3变抽象为直观，便于学生对知识的理解掌握

一是在物理实验中，有些复杂、抽象、不便直接观察现象，学生不易理解和掌握，通过计算机模拟实验，将那些抽象、枯燥、难懂的学习内容以生动形象的形式表现出来, 可便于学生对知识的理解和掌握。二是模拟过程，利于学生对实验原理的掌握。如用椭圆偏振仪测量薄膜厚度的实验，该实验仪器的操作过程非常简单，学生做实验也比较轻松，但实验蕴涵了复杂的光波变换过程，学生对实验原理和处理问题的方法模糊不清。借助于计算机模拟动态折线迷你光线在单层薄膜系统的多次折返，通过颜色的深浅表现经薄膜吸收后光波能量的衰减，用动态曲线模拟光波经过起偏器，波片，薄膜系统，检偏器后，光偏振状态的变化，真实地揭示了光波的变换过程，同时用曲线的动感和颜色增强吸引力，激发学生的学校兴趣，帮助学生消化理解实验内容。三是现在的实验仪器大部分都是“黑匣子”商品仪，如霍尔效应测试仪，霍尔效应实验仪器等，学生对实验仪器的内部结构，试验路线的联接很难了解。通过计算机模拟实验可以显示实验仪器的内部结构及线路的联接，使学生对实验仪器结构和功能一目了然。

4计算机采集处理实验数据，提高实验效率和精度

在物理实验中,实验数据处理是困扰学生的主要问题。由于大部分实验数据处理仍采用手工制表、手工计算、标纸上作图等方法，不仅耗费了学生大量的时间和精力，也难以激发他们自主学习的激情和乐趣。目前许多高校都在大学物理实验中引进了如美国PASCO公司、德国PHYWE公司的物理实验系统等设备，其都有自动采集实验数据功能和计算机处理实验数据功能，取得了很好的教学效果。同时也可提高实验的精度。在单缝衍射实验中，用计算机及其软件对衍射花样进行采集和处理数据，比用卡尺测的精度高一个数量级。

5用计算机检查实验数据，批改实验报告

在大学物理实验中，有许多数据繁杂的实验，学生作完实验后，教师要快速检查实验结果是否正确，是一项时间紧，要求高的工作。并且大学物理实验是基础实验课，教师面对上千名学生的实验报告，完成这一工作要占用大量时间，利用计算机及其数据处理软件，由学生自己根据计算机屏幕上出现的提示输入自己在实验中获得的相关数据，计算机可显示出实验数据是否合格，需不需要重做，这样既减轻了教师的工作量，又监督了一些学生做实验的不认真，想蒙蔽过关的现象。同时调动学生了学习的积极性，达到了量化的考核目的。

6结束语

利用计算机辅助物理实验教学克服了物理实验中的诸多问题，有助于学生更好的理解物理概念和规律，有利于培养学生运用现代科学解决实际问题的能力，有利于开拓学生眼界、拓宽思路，提高学生的学习兴趣。

[参考文献]

[1]张学娥.计算机在大学物理实验教学中的应用.重庆邮电学院学报（社会科学版）[J].2004，4.

[2]周燕.虚拟仿真技术在大学物理实验教学中的应用.合肥工业大学学报（社会科学版）[J].2008,10.