仿真技术在《大学物理实验》教学中的应用

【摘要】大学物理实验是高等院校本科教学中极为重要的实验教学环节，通过仿真模拟辅助教学是实验教学的一种重要补充方式。作为一种新的教学模式，仿真实验具有诸多优点，在大学物理实验教学中的应用越来越广泛。利用仿真软件能够模拟分析大学物理实验中的温度场，电磁场等物理场问题，对于各种物理场能够用直观的曲线，图形乃至视频等形式进行展现，仿真软件在大学物理实验教学中的应用不仅有利于学生理论知识的掌握，同时对激发学生兴趣，提高教学质量均有显著效果。

【关键词】大学物理 仿真实验 辅助教学

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）38-0172-01

引言

《大学物理实验》是本科教学理工科专业的必修基础课。该课程旨在培养学生严谨的科学思维和创新能力以及理论联系实际，分析和解决问题的能力。在实际教学中有些物理实验很抽象，直观性不够，难于理解，而且学生常满足于课堂上学会的基本仪器操作，不利于学生的系统学习和对知识的掌握。因此，我们需对传统实验教学模式进行改革。将计算机仿真技术运用到物理实验教学中，不失为改进传统实验教学的一种新途径与新方法。

一、大学物理实验引入仿真技术的必要性

大学物理实验教学的传统模式为学生根据统一排课的实验课表轮流到规定的实验室上课，采用“讲解—实验—报告”的教学模式，此种模式形式单一，方法落后，不能紧跟发展需要，学生的主观能动性得不到发挥，学生的创造性思维得不到开发，不能体现创新教育和个性化教育的要求。同时， 这种教学方法也使得学生只是机械地忙于应付实验，实验报告与结果千篇一律，大同小异，这一结果严重违背了大学物理实验课程培养大学生创造性思维的初衷。面对这些现状，为了提高教学质量和改革教学手段， 帮助学生更快更好地学习大学物理实验， 利用计算机仿真模拟技术辅助实验教学已是当今时代的要求。

二、仿真技术应用于大学物理实验的优势

近年来，随着计算机技术的不断发展，仿真技术也得到了快速发展。目前，国际上用于仿真模拟的大型通用软件包含有ANSYS，ABAQUS，NASTRAN，ADINA，SAP等等，这些软件的优点在于通用性强，易于操作，计算精度高等。不仅能够解决结构分析问题，还能够应用于电学，热学，电磁学，声学等众多领域。将仿真技术引入到大学物理实验教学中的优势具体表现为：

1.经济性

由于实验经费的匮乏， 大学中實验设备更新缓慢。仿真技术的引入为我们提供了简洁、便利的教学手段，我们可以利用计算机平台下的仿真实验模拟真实实验，这将在很大程度上缓解学校由于经费不足带来的设备更新难题。与此同时，大学物理仿真实验为物理实验教学拓展了新的教学手段，促进了实验教学改革，符合现代信息化教学模式的发展方向。

2.直观性

借助仿真软件模拟大学物理实验，可以得到色彩丰富的物理场分布云图。以静态图形和动态视频形式展现模拟结果，得到二维或三微的图形以及视频图像，大大提高了物理实验的可视化程度，能够将抽象的物理现象得以充分展现。使得学生能够直观，准确的理解实验现象与物理结果。对于学生掌握理论知识，提升自身科学素质具有独特优势。

3.高效性

借助仿真软件模拟大学物理实验，仿真操作均可在计算机上完成，可缩短材料、仪器等的准备过程，同时也节省了材料、设备等的回收时间。在仿真操作过程中，学生们可以轻松的对错误操作进行初始化，对尚未完成的操作选择节点存贮，对已得到的实验结果进行调入回顾，极大地提高了实验效率。

结束语

计算机仿真实验能够逼真地模拟真实实验，引入仿真模拟技术辅助教学， 不仅能够提高学生的学习兴趣，同时又能适当的减轻授课难度。此外，运用仿真教学手段也是促进教学改革，提高教学效率的重要途径。在教学中，充分利用计算机平台下的仿真技术优势，注重学生综合能力的培养，在实验课题的选取上注意立足基础、着眼现代，加强学生实验技术和创新意识的培养。

大学物理实验教学作为教学的一个重要组成部分，其教学手段的信息化、网络化将是大势所趋，数值模拟仿真技术的综合应用是未来教学的发展方向。因此，我们应充分利用信息时代的优势，加大仿真模拟辅助教学在现代大学物理实验教学中的应用力度，从而更好地迎接信息化社会对大学物理实验教学带来的挑战。

参考文献：

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[2]李志刚，邵长金，唐炼.大学物理实验中有限元软件ANSYS求解电场问题的应用[J].长春师范学院学报，2004（23）：33-36.

作者简介：

李亚东（1989年10月-），男，蒙古族，博士，长江师范学院电子信息工程学院讲师，研究方向：凝聚态物理。