大学物理虚拟仿真实验的教学实践研究

朱纯 聂延光 吴慧

摘 要：大学物理虚拟仿真实验是现代大学物理教学的新领域，科学有效地进行大学物理虚拟仿真实验，能够激发学生的学习兴趣，提高学生的创新思维和创新能力，促进学生全面健康成长。

关键词：大学物理实验; 虚拟仿真; 教学

中图分类号：G482           文献标识码：A     文章编号：1006-3315（2019）10-154-001

近年来，计算机仿真技术被逐步引入大学物理实验的教学过程中，该技术不仅能够促进物理实验教学改革，丰富教学过程，也是我国科学建设教育改革的重要举措之一，本文针对大学物理仿真实验进行相关教学分析，希望能够为优化仿真实验，提升教学效果提供参考借鉴。

一、分析教学特点，实现教学任务

在大学物理虚拟仿真实验的教学中，首先应该将实验室的教学力量和学生的规模进行分类筛选。一般而言，仿真实验课程不会受到实验课程学时的限制，只要借助仿真实验的服务器就可以在多网络和多计算机设备下完成。这种教学方式可操作性强，且可以反复使用。

随着计算机硬件和校园网络的构建，大学物理仿真实验也在不断优化和进步，和仿真实验相配合的软件实现了自主设计和设备选取，满足了各项基础实验操作。且这种设计性实验以研究性学习的方式开展，能够为学生和教师提供更多的操作空间，这对于激发学生的创新能力有着重要的意义。

此外，仿真实验还能够提供大量的实验数据接口，相关使用人员如教师、学生都能得到实时数据反馈，这对于优化物理实验的教学任务和目标，提升教学内容和效果有着积极意义。

二、剖析教学现状，制定教学策略

分析仿真实验教学现状，其主要有以下几个特点。

首先，教学内容的选取，结合江南大学《大学物理实验》课程内容，分别开设了分光计、迈克尔逊干涉、牛顿环、示波器的调节与应用、光电效应、杨氏模量、转动惯量等仿真实验。这些实验涉及力学、光学、近代物理等范畴，覆盖面广，可操作性强。

其次，在教学过程中，也存在一些问题。第一是服务器稳定性的问题，我校现在处于试点阶段，仿真课程多开设在学生的大一下学期和大二上学期，该阶段的学生学习任务较重，且社团的活动多，学生参与仿真实验的时间段较为集中，在期末经常出现仿真实验系统服务器瘫痪的现象，虽然实验室就此现象进行了升级维护，但是学生往往都拖到期末来进行实验，最后造成了实验结果不尽人意。对此，建议开设课程一定要合理安排教学计划，引导学生及时完成仿真实验，不要出现期末扎堆赶作业的行为。此外，也建议进行分时段登陆限制，这样能够提升仿真实验系统的稳定性。

再者，软件的安全性问题较多，很多学生反映在进入仿真实验处理页面时候，存在信息泄露和密码更改的现象。由于仿真实验系统的使用往往是通用化，一个班级都是用的同一个用户名和密码，因此在后期会出现密码失效的现象，且教师需要对密码进行复位操作和处理，这种处理方式较为复杂且机械化。此外，软件在运行中也存在很多问题，软件在升级时容易出现黑客攻击和病毒干扰等。这些都需要相关人员加强管理，维护软件的质量和安全性。

最后，相关教师要建立一种注重过程性的评价，由于仿真实验主要是用来引导学生进行课前预习，因此很多学生并不热衷，甚至排斥。对此，建议建立相应的在线实验预习课程及评价机制。通过预习，学生对实验目的、实验原理、实验仪器的使用等，建立了一个直观的思路。通过评价考核，有助于教师掌握学生的学习情况，帮助其掌握学习要点，更能体现过程性。

三、改变教学方式，做好创新改革

在仿真实验教学中，教师多次采用远程教学的方式，先让学生借助互联网对实验室内的课程进行预习和操作，让实验课程能够模拟理论课程，让学生有充足的时间去研究和分析实验课程的教学内容。此外，一些院校还开设网上虚拟实验室的选修课程，让学生能够结合自己的课外实践，进行一些特殊的物理实验操作，这能提升学生的自学能力和积极性。针对物理课程的特殊性，仿真软件的引入结合实验操作的实践性，能够实现理论教学和实验教学的统一化，这对于优化教学，加強物理课程实验有着积极意义。

四、展望教学未来，优化物理课程

对于大学课程而言，仿真实验课程有着特殊的功能和特点，能在物理实验中取得较好的教学效果，其也成为优化教学改革的重要途径。随着仿真实验教学的不断深化，越来越多的学科开始采用仿真实验教学。其最大的特点就是优化教学空间和环境，为广大的教师带来了便利。但是分析仿真实验的特点，其毕竟是一个模拟性的教学辅助工具，不能够真正替代物理实验的现实情况。需要相关人员加强对学生的动手能力培养，引导其规范学习各项实验操作，以期能够提升学生的学习能力，带动规范性教学。

结合现阶段仿真实验教学建设，建议教师应当注重创新教学，尽量将教学科研成果和教学环境相结合，将“以科研促教学”的观念引入到基础教学中来，这对优化院校的物理仿真实验教学，优化学生的积极性和创新性有着重要的意义。

综上所述，分析现阶段我校仿真实验教学，在大学物理实验教学中，仿真实验能够提升学生的综合实验能力和应用技能，对于加强学生的科学素养和创新意识十分重要，建议大学教师在制定教学计划的时候，多注重仿真实验的教学特点，以学生的素养能力为主，最终实现教学任务和目标。

参考文献：

[1]李萱.高校虚拟仿真实践教学综合平台建设的研究与实践[J]新课程研究（中旬刊），2017（03）

[2]王思涵.大学物理实验虚拟仿真教学系统的应用研究[J]才智，2018（34）