【摘要】大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是高等院校本科教學(xué)中極為重要的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，通過(guò)仿真模擬輔助教學(xué)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一種重要補(bǔ)充方式。作為一種新的教學(xué)模式，仿真實(shí)驗(yàn)具有諸多優(yōu)點(diǎn)，在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。利用仿真軟件能夠模擬分析大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中的溫度場(chǎng)，電磁場(chǎng)等物理場(chǎng)問(wèn)題，對(duì)于各種物理場(chǎng)能夠用直觀的曲線，圖形乃至視頻等形式進(jìn)行展現(xiàn)，仿真軟件在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用不僅有利于學(xué)生理論知識(shí)的掌握，同時(shí)對(duì)激發(fā)學(xué)生興趣，提高教學(xué)質(zhì)量均有顯著效果。

【關(guān)鍵詞】大學(xué)物理 仿真實(shí)驗(yàn) 輔助教學(xué)

【中圖分類號(hào)】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2018）38-0172-01

引言

《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》是本科教學(xué)理工科專業(yè)的必修基礎(chǔ)課。該課程旨在培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維和創(chuàng)新能力以及理論聯(lián)系實(shí)際，分析和解決問(wèn)題的能力。在實(shí)際教學(xué)中有些物理實(shí)驗(yàn)很抽象，直觀性不夠，難于理解，而且學(xué)生常滿足于課堂上學(xué)會(huì)的基本儀器操作，不利于學(xué)生的系統(tǒng)學(xué)習(xí)和對(duì)知識(shí)的掌握。因此，我們需對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行改革。將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)運(yùn)用到物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，不失為改進(jìn)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一種新途徑與新方法。

一、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)引入仿真技術(shù)的必要性

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的傳統(tǒng)模式為學(xué)生根據(jù)統(tǒng)一排課的實(shí)驗(yàn)課表輪流到規(guī)定的實(shí)驗(yàn)室上課，采用“講解—實(shí)驗(yàn)—報(bào)告”的教學(xué)模式，此種模式形式單一，方法落后，不能緊跟發(fā)展需要，學(xué)生的主觀能動(dòng)性得不到發(fā)揮，學(xué)生的創(chuàng)造性思維得不到開(kāi)發(fā)，不能體現(xiàn)創(chuàng)新教育和個(gè)性化教育的要求。同時(shí)， 這種教學(xué)方法也使得學(xué)生只是機(jī)械地忙于應(yīng)付實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)報(bào)告與結(jié)果千篇一律，大同小異，這一結(jié)果嚴(yán)重違背了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)造性思維的初衷。面對(duì)這些現(xiàn)狀，為了提高教學(xué)質(zhì)量和改革教學(xué)手段， 幫助學(xué)生更快更好地學(xué)習(xí)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)， 利用計(jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)已是當(dāng)今時(shí)代的要求。

二、仿真技術(shù)應(yīng)用于大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)

近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，仿真技術(shù)也得到了快速發(fā)展。目前，國(guó)際上用于仿真模擬的大型通用軟件包含有ANSYS，ABAQUS，NASTRAN，ADINA，SAP等等，這些軟件的優(yōu)點(diǎn)在于通用性強(qiáng)，易于操作，計(jì)算精度高等。不僅能夠解決結(jié)構(gòu)分析問(wèn)題，還能夠應(yīng)用于電學(xué)，熱學(xué)，電磁學(xué)，聲學(xué)等眾多領(lǐng)域。將仿真技術(shù)引入到大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)具體表現(xiàn)為：

1.經(jīng)濟(jì)性

由于實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)的匱乏， 大學(xué)中實(shí)驗(yàn)設(shè)備更新緩慢。仿真技術(shù)的引入為我們提供了簡(jiǎn)潔、便利的教學(xué)手段，我們可以利用計(jì)算機(jī)平臺(tái)下的仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)M真實(shí)實(shí)驗(yàn)，這將在很大程度上緩解學(xué)校由于經(jīng)費(fèi)不足帶來(lái)的設(shè)備更新難題。與此同時(shí)，大學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn)為物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)拓展了新的教學(xué)手段，促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，符合現(xiàn)代信息化教學(xué)模式的發(fā)展方向。

2.直觀性

借助仿真軟件模擬大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，可以得到色彩豐富的物理場(chǎng)分布云圖。以靜態(tài)圖形和動(dòng)態(tài)視頻形式展現(xiàn)模擬結(jié)果，得到二維或三微的圖形以及視頻圖像，大大提高了物理實(shí)驗(yàn)的可視化程度，能夠?qū)⒊橄蟮奈锢憩F(xiàn)象得以充分展現(xiàn)。使得學(xué)生能夠直觀，準(zhǔn)確的理解實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與物理結(jié)果。對(duì)于學(xué)生掌握理論知識(shí)，提升自身科學(xué)素質(zhì)具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

3.高效性

借助仿真軟件模擬大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，仿真操作均可在計(jì)算機(jī)上完成，可縮短材料、儀器等的準(zhǔn)備過(guò)程，同時(shí)也節(jié)省了材料、設(shè)備等的回收時(shí)間。在仿真操作過(guò)程中，學(xué)生們可以輕松的對(duì)錯(cuò)誤操作進(jìn)行初始化，對(duì)尚未完成的操作選擇節(jié)點(diǎn)存貯，對(duì)已得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行調(diào)入回顧，極大地提高了實(shí)驗(yàn)效率。

結(jié)束語(yǔ)

計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虮普娴啬M真實(shí)實(shí)驗(yàn)，引入仿真模擬技術(shù)輔助教學(xué)， 不僅能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)又能適當(dāng)?shù)臏p輕授課難度。此外，運(yùn)用仿真教學(xué)手段也是促進(jìn)教學(xué)改革，提高教學(xué)效率的重要途徑。在教學(xué)中，充分利用計(jì)算機(jī)平臺(tái)下的仿真技術(shù)優(yōu)勢(shì)，注重學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，在實(shí)驗(yàn)課題的選取上注意立足基礎(chǔ)、著眼現(xiàn)代，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技術(shù)和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)。

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為教學(xué)的一個(gè)重要組成部分，其教學(xué)手段的信息化、網(wǎng)絡(luò)化將是大勢(shì)所趨，數(shù)值模擬仿真技術(shù)的綜合應(yīng)用是未來(lái)教學(xué)的發(fā)展方向。因此，我們應(yīng)充分利用信息時(shí)代的優(yōu)勢(shì)，加大仿真模擬輔助教學(xué)在現(xiàn)代大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用力度，從而更好地迎接信息化社會(huì)對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來(lái)的挑戰(zhàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃國(guó)鋒，白洪波，尹輯文，李戰(zhàn)廠.新課改下高師物理教法實(shí)驗(yàn)課程的構(gòu)建與實(shí)踐[J].赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)，2014（30）：260-262.

[2]李志剛，邵長(zhǎng)金，唐煉.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中有限元軟件ANSYS求解電場(chǎng)問(wèn)題的應(yīng)用[J].長(zhǎng)春師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2004（23）：33-36.

作者簡(jiǎn)介：

李亞?wèn)|（1989年10月-），男，蒙古族，博士，長(zhǎng)江師范學(xué)院電子信息工程學(xué)院講師，研究方向：凝聚態(tài)物理。