应用型转型下大学物理实验仿真教学

摘要：大学物理实验课程是高等学校理工科各专业学生重要的通识性必修基础课，在教学过程中，存在着教学模式单一、教学效果不佳等问题。近年来，随着越来越多的高校进行应用型转型，积极探索新的大学物理教学模式或是进行教学内容的改革成为研究热点。本文从必要性与可行性角度对利用仿真手段对物理实验教学模式进行改革作了详细分析。

关键词：大学物理实验；仿真教学；必要性；可行性

大学物理学本质上是一门实验科学。大学物理实验是科学实验的先驱，体现了大多数科学实验的共性，在实验思想、实验方法以及实验手段等方面是各学科科学实验的基础。《大学物理实验》课程是高等理工科院校对学生进行科学实验基本训练的必修基础课程，是本科生接受系统实验方法和实验技能训练的开端。大学物理实验课覆盖面广，具有丰富的实验思想、方法、手段，同时能提供综合性很强的基本实验技能训练，是培养学生科学实验能力、提高科学素质的重要基础。在培养学生严谨的治学态度、活跃的创新意识、理论联系实际和适应科技发展的综合应用能力等方面具有其他实践类课程不可替代的作用。随着越来越多的高校进行应用型转型，传统的物理教学方法已经无法满足不断改革的人才培养，特别是民办高校的物理等基础教学，受到极大的教改冲击。同时由于计算机技术的发展，很多理论课程都引入了多媒体教学等先进的教学手段，在实验课教学上使用计算机仿真技术也在被各所学校积极的尝试。本文着重从必要性和可行性两个角度对在我校开展大学物理实验仿真教学做出阐述和分析。

1开展大学物理实验仿真教学的必要性

1.1传统的教学方法的局限性

传统的大学物理实验课教学方式仍然停留在老师先讲解实验原来、实验步骤并为学生做示范，然后学生再自己做。学生只能被动地接受老师的灌输的实验原理和知识，学生独立思考的时间少。其一、实验时间太少。特别是对于民办高校的学生，几乎一个实验做完了还不知道实验数据为什么是这样。对实验原理一知半解，更谈不上对数据的处理。原因是，虽然一次物理实验需要3到4个课时，但讲解占了几乎一半的时间，学生实际动手时间很短，又加上实验场地和条件的限制，很多同学只在实验室做一遍教学要求的实验，没有机会对有疑惑的实验进行多次反复验证。所以传统的物理实验教学效果一直也无法真正的提高到一个新的高度。其二、实验预习和复习的效果差。在传统的物理实验课上课之前，让学生预习，学生只能从课本的理论知识大概知道要上的实验课是什么内容，很多实验仪器如果不亲自动手实验，根本无法明白是什么意思。这样给正式上物理实验课增加了难度。其三、实验的结果无法延伸到实际的应用。几乎所有的物理实验实际上是对实际的生产生活有很大的意义的，但是由于实验课上都一知半解，更别说做完实验后将实验的结果和原理应用到实际的项目中，完全无法真正的延续物理知识和实验带给我们的正真意义。这样的学习效果只是为了敷衍所开的课程而已。

1.2学生对实验课重视程度不够

基于传统实验的各种弊端，回到学生个体来看，会使学生对物理实验课不够重视，特别是在应用型转型背景下的民办高校的学生，一是学生本身的物理理论基础较差，无法与重点高校的学生相比，二是在民办高校的转型下，学生越来越不重视基础课程的学习和积累，认为对以后找工作没有用。实际上，因为传统物理实验和各类基础课程的改革必须要跟上人才培养的步伐，否则学生的重视程度会越来越低。学生往往忽视了物理实验的原理和结论等是可以应用到实际的项目中，没有将所学的知识进行升华，必然导致不重视的结果。

1.3实验仪器损坏较严重

物理实验仪器的损坏率也是居高校各类实验之首，比如三棱镜，几乎没学期要损坏一半以上，对实验室的管理和经费开销带来一定的难度。导致仪器损坏严重的原因其一，对实验不熟，一开始进实验室就要进行实际操作，对于基础较差的同学而言确实很难，所以容易损坏。其二，大学物理实验大多数采用传统测量，比如杨氏模量的测量，使用场地大，其测量用到的分光计又属于易碎的光学器件，学生操作起来如果不够细心则容易损坏。

1.4物理实验课时一度被压缩

在应用型转型下背景，各高校特别是民办高校则纷纷进行教学大纲修改，将大多数学时趋向于专业课的课程实践方面，基础课如大学物理、高等数学等学时被大量压缩，那么物理实验的改革必然要符合应用型转型的要求，怎样即能在有限的实际实验课时少的情况下又能让学生充分的掌握所学的知识，则大学物理的仿真实验成为适应教学改革的必然。

2开展物理实验仿真教学的可行性

终上所述，在应用型转型的背景下，完全依靠传统的物理实验教学方式无法满足学生和转型的要求，而大学物理实验的仿真教学成为必然。可以有效的解决以下几个方面的问题：其一、不限制时间，充分利用学生的自由课余时间进行预习、复习和相关的延伸学习，解决了实验条件受限，实验场地不足的问题。其二、由于进行了预习，则实践操作的学时可以大大缩短，学生熟练操作，满足学时少但学习量并不少的问题。其三、减少实验仪器的损坏，由于有预习，则操作时更胸有成竹，实验仪器的使用方法和性能已经熟悉，则能大大的降低实验的损坏率，节约资金。其四、由于不受时间限制，又可以随时复习相关内容，学生可以进行延伸学习，提高了大部分学生的积极性和兴趣，有利于教学效果的提高。在大学物理实验教学的可行性方面主要有以下几点：

2.1有成果经验可借鉴

很多高校包括大部分重点高校，都在进行大学物理实验仿真教学的研究和改革，特别是在翻转课堂、微课等多媒体教学水平发展的前提下，更多的需要学生在课前课后的自主时间学习，那么仿真实验教学必不可少。同类型高校中也有部分开设了大学物理仿真实验，借鉴其它教学方法和成果，可以加快大学物理实验仿真教学的进度。

2.2有较成熟的物理实验仿真软件

随着计算机技术的发展，现目前在教学仿真的软件开发方面，已经有很多教仪公司专门针对各类型的高校课程的实验进行仿真软件的开发，已经有部分高校在大学物理实验仿真软件上进行了使用，所以有较为成熟的仿真软件可以购买使用，建立仿真实验室也有经验可循。

2.3具备自行开发仿真实验的技术条件

我校的计算机方向的专业教师，具有软件开发方面的能力，打多来自公司，有软件开发方面的实践经验，在大学物理仿真实验室的建立上能起到一定作用，同时在后期的维护中也可以节省费用自己维护和升级软件等。可以专门针对教学中的仿真软件建立教研团队，这样既满足了学校各类型课程仿真实验的需求，同时也提高了开发软件团队的科研水平，提高了申请各类项目的能力，也加强了教师自身的教研科研能力。

2.4基本教学模式

将仿真实验预习、复习以及在实验室的实际操作的分数综合为期末大学物理实验成绩，还可以将提高能力的综合性实验仿真学习的成绩计入期末总成绩，其基本教学模式如图1所示。

3结论

综上所述，在应用型转型的背景下，特别是民办高校的大学物理实验课程的改革是必须符合转型的特点，满足现目前推行的翻转课堂的教学方式。有利于学生的兴趣的提高和大学物理实验仪器的投资。在我校开展物理实验仿真教学是非常有必要，并且也具备前期条件的。该体系一旦构建成功，可以作为应用型转型下各类工科学生在大学物理实验前预习、复习和延伸学习的一种方法，同时也能起到为其他课程的改革提供一定的参考作用。

参考文献

[1]张林等.大学物理仿真实验教学的探索与实践[J].广西物理，2012，33(4):50-52.

[2]张小真等.大学物理仿真实验教学实践与体会[J].教育教学论坛，2016，12(49):262-263.

[3]董海宽,费英.大学物理仿真实验教学探讨[J].渤海大学学报（自然科学版），2008，29(1):80-82.

[4]宁锌.大学物理仿真实验在教学实践中的应用[J].大学物理实验，2012，25(3):110-111.

作者:赵宗坤 单位:武昌工学院信息工程学院