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仿真技術(shù)在大學(xué)物理實驗教學(xué)的應(yīng)用論文
【摘要】大學(xué)物理實驗是高等院校本科教學(xué)中極為重要的實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，通過仿真模擬輔助教學(xué)是實驗教學(xué)的一種重要補充方式。作為一種新的教學(xué)模式，仿真實驗具有諸多優(yōu)點，在大學(xué)物理實驗教學(xué)中的應(yīng)用越來越廣泛。利用仿真軟件能夠模擬分析大學(xué)物理實驗中的溫度場，電磁場等物理場問題，對于各種物理場能夠用直觀的曲線，圖形乃至視頻等形式進(jìn)行展現(xiàn)，仿真軟件在大學(xué)物理實驗教學(xué)中的應(yīng)用不僅有利于學(xué)生理論知識的掌握，同時對激發(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;仿真實驗;輔助教學(xué)
引言
《大學(xué)物理實驗》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)系實際，分析和解決問題的能力。在實際教學(xué)中有些物理實驗很抽象，直觀性不夠，難于理解，而且學(xué)生常滿足于課堂上學(xué)會的基本儀器操作，不利于學(xué)生的系統(tǒng)學(xué)習(xí)和對知識的掌握。因此，我們需對傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式進(jìn)行改革。將計算機仿真技術(shù)運用到物理實驗教學(xué)中，不失為改進(jìn)傳統(tǒng)實驗教學(xué)的一種新途徑與新方法。
一、大學(xué)物理實驗引入仿真技術(shù)的必要性
大學(xué)物理實驗教學(xué)的傳統(tǒng)模式為學(xué)生根據(jù)統(tǒng)一排課的實驗課表輪流到規(guī)定的實驗室上課，采用“講解—實驗—報告”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)生的主觀能動性得不到發(fā)揮，學(xué)生的創(chuàng)造性思維得不到開發(fā)，不能體現(xiàn)創(chuàng)新教育和個性化教育的要求。同時,這種教學(xué)方法也使得學(xué)生只是機械地忙于應(yīng)付實驗，實驗報告與結(jié)果千篇一律，大同小異，這一結(jié)果嚴(yán)重違背了大學(xué)物理實驗課程培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)造性思維的初衷。面對這些現(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)物理實驗,利用計算機仿真模擬技術(shù)輔助實驗教學(xué)已是當(dāng)今時代的要求。
二、仿真技術(shù)應(yīng)用于大學(xué)物理實驗的優(yōu)勢
近年來，隨著計算機技術(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)點在于通用性強，易于操作，計算精度高等。不僅能夠解決結(jié)構(gòu)分析問題，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)物理實驗教學(xué)中的優(yōu)勢具體表現(xiàn)為：
1.經(jīng)濟性
由于實驗經(jīng)費的匱乏,大學(xué)中實驗設(shè)備更新緩慢。仿真技術(shù)的引入為我們提供了簡潔、便利的教學(xué)手段，我們可以利用計算機平臺下的仿真實驗?zāi)M真實實驗，這將在很大程度上緩解學(xué)校由于經(jīng)費不足帶來的設(shè)備更新難題。與此同時，大學(xué)物理仿真實驗為物理實驗教學(xué)拓展了新的教學(xué)手段，促進(jìn)了實驗教學(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)物理實驗，可以得到色彩豐富的物理場分布云圖。以靜態(tài)圖形和動態(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，大大提高了物理實驗的可視化程度，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)確的理解實驗現(xiàn)象與物理結(jié)果。對于學(xué)生掌握理論知識，提升自身科學(xué)素質(zhì)具有獨特優(yōu)勢。
3.高效性
借助仿真軟件模擬大學(xué)物理實驗，仿真操作均可在計算機上完成，可縮短材料、儀器等的準(zhǔn)備過程，同時也節(jié)省了材料、設(shè)備等的回收時間。在仿真操作過程中，學(xué)生們可以輕松的對錯誤操作進(jìn)行初始化，對尚未完成的操作選擇節(jié)點存貯，對已得到的實驗結(jié)果進(jìn)行調(diào)入回顧，極大地提高了實驗效率。
三、結(jié)束語
計算機仿真實驗?zāi)軌虮普娴啬M真實實驗，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，同時又能適當(dāng)?shù)臏p輕授課難度。此外，運用仿真教學(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，充分利用計算機平臺下的仿真技術(shù)優(yōu)勢，注重學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，在實驗課題的選取上注意立足基礎(chǔ)、著眼現(xiàn)代，加強學(xué)生實驗技術(shù)和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。大學(xué)物理實驗教學(xué)作為教學(xué)的一個重要組成部分，其教學(xué)手段的信息化、網(wǎng)絡(luò)化將是大勢所趨，數(shù)值模擬仿真技術(shù)的綜合應(yīng)用是未來教學(xué)的發(fā)展方向。因此，我們應(yīng)充分利用信息時代的優(yōu)勢，加大仿真模擬輔助教學(xué)在現(xiàn)代大學(xué)物理實驗教學(xué)中的應(yīng)用力度，從而更好地迎接信息化社會對大學(xué)物理實驗教學(xué)帶來的挑戰(zhàn)。
參考文獻(xiàn)：
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