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應(yīng)用型轉(zhuǎn)型下大學(xué)物理實驗仿真教學(xué)論文
摘要：大學(xué)物理實驗課程是高等學(xué)校理工科各專業(yè)學(xué)生重要的通識性必修基礎(chǔ)課，在教學(xué)過程中，存在著教學(xué)模式單一、教學(xué)效果不佳等問題。近年來，隨著越來越多的高校進行應(yīng)用型轉(zhuǎn)型，積極探索新的大學(xué)物理教學(xué)模式或是進行教學(xué)內(nèi)容的改革成為研究熱點。本文從必要性與可行性角度對利用仿真手段對物理實驗教學(xué)模式進行改革作了詳細(xì)分析。
關(guān)鍵詞：大學(xué)物理實驗；仿真教學(xué)；必要性；可行性
大學(xué)物理學(xué)本質(zhì)上是一門實驗科學(xué)。大學(xué)物理實驗是科學(xué)實驗的先驅(qū)，體現(xiàn)了大多數(shù)科學(xué)實驗的共性，在實驗思想、實驗方法以及實驗手段等方面是各學(xué)科科學(xué)實驗的基礎(chǔ)。《大學(xué)物理實驗》課程是高等理工科院校對學(xué)生進行科學(xué)實驗基本訓(xùn)練的必修基礎(chǔ)課程，是本科生接受系統(tǒng)實驗方法和實驗技能訓(xùn)練的開端。大學(xué)物理實驗課覆蓋面廣，具有豐富的實驗思想、方法、手段，同時能提供綜合性很強的基本實驗技能訓(xùn)練，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實驗?zāi)芰Α⑻岣呖茖W(xué)素質(zhì)的重要基礎(chǔ)。在培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、活躍的創(chuàng)新意識、理論聯(lián)系實際和適應(yīng)科技發(fā)展的綜合應(yīng)用能力等方面具有其他實踐類課程不可替代的作用。隨著越來越多的高校進行應(yīng)用型轉(zhuǎn)型，傳統(tǒng)的物理教學(xué)方法已經(jīng)無法滿足不斷改革的人才培養(yǎng)，特別是民辦高校的物理等基礎(chǔ)教學(xué)，受到極大的教改沖擊。同時由于計算機技術(shù)的發(fā)展，很多理論課程都引入了多媒體教學(xué)等先進的教學(xué)手段，在實驗課教學(xué)上使用計算機仿真技術(shù)也在被各所學(xué)校積極的嘗試。本文著重從必要性和可行性兩個角度對在我校開展大學(xué)物理實驗仿真教學(xué)做出闡述和分析。
1開展大學(xué)物理實驗仿真教學(xué)的必要性
1.1傳統(tǒng)的教學(xué)方法的局限性
傳統(tǒng)的大學(xué)物理實驗課教學(xué)方式仍然停留在老師先講解實驗原來、實驗步驟并為學(xué)生做示范，然后學(xué)生再自己做。學(xué)生只能被動地接受老師的灌輸?shù)膶嶒炘砗椭R，學(xué)生獨立思考的時間少。其一、實驗時間太少。特別是對于民辦高校的學(xué)生，幾乎一個實驗做完了還不知道實驗數(shù)據(jù)為什么是這樣。對實驗原理一知半解，更談不上對數(shù)據(jù)的處理。原因是，雖然一次物理實驗需要3到4個課時，但講解占了幾乎一半的時間，學(xué)生實際動手時間很短，又加上實驗場地和條件的限制，很多同學(xué)只在實驗室做一遍教學(xué)要求的實驗，沒有機會對有疑惑的實驗進行多次反復(fù)驗證。所以傳統(tǒng)的物理實驗教學(xué)效果一直也無法真正的提高到一個新的高度。其二、實驗預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)的效果差。在傳統(tǒng)的物理實驗課上課之前，讓學(xué)生預(yù)習(xí)，學(xué)生只能從課本的理論知識大概知道要上的實驗課是什么內(nèi)容，很多實驗儀器如果不親自動手實驗，根本無法明白是什么意思。這樣給正式上物理實驗課增加了難度。其三、實驗的結(jié)果無法延伸到實際的應(yīng)用。幾乎所有的物理實驗實際上是對實際的生產(chǎn)生活有很大的意義的，但是由于實驗課上都一知半解，更別說做完實驗后將實驗的結(jié)果和原理應(yīng)用到實際的項目中，完全無法真正的延續(xù)物理知識和實驗帶給我們的正真意義。這樣的學(xué)習(xí)效果只是為了敷衍所開的課程而已。
1.2學(xué)生對實驗課重視程度不夠
基于傳統(tǒng)實驗的各種弊端，回到學(xué)生個體來看，會使學(xué)生對物理實驗課不夠重視，特別是在應(yīng)用型轉(zhuǎn)型背景下的民辦高校的學(xué)生，一是學(xué)生本身的物理理論基礎(chǔ)較差，無法與重點高校的學(xué)生相比，二是在民辦高校的轉(zhuǎn)型下，學(xué)生越來越不重視基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)和積累，認(rèn)為對以后找工作沒有用。實際上，因為傳統(tǒng)物理實驗和各類基礎(chǔ)課程的改革必須要跟上人才培養(yǎng)的步伐，否則學(xué)生的重視程度會越來越低。學(xué)生往往忽視了物理實驗的原理和結(jié)論等是可以應(yīng)用到實際的項目中，沒有將所學(xué)的知識進行升華，必然導(dǎo)致不重視的結(jié)果。
1.3實驗儀器損壞較嚴(yán)重
物理實驗儀器的損壞率也是居高校各類實驗之首，比如三棱鏡，幾乎沒學(xué)期要損壞一半以上，對實驗室的管理和經(jīng)費開銷帶來一定的難度。導(dǎo)致儀器損壞嚴(yán)重的原因其一，對實驗不熟，一開始進實驗室就要進行實際操作，對于基礎(chǔ)較差的同學(xué)而言確實很難，所以容易損壞。其二，大學(xué)物理實驗大多數(shù)采用傳統(tǒng)測量，比如楊氏模量的測量，使用場地大，其測量用到的分光計又屬于易碎的光學(xué)器件，學(xué)生操作起來如果不夠細(xì)心則容易損壞。
1.4物理實驗課時一度被壓縮
在應(yīng)用型轉(zhuǎn)型下背景，各高校特別是民辦高校則紛紛進行教學(xué)大綱修改，將大多數(shù)學(xué)時趨向于專業(yè)課的課程實踐方面，基礎(chǔ)課如大學(xué)物理、高等數(shù)學(xué)等學(xué)時被大量壓縮，那么物理實驗的改革必然要符合應(yīng)用型轉(zhuǎn)型的要求，怎樣即能在有限的實際實驗課時少的情況下又能讓學(xué)生充分的掌握所學(xué)的知識，則大學(xué)物理的仿真實驗成為適應(yīng)教學(xué)改革的必然。
2開展物理實驗仿真教學(xué)的可行性
終上所述，在應(yīng)用型轉(zhuǎn)型的背景下，完全依靠傳統(tǒng)的物理實驗教學(xué)方式無法滿足學(xué)生和轉(zhuǎn)型的要求，而大學(xué)物理實驗的仿真教學(xué)成為必然�？梢杂行У慕鉀Q以下幾個方面的問題：其一、不限制時間，充分利用學(xué)生的自由課余時間進行預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)和相關(guān)的延伸學(xué)習(xí)，解決了實驗條件受限，實驗場地不足的問題。其二、由于進行了預(yù)習(xí)，則實踐操作的學(xué)時可以大大縮短，學(xué)生熟練操作，滿足學(xué)時少但學(xué)習(xí)量并不少的問題。其三、減少實驗儀器的損壞，由于有預(yù)習(xí)，則操作時更胸有成竹，實驗儀器的使用方法和性能已經(jīng)熟悉，則能大大的降低實驗的損壞率，節(jié)約資金。其四、由于不受時間限制，又可以隨時復(fù)習(xí)相關(guān)內(nèi)容，學(xué)生可以進行延伸學(xué)習(xí)，提高了大部分學(xué)生的積極性和興趣，有利于教學(xué)效果的提高。在大學(xué)物理實驗教學(xué)的可行性方面主要有以下幾點：
2.1有成果經(jīng)驗可借鑒
很多高校包括大部分重點高校，都在進行大學(xué)物理實驗仿真教學(xué)的研究和改革，特別是在翻轉(zhuǎn)課堂、微課等多媒體教學(xué)水平發(fā)展的前提下，更多的需要學(xué)生在課前課后的自主時間學(xué)習(xí)，那么仿真實驗教學(xué)必不可少。同類型高校中也有部分開設(shè)了大學(xué)物理仿真實驗，借鑒其它教學(xué)方法和成果，可以加快大學(xué)物理實驗仿真教學(xué)的進度。
2.2有較成熟的物理實驗仿真軟件
隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)目前在教學(xué)仿真的軟件開發(fā)方面，已經(jīng)有很多教儀公司專門針對各類型的高校課程的實驗進行仿真軟件的開發(fā)，已經(jīng)有部分高校在大學(xué)物理實驗仿真軟件上進行了使用，所以有較為成熟的仿真軟件可以購買使用，建立仿真實驗室也有經(jīng)驗可循。
2.3具備自行開發(fā)仿真實驗的技術(shù)條件
我校的計算機方向的專業(yè)教師，具有軟件開發(fā)方面的能力，打多來自公司，有軟件開發(fā)方面的實踐經(jīng)驗，在大學(xué)物理仿真實驗室的建立上能起到一定作用，同時在后期的維護中也可以節(jié)省費用自己維護和升級軟件等�？梢詫ｉT針對教學(xué)中的仿真軟件建立教研團隊，這樣既滿足了學(xué)校各類型課程仿真實驗的需求，同時也提高了開發(fā)軟件團隊的科研水平，提高了申請各類項目的能力，也加強了教師自身的教研科研能力。
2.4基本教學(xué)模式
將仿真實驗預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)以及在實驗室的實際操作的分?jǐn)?shù)綜合為期末大學(xué)物理實驗成績，還可以將提高能力的綜合性實驗仿真學(xué)習(xí)的成績計入期末總成績，其基本教學(xué)模式如圖1所示。
3結(jié)論
綜上所述，在應(yīng)用型轉(zhuǎn)型的背景下，特別是民辦高校的大學(xué)物理實驗課程的改革是必須符合轉(zhuǎn)型的特點，滿足現(xiàn)目前推行的翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)方式。有利于學(xué)生的興趣的提高和大學(xué)物理實驗儀器的投資。在我校開展物理實驗仿真教學(xué)是非常有必要，并且也具備前期條件的。該體系一旦構(gòu)建成功，可以作為應(yīng)用型轉(zhuǎn)型下各類工科學(xué)生在大學(xué)物理實驗前預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)和延伸學(xué)習(xí)的一種方法，同時也能起到為其他課程的改革提供一定的參考作用。
參考文獻
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