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仿真技術(shù)在大學(xué)物理實(shí)驗教學(xué)的應用論文
【摘要】大學(xué)物理實(shí)驗是高等院校本科教學(xué)中極為重要的實(shí)驗教學(xué)環(huán)節，通過(guò)仿真模擬輔助教學(xué)是實(shí)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(shí)驗具有諸多優(yōu)點(diǎn)，在大學(xué)物理實(shí)驗教學(xué)中的應用越來(lái)越廣泛。利用仿真軟件能夠模擬分析大學(xué)物理實(shí)驗中的溫度場(chǎng)，電磁場(chǎng)等物理場(chǎng)問(wèn)題，對于各種物理場(chǎng)能夠用直觀(guān)的曲線(xiàn)，圖形乃至視頻等形式進(jìn)行展現，仿真軟件在大學(xué)物理實(shí)驗教學(xué)中的應用不僅有利于學(xué)生理論知識的掌握，同時(shí)對激發(fā)學(xué)生興趣，提高教學(xué)質(zhì)量均有顯著(zhù)效果。
【關(guān)鍵詞】大學(xué)物理;仿真實(shí)驗;輔助教學(xué)
引言
《大學(xué)物理實(shí)驗》是本科教學(xué)理工科專(zhuān)業(yè)的必修基礎課。該課程旨在培養學(xué)生嚴謹的科學(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)驗很抽象，直觀(guān)性不夠，難于理解，而且學(xué)生常滿(mǎn)足于課堂上學(xué)會(huì )的基本儀器操作，不利于學(xué)生的系統學(xué)習和對知識的掌握。因此，我們需對傳統實(shí)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(shí)驗教學(xué)中，不失為改進(jìn)傳統實(shí)驗教學(xué)的一種新途徑與新方法。
一、大學(xué)物理實(shí)驗引入仿真技術(shù)的必要性
大學(xué)物理實(shí)驗教學(xué)的傳統模式為學(xué)生根據統一排課的實(shí)驗課表輪流到規定的實(shí)驗室上課，采用“講解—實(shí)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(guān)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)生只是機械地忙于應付實(shí)驗，實(shí)驗報告與結果千篇一律，大同小異，這一結果嚴重違背了大學(xué)物理實(shí)驗課程培養大學(xué)生創(chuàng )造性思維的初衷。面對這些現狀，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)習大學(xué)物理實(shí)驗,利用計算機仿真模擬技術(shù)輔助實(shí)驗教學(xué)已是當今時(shí)代的要求。
二、仿真技術(shù)應用于大學(xué)物理實(shí)驗的優(yōu)勢
近年來(lái)，隨著(zhù)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(diǎn)在于通用性強，易于操作，計算精度高等。不僅能夠解決結構分析問(wèn)題，還能夠應用于電學(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)驗教學(xué)中的優(yōu)勢具體表現為：
1.經(jīng)濟性
由于實(shí)驗經(jīng)費的匱乏,大學(xué)中實(shí)驗設備更新緩慢。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，我們可以利用計算機平臺下的仿真實(shí)驗模擬真實(shí)實(shí)驗，這將在很大程度上緩解學(xué)校由于經(jīng)費不足帶來(lái)的設備更新難題。與此同時(shí)，大學(xué)物理仿真實(shí)驗為物理實(shí)驗教學(xué)拓展了新的教學(xué)手段，促進(jìn)了實(shí)驗教學(xué)改革，符合現代信息化教學(xué)模式的發(fā)展方向。
2.直觀(guān)性
借助仿真軟件模擬大學(xué)物理實(shí)驗，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)視頻形式展現模擬結果，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)驗的可視化程度，能夠將抽象的物理現象得以充分展現。使得學(xué)生能夠直觀(guān)，準確的理解實(shí)驗現象與物理結果。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(shí)驗，仿真操作均可在計算機上完成，可縮短材料、儀器等的準備過(guò)程，同時(shí)也節省了材料、設備等的回收時(shí)間。在仿真操作過(guò)程中，學(xué)生們可以輕松的對錯誤操作進(jìn)行初始化，對尚未完成的操作選擇節點(diǎn)存貯，對已得到的實(shí)驗結果進(jìn)行調入回顧，極大地提高了實(shí)驗效率。
三、結束語(yǔ)
計算機仿真實(shí)驗能夠逼真地模擬真實(shí)實(shí)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)習興趣，同時(shí)又能適當的減輕授課難度。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，在實(shí)驗課題的選取上注意立足基礎、著(zhù)眼現代，加強學(xué)生實(shí)驗技術(shù)和創(chuàng )新意識的培養。大學(xué)物理實(shí)驗教學(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 )化將是大勢所趨，數值模擬仿真技術(shù)的綜合應用是未來(lái)教學(xué)的發(fā)展方向。因此，我們應充分利用信息時(shí)代的優(yōu)勢，加大仿真模擬輔助教學(xué)在現代大學(xué)物理實(shí)驗教學(xué)中的應用力度，從而更好地迎接信息化社會(huì )對大學(xué)物理實(shí)驗教學(xué)帶來(lái)的挑戰。
參考文獻：
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