淺談物理實(shí)驗(yàn)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用

（陜西中醫(yī)學(xué)院，陜西咸陽，712046）

淺談物理實(shí)驗(yàn)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用

竇 群

（陜西中醫(yī)學(xué)院，陜西咸陽，712046）

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用有著重要的作用。計(jì)算機(jī)能夠輔助物理實(shí)驗(yàn)得到更加精確的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對實(shí)驗(yàn)的控制，方便數(shù)據(jù)的查詢和保存。計(jì)算機(jī)在物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用打破了傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式，能夠利用現(xiàn)代科技，實(shí)現(xiàn)物理實(shí)驗(yàn)的真正價(jià)值，有利于促進(jìn)物理學(xué)的發(fā)展。本文主要介紹多媒體技術(shù)和計(jì)算機(jī)仿真語言在物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用。

物理實(shí)驗(yàn) 計(jì)算機(jī)技術(shù) 計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn) 多媒體技術(shù)

0 引言

計(jì)算機(jī)技術(shù)被應(yīng)用于大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，能夠?qū)ξ锢韺?shí)驗(yàn)過程進(jìn)行模擬，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，能夠控制實(shí)驗(yàn)的進(jìn)程，方便物理實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)查詢和儲存。物理實(shí)驗(yàn)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用主要得益于科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，學(xué)校對物理實(shí)驗(yàn)的重視，能夠培養(yǎng)出優(yōu)秀的科技參與者，能夠讓學(xué)生擁有豐富的理論和實(shí)驗(yàn)動手能力，同時(shí)利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)，能夠同時(shí)掌握計(jì)算機(jī)的先進(jìn)技術(shù)。本文主要從兩個(gè)方面來系統(tǒng)介紹計(jì)算機(jī)在物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，第一是多媒體技術(shù)在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，第二是計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用。

1 計(jì)算機(jī)在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中的作用

物理實(shí)驗(yàn)不同于一般的科研，尤其是大學(xué)的物理實(shí)驗(yàn)需要學(xué)生自己進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的操作，得出數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。學(xué)生進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)鍛煉的是操作實(shí)踐能力，如果完全利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行操作無疑會降低學(xué)生的動手能力，所以計(jì)算機(jī)應(yīng)該作為輔助手段，或者是發(fā)揮其在物理實(shí)驗(yàn)中的特殊作用。

2 多媒體技術(shù)在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

物理實(shí)驗(yàn)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用其一就是利用多媒體技術(shù)進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)。隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)已經(jīng)無法適應(yīng)現(xiàn)代社會的發(fā)展，勢必要求改變物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方法，而計(jì)算機(jī)尤其是多媒體技術(shù)的應(yīng)用滿足了現(xiàn)在物理實(shí)驗(yàn)的要求。

2.1利用多媒體技術(shù)進(jìn)行教學(xué)

大學(xué)物理學(xué)承擔(dān)著培養(yǎng)新型人才的重任。物理實(shí)驗(yàn)涉及面比較廣，但是實(shí)驗(yàn)課時(shí)間有限，所以傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)往往無法讓學(xué)生充分的學(xué)習(xí)和操作，老師的講解也是“填鴨式”，完全按照課本的操作步驟讓學(xué)習(xí)進(jìn)修操作，得到的數(shù)據(jù)往往也是根據(jù)課本上的公式得出的。而對媒體技術(shù)的引入，能夠讓教師獲得最先進(jìn)、最前沿的物理實(shí)驗(yàn)知識，讓學(xué)生的視野開闊，動手意愿更強(qiáng)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維。能夠豐富實(shí)驗(yàn)教材，方便學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)，客服傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的弊端。

利用多媒體技術(shù)制作物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課件，能夠大大提高教學(xué)效果。物理實(shí)驗(yàn)的操作過程往往不具體，有些抽象描述如果利用傳統(tǒng)的教學(xué)模式無法直觀的表達(dá)給學(xué)生，而多媒體技術(shù)能夠利用計(jì)算機(jī)的模擬技術(shù)，將一些抽象的描述具體化為圖像、表格等，讓學(xué)生能夠直觀了解物理實(shí)驗(yàn)的信息。比如大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)當(dāng)中的“霍爾效應(yīng)”中平衡態(tài)的建立過程，就需要利用多媒體技術(shù)，將實(shí)驗(yàn)中本來瞬間完成的動作放慢，讓學(xué)生仔細(xì)的進(jìn)行觀察和理解。

多媒體技術(shù)能夠使用計(jì)算機(jī)技術(shù)當(dāng)中的Power Point，F(xiàn) lash等制作物理實(shí)驗(yàn)課件，先讓學(xué)生近距離、科學(xué)的接觸物理實(shí)驗(yàn)，能夠掌握模擬實(shí)驗(yàn)的基本步驟，這樣在進(jìn)行具體的物理實(shí)驗(yàn)過程當(dāng)中就會得心應(yīng)手，更好的鞏固已經(jīng)學(xué)習(xí)的理論知識。教師還可以利用網(wǎng)絡(luò)將已經(jīng)制作好的課件上傳到網(wǎng)上，方便學(xué)生自行學(xué)習(xí)。

2.2利用多媒體技術(shù)進(jìn)行教學(xué)管理

物理實(shí)驗(yàn)過程中，由于實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備有限，所以一般上物理實(shí)驗(yàn)課都需要老師進(jìn)行學(xué)生的登記，進(jìn)行學(xué)生成績的考察和記錄。這些工作通常比較繁瑣，浪費(fèi)時(shí)間和精力。而多媒體技術(shù)的應(yīng)用能夠方便老師利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行學(xué)生登記。學(xué)生還可以利用計(jì)算機(jī)技術(shù)在網(wǎng)上提前進(jìn)行選課。多媒體技術(shù)在教學(xué)管理上的應(yīng)用應(yīng)該側(cè)重對管理系統(tǒng)軟件的開發(fā)，按照物理實(shí)驗(yàn)的特殊教學(xué)管理模式開發(fā)相適應(yīng)的系統(tǒng)軟件。

3 計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)在物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

隨著仿真技術(shù)的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)也隨之出現(xiàn)了。所謂的計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)就是虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，能夠節(jié)約實(shí)驗(yàn)室資源的利用和消耗，是利用現(xiàn)代科技的典型。

3.1計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)中的作用

目前計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用于物理實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，大多數(shù)高校學(xué)生都稱仿真物理實(shí)驗(yàn)儀器具有較高的仿真度、圖像和文字一起能夠增強(qiáng)學(xué)習(xí)的樂趣。其中，調(diào)節(jié)仿真儀器可以模擬真實(shí)的操作儀器，從而減少對真實(shí)儀器的損害，而且學(xué)生出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)候，能夠智能的提供幫助。再次，仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行的，所以能夠在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行傳播，實(shí)現(xiàn)資源的共享。

3.2仿真實(shí)驗(yàn)在物理實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用的現(xiàn)狀

3.2.1 仿真實(shí)驗(yàn)在我國的產(chǎn)生和優(yōu)勢

我國對物理實(shí)驗(yàn)中的仿真實(shí)驗(yàn)起步比西方發(fā)達(dá)國家晚，但是后來者居上，我國也開發(fā)了一些非常好的仿真軟件，主要集中于一些技術(shù)較先進(jìn)的單位，比如中國科技大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中的仿真實(shí)驗(yàn)，為物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式提供了新的借鑒，該仿真實(shí)驗(yàn)主要是充分發(fā)揮了計(jì)算機(jī)的功效，將教學(xué)內(nèi)容和學(xué)習(xí)者的操作融為一體，方便了一些沒有接觸過實(shí)驗(yàn)的學(xué)生進(jìn)行仿真模擬，對操作儀器和操作過程有了更加直觀的認(rèn)識。

仿真實(shí)驗(yàn)在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中有很多優(yōu)勢，第一，仿真儀器可以進(jìn)行拆卸，從而更好地對儀器進(jìn)行觀察，讓學(xué)生和老師對儀器有更進(jìn)一步的了解和認(rèn)識。第二，可以隨意產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)中待定的物理量，從而適應(yīng)不同的學(xué)習(xí)階段要求，滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。第三，能夠模擬實(shí)驗(yàn)的誤差，從而對實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量進(jìn)行綜合的評價(jià)。第四，將學(xué)生所做的物理實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，方便學(xué)生進(jìn)行查閱，方便分析資料。

3.2.2 仿真實(shí)驗(yàn)的具體案例

某大學(xué)的物理實(shí)驗(yàn)面臨著資源不充足和設(shè)備不先進(jìn)的局限，為了滿足更多學(xué)生的需求，為了方便教師對物理實(shí)驗(yàn)的學(xué)生報(bào)告進(jìn)行更準(zhǔn)確的核實(shí)，該校利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)開發(fā)了新的物理實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)管理系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)就是利用互聯(lián)網(wǎng)而產(chǎn)生的。整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)置采用了教學(xué)大綱的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，包括?shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)原理等很多模塊，主要分為基本模塊和附加模塊。

4 總結(jié)

物理實(shí)驗(yàn)利用計(jì)算機(jī)能夠充分發(fā)揮技術(shù)的優(yōu)勢，人機(jī)對話和計(jì)算功能的優(yōu)勢能夠方便物理實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行。要想利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，學(xué)生在做物理實(shí)驗(yàn)前需要對計(jì)算機(jī)有一定的熟悉，應(yīng)該學(xué)會使用微機(jī)和基本的Basic語言，所以，學(xué)校應(yīng)該注意加強(qiáng)學(xué)生對計(jì)算機(jī)的使用，尤其是有關(guān)物理實(shí)驗(yàn)的計(jì)算技。對于一些計(jì)算機(jī)技術(shù)好的學(xué)生可以鼓勵(lì)他們對編程問題進(jìn)行解決，對于一些計(jì)算機(jī)技術(shù)比較差的同學(xué)，可以對他們進(jìn)行專門的輔導(dǎo)。

物理實(shí)驗(yàn)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用很廣泛，利用多媒體技術(shù)進(jìn)行教學(xué)的改革，能夠?qū)F(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)結(jié)合在一起，能夠保證大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)順利方便的展開，并且取得良好的效果。真正的把多媒體技術(shù)和大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程結(jié)合起來，還需要很多的努力，教育工作者需要充分發(fā)揮積極性和主動性，以便更加充分的發(fā)揮多媒體技術(shù)的作用。利用仿真實(shí)驗(yàn)對物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行提前的預(yù)習(xí)和進(jìn)行最終的復(fù)習(xí)，效果也事半功倍。本文中對仿真實(shí)驗(yàn)在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中的教學(xué)進(jìn)行了必要的分析，指出了仿真物理實(shí)驗(yàn)的一些優(yōu)勢和存在的不足。提出了一些合理的教學(xué)改進(jìn)方式，從而旨在提高物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)質(zhì)量。

[1] 鮑軍委.計(jì)算機(jī)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用與矛盾[J].大學(xué)物理實(shí)驗(yàn). 2007(02)

[2] 霍劍青,王曉蒲.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)信息化教學(xué)與物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的研究[J].中國大學(xué)教學(xué). 2007(05)

[3] 傅敏學(xué),張連芳,劉瀅瀅.開設(shè)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系列實(shí)驗(yàn)提升物理實(shí)驗(yàn)技術(shù)水平[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理.2006(04)學(xué)院;

Application of computer in physical experiment

Dou Qun
(Shaanxi University of Chinese Medicine，Shaanxi Xianyang，712046)

The university physics experiment,plays an important role in the application of computer technology.Computer aided physics experiment toobtain more accurate data,to realize the control of the experiment,the query and convenient storage of data.Application of computer in physical experiment has broken the traditional physics experiment teaching mode,to be able to use modern technology,realize the true value of physical experiment,is conducive to the promotion of the development of physics.This paper mainly introduces the application of multimedia technology and computersimulation language in physics experiment.

physical experiment simulation experiment on computer multimedia technology of computer technology