物理實驗教學(xué)新手段的探索

牛潔

摘要：物理實驗是物理學(xué)研究中一種非常重要的和基本的研究方法。在學(xué)員物理實驗教學(xué)中應(yīng)用現(xiàn)代教育技術(shù)、利用網(wǎng)上虛擬實驗室可在很大程度上提高學(xué)員學(xué)習(xí)物理的興趣。

關(guān)鍵詞：物理實驗；新手段；教學(xué)探索

物理實驗教學(xué)水平是反映一個學(xué)校教學(xué)、科研、管理水平的重要標(biāo)志，是學(xué)員掌握知識、發(fā)展思維，提高創(chuàng)造力的重要條件；更是培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實、知識面寬、具有創(chuàng)新能力的高素質(zhì)士官人才的重要保證。在科技日益發(fā)達(dá)的今天，物理實驗也可以合理采納融入新手段。

一、應(yīng)用現(xiàn)代教育技術(shù)開展物理實驗

（一）運用多媒體教學(xué)來提高物理實驗效果

為了達(dá)到物理實驗?zāi)康暮鸵螅囵B(yǎng)學(xué)員用實驗方法觀察、研究實驗現(xiàn)象和規(guī)律的能力，培養(yǎng)學(xué)員良好的動手能力和實驗素養(yǎng)，提高實驗效率?？蓪⒍嗝襟w技術(shù)引進學(xué)員物理實驗教學(xué)中，以提高學(xué)員物理實驗教學(xué)效果。

（二）運用電視錄像進行實驗教學(xué)

教學(xué)錄像能做到形象逼真，聲像同步，由靜態(tài)到動態(tài)，單維到多維，單色到多色，比投影、ppt的效果更好。有些比較復(fù)雜的實驗儀器，學(xué)員在調(diào)節(jié)時比較難掌握，可將這些儀器的使用和調(diào)節(jié)方法步驟制成電視錄像片，對儀器的每個部件和調(diào)節(jié)時比較難掌握的旋鈕逐一用特定鏡頭再配成解說，就特別的形象、直觀，學(xué)員對照實物邊看邊調(diào)節(jié)，其效果明顯。

二、利用網(wǎng)上虛擬實驗室開展物理實驗

隨著教育技術(shù)在教學(xué)中的廣泛應(yīng)用，近年來興起并逐步應(yīng)用的網(wǎng)上虛擬實驗，也應(yīng)引起高度重視。

網(wǎng)上虛擬實驗室可以解決學(xué)校實訓(xùn)設(shè)備不足、型號落后等問題。因為虛擬實驗不受實驗室的空間、實驗儀器的組數(shù)、實驗指導(dǎo)教員數(shù)量等的限制，拓寬了實驗室的空間，提高了學(xué)員學(xué)習(xí)效率。但是這種實驗仿得再真，也不是真的，網(wǎng)上實驗不能完全代替實際實驗，就象部隊定期在仿真訓(xùn)練的基礎(chǔ)上再進行一次實戰(zhàn)演習(xí)一樣，學(xué)員在網(wǎng)上實驗室作眾多實驗后，也還是要進物理實驗室實際做一些實驗，只有這樣，才能培養(yǎng)他們的動手能力、儀器設(shè)備的使用能力和排除故障的能力等。而有了虛擬實驗，減輕了實驗室準(zhǔn)備實驗的工作量，教員的工作可以更多的投入到對學(xué)員的指導(dǎo)中，對實驗室的投入可以在提高儀器設(shè)備檔次上下功夫，而不要過于追求數(shù)量。

1.網(wǎng)上虛擬實驗室的與物理實驗仿真實驗室的建設(shè)。網(wǎng)上虛擬實驗室充分利用成熟的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)代仿真技術(shù)，在多媒體計算機上完成仿真實驗教學(xué)，提高了物理實驗的教學(xué)效益和教學(xué)水平。物理實驗仿真實驗室由學(xué)員操作平臺和教員主控制平臺組成，同時配備打印機、掃描儀，組成一個局域教學(xué)網(wǎng)，可滿足一個隊或一個區(qū)隊的學(xué)員進行實驗。同時，該實驗室也作為校園網(wǎng)網(wǎng)上教室之一，與學(xué)校校園網(wǎng)相聯(lián)而實現(xiàn)網(wǎng)上教學(xué)，學(xué)員隨時隨地可以從校園網(wǎng)上進行物理仿真實驗。而仿真實驗也是學(xué)員最感興趣的實驗項目之一。眾所周知，網(wǎng)上實驗室的發(fā)展，其軟件資源的開發(fā)極其重要，學(xué)校可在吸收和借鑒優(yōu)秀軟件的同時組織實驗室教員根據(jù)教學(xué)需要，開發(fā)出適合士官學(xué)員的仿真實驗軟件，以適應(yīng)網(wǎng)上教學(xué)的需要。事實已經(jīng)證明，網(wǎng)上虛擬實驗室建成后，學(xué)員可以利用多媒體計算機完成物理仿真實驗項目幾十項，可覆蓋學(xué)校物理實驗的主要內(nèi)容。

2.網(wǎng)上虛擬實驗室的特點及其應(yīng)用

（1）開放性。網(wǎng)上虛擬實驗室通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)向用戶開放，教員要指導(dǎo)學(xué)員根據(jù)自己的需要自由地選擇網(wǎng)上虛擬實驗室儲存的大量的實驗?zāi)Ｊ?、各種虛擬實驗儀器儀表、各種實驗器件或構(gòu)件、各種虛擬實驗環(huán)境等。學(xué)員也可以自行構(gòu)建實驗環(huán)境、實驗?zāi)K、實驗儀器等，隨意地增加網(wǎng)上虛擬實驗室的各種“庫”，使得網(wǎng)上虛擬實驗室具有良好的靈活性。

（2）自主性。仿真實驗與傳統(tǒng)實驗相比，有一個明顯的區(qū)別，那就是實驗的模式是非固定的、動態(tài)的、具有良好的自主性。仿真實驗項目的實驗框架是不固定的，學(xué)員可以依據(jù)物理實驗綱目，根據(jù)自己的需要和興趣，自行設(shè)計實驗步驟和實驗方法。

（3）直觀性。利用虛擬實驗室的實驗?zāi)Ｐ蛶齑罱?、組合、拆裝實驗框架，可解剖調(diào)整并實時觀察儀器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)運作，加強熟悉儀器功能和使用方法的訓(xùn)練。使學(xué)員對物理實驗的整體壞境、所用儀器的整體結(jié)構(gòu)建立起直觀的認(rèn)識。

（4）交互性。仿真實驗是計算機仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)等高新技術(shù)的有機組合應(yīng)用，特別是多媒體計算機具有圖文并茂、豐富多彩的人機交互方式，因而對物理實驗的相關(guān)理論、現(xiàn)代應(yīng)用等方面都有深入的演示和講解，使物理仿真實驗成為連接物理理論與實踐的一種新的教學(xué)模式。

3.網(wǎng)上虛擬實驗室的主要功能及其應(yīng)用

（1）自主學(xué)習(xí)功能。對本實驗內(nèi)容中的目的要求、儀器、原理等提供一個預(yù)習(xí)幫助，還介紹本實驗的背景資料、預(yù)習(xí)線索提示、練習(xí)測試題、注意事項等。

（2）網(wǎng)絡(luò)教學(xué)功能。具有網(wǎng)上實驗講授、實驗演示、協(xié)作實驗、交互討論、問題解答、作業(yè)發(fā)布、輔助教學(xué)等功能，對在實驗操作過程中學(xué)員遇到的問題能給予指導(dǎo)。

（3）報告評閱功能。評閱系統(tǒng)具有網(wǎng)上實驗報告生成、遞交、批改功能，還能根據(jù)學(xué)員物理實驗結(jié)果中出現(xiàn)的問題和情況，正確引導(dǎo)學(xué)員發(fā)現(xiàn)問題、解決問題和分析問題。

（3）考核評價功能。系統(tǒng)能夠根據(jù)學(xué)員的實驗結(jié)果計算出成績，并對學(xué)員的操作進行定性和定量分析，提出準(zhǔn)確的評估意見。此外，系統(tǒng)還提供標(biāo)準(zhǔn)試題庫，隨機生成試卷考察學(xué)員的理論水平。

經(jīng)過近年來的探索和嘗試，物理實驗新手段的種種優(yōu)勢已經(jīng)被人們所認(rèn)可，顯示出其很強的生命力與廣闊的發(fā)展前景。