虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在大學(xué)物理教學(xué)中的應(yīng)用研究*

張春光 皮艷梅 牟艷男

(黑河學(xué)院)

一、什么是虛擬仿真實(shí)驗(yàn)

（1）虛擬仿真實(shí)驗(yàn)就是通過在計(jì)算機(jī)或者網(wǎng)絡(luò)上將各種虛擬的各類物理和其他基本教學(xué)儀器，按大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求以及進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的步驟來組裝成一個(gè)相對(duì)完整的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，然后在這個(gè)物理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上來進(jìn)行整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程。整個(gè)過程包括物理實(shí)驗(yàn)原材料的添加、物理實(shí)驗(yàn)相關(guān)條件改變以及各類變量和參數(shù)改變、相關(guān)過程實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集、物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果的直觀演示和相關(guān)數(shù)據(jù)分析。虛擬實(shí)驗(yàn)是一種模擬實(shí)驗(yàn)，但隨著技術(shù)的進(jìn)步它在逼真性和普遍性，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)者的實(shí)驗(yàn)效果和主觀感受方面，是早期計(jì)算機(jī)仿真模擬實(shí)驗(yàn)不能相比的。

（2）虛擬仿真實(shí)驗(yàn)不存在普通意義上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的必備真實(shí)器材和硬件，而是通過在計(jì)算機(jī)上利用虛擬仿真軟件來模擬現(xiàn)實(shí)中的實(shí)驗(yàn)效果,利用仿真軟件模擬多種實(shí)驗(yàn)條件是現(xiàn)在可行性很高的技術(shù)路線。目前已經(jīng)有大量仿真實(shí)驗(yàn)軟件開發(fā)成功，在全國(guó)各地大學(xué)、一些重點(diǎn)高中以及一些具備條件的初中大量普及和應(yīng)用。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)軟件一般是通過計(jì)算機(jī)圖形化界面來聯(lián)系物理實(shí)驗(yàn)的理論條件和具體物理實(shí)驗(yàn)全過程，然后通過相關(guān)的計(jì)算機(jī)內(nèi)部編程運(yùn)算來達(dá)到模擬現(xiàn)實(shí)生活儀器的各種實(shí)驗(yàn)效果。類型主要包括大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)、專業(yè)課仿真實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)仿真實(shí)驗(yàn)三種。

（3）虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是利用相關(guān)計(jì)算機(jī)技術(shù)編程開發(fā)的富有真實(shí)感的一種實(shí)驗(yàn)方法，可直接在計(jì)算機(jī)上現(xiàn)場(chǎng)模擬實(shí)驗(yàn)操作。通過學(xué)生自主操作實(shí)驗(yàn)步驟，可以反復(fù)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，從而掌握物理相關(guān)知識(shí)以及原理，記憶并理解定理、物理定律、物理公式等，從而達(dá)到快速并有效的提高大學(xué)生學(xué)習(xí)效率的目的。

（4）虛擬仿真實(shí)驗(yàn)云平臺(tái)，是通過大量設(shè)計(jì)多種虛擬儀器，然后來建立虛擬的物理實(shí)驗(yàn)環(huán)境。大學(xué)生使用者可以在這個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)境中擬定實(shí)驗(yàn)參數(shù)、優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、操作虛擬儀器，模擬物理學(xué)真實(shí)的各種實(shí)驗(yàn)過程，能夠營(yíng)造自主學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。學(xué)生數(shù)量多的需要大面積開設(shè)設(shè)計(jì)性、研究性以及開放性的物理實(shí)驗(yàn)，在教學(xué)中能夠發(fā)揮極其重要的學(xué)習(xí)作用。沒有做過真實(shí)物理實(shí)驗(yàn)的學(xué)生可以利用物理實(shí)驗(yàn)仿真軟件對(duì)物理實(shí)驗(yàn)所用儀器的相關(guān)原理以及物理實(shí)驗(yàn)整體環(huán)境、物理實(shí)驗(yàn)步驟等建立起非常直觀的感性認(rèn)識(shí)。一般來說，虛擬仿真儀器可以拆解儀器的各種關(guān)鍵部位，調(diào)整物理儀器的過程中可以實(shí)時(shí)觀察各種儀器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、各種性能指標(biāo)和機(jī)械結(jié)構(gòu)動(dòng)作的變化，使學(xué)生大大提高對(duì)儀器內(nèi)部原理的深入理解，對(duì)各種儀器功能和使用儀器方法進(jìn)行可多次重復(fù)的基礎(chǔ)訓(xùn)練。在虛擬仿真物理實(shí)驗(yàn)中多種儀器都實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模塊化。學(xué)生們可以對(duì)虛擬仿真物理實(shí)驗(yàn)提供的各種不同儀器進(jìn)行優(yōu)化選擇和多種布置組合，利用不同的實(shí)驗(yàn)方法來完成基本相同的物理實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，這樣就可以培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立創(chuàng)新思維方式以及物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。然后通過對(duì)各種不同實(shí)驗(yàn)方法優(yōu)缺點(diǎn)的具體比較和誤差大小的橫向比較，來提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技術(shù)水平和思維判斷能力。

（5）虛擬仿真軟件能夠通過深入剖析實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上能夠充分體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)思想的宏觀指導(dǎo)，大部分學(xué)生必須在深入理解實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上，通過廣泛思考才能進(jìn)行正確實(shí)驗(yàn)操作，這樣就能夠克服在真實(shí)實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常出現(xiàn)的盲目操作和不認(rèn)真實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，極大提高了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)水平和實(shí)驗(yàn)質(zhì)量。物理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)相關(guān)的各種理論都進(jìn)行了必要直觀演示和教學(xué)步驟講解。對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的時(shí)代背景和重要意義、在生活中的具體應(yīng)用等各方面都做了較為詳細(xì)明確的介紹和講解，使物理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)成為了連接生動(dòng)形象的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)與比較枯燥大學(xué)物理理論教學(xué)的橋梁。物理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)也成為了培養(yǎng)學(xué)生物理實(shí)踐與物理理論相結(jié)合、廣泛提高學(xué)生多種創(chuàng)新思維的一種嶄新的教學(xué)模式。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)為大面積開設(shè)研究性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)提供了優(yōu)秀的教學(xué)環(huán)境及教學(xué)平臺(tái)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)一般具有操作指南和相關(guān)教學(xué)錄像、示例等手段，使用者可以對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行多次研究測(cè)試，達(dá)到熟練掌握的目的。

二、虛擬實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)勢(shì)

（1）虛擬仿真實(shí)驗(yàn)有利于擴(kuò)大觀察實(shí)驗(yàn)的范圍。很多大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)操作困難、微觀現(xiàn)象不易觀察，有些具有危險(xiǎn)性不可能在現(xiàn)實(shí)中進(jìn)行。而利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)就可以進(jìn)行大部分常規(guī)環(huán)境中無法進(jìn)行的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，能夠比較徹底的打破時(shí)間上和空間上的一些具體限制。小到各種微觀粒子如電子原子，大到各種宇宙中的天體，例如太陽、月亮，使用者均可以進(jìn)行多次重復(fù)的“觀察”。那些需要幾十年或者上百年才有可能觀察到的一些現(xiàn)象變化的過程，在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)過程中能夠在比較短的時(shí)間內(nèi)呈現(xiàn)給使用者。過去那些危及人身安全的實(shí)驗(yàn)或者對(duì)于人體健康有危害的試驗(yàn)，一般都采用觀看視頻錄像等方式來進(jìn)行?？匆曨l不具有交互性，使用者不能深入?yún)⑴c，效果不是特別好。

（2）虛擬仿真實(shí)驗(yàn)便于使用者自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探索和研究：比如傳統(tǒng)的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，一般受地點(diǎn)和時(shí)間上的各種限制，有很強(qiáng)的局限性。而對(duì)于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)來說，使用者可以在任意有計(jì)算機(jī)的環(huán)境中，根據(jù)自己的物理實(shí)驗(yàn)具體情況來進(jìn)行有針對(duì)性的相關(guān)的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)研究，獲得最接近真實(shí)的物理實(shí)驗(yàn)體會(huì)，從而能豐富使用者的直觀感性認(rèn)識(shí)，加深使用者對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的深刻理解。

（3）利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)可彌補(bǔ)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件的不足：目前許多規(guī)模不大的學(xué)校缺乏物理實(shí)驗(yàn)器材，對(duì)學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行造成影響，對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)制約嚴(yán)重。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室可以讓大學(xué)生不受真實(shí)實(shí)驗(yàn)課堂的限制，可以自主地進(jìn)行模擬仿真物理實(shí)驗(yàn)，達(dá)到促進(jìn)物理教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成，而且能減少物理實(shí)驗(yàn)儀器的購(gòu)置以及維護(hù)費(fèi)用。

（4）虛擬仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚣ぐl(fā)大學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)興趣和物理學(xué)習(xí)熱情：虛擬仿真實(shí)驗(yàn)一般具有很強(qiáng)的交互性和直觀性，并且實(shí)驗(yàn)操作便捷，富有趣味性。所以能夠激發(fā)大學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)興趣和物理學(xué)習(xí)熱情。大學(xué)生不參與物理實(shí)驗(yàn)，那么就無法獲得直觀感性的認(rèn)識(shí)。進(jìn)行虛擬仿真物理實(shí)驗(yàn)，就可以彌補(bǔ)這個(gè)問題。大學(xué)生在虛擬仿真物理實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，可以重復(fù)地去做各種實(shí)驗(yàn)，而不用擔(dān)心損壞儀器。

（5）虛擬仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚺囵B(yǎng)大學(xué)生的現(xiàn)代信息處理能力：虛擬仿真物理實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛴涗浾麄€(gè)實(shí)驗(yàn)過程每個(gè)時(shí)刻的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，而且能夠利用軟件系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)或其它實(shí)用的軟件來進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并且能夠根據(jù)數(shù)據(jù)處理需要繪制波形圖或者時(shí)序圖，大大提高學(xué)生的現(xiàn)代信息處理能力和分析能力。

（6）虛擬仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虬l(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性與想象力：虛擬仿真物理實(shí)驗(yàn)與一般的多媒體演示實(shí)驗(yàn)不同，一般可以高度仿真，能做到與真實(shí)實(shí)驗(yàn)一致。同時(shí)虛擬仿真儀器還具有數(shù)量不受限制、不會(huì)損壞等真實(shí)實(shí)驗(yàn)沒有的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，大學(xué)生可以反復(fù)觀察，進(jìn)行多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，具有較強(qiáng)的可重復(fù)性和靈活性。通過優(yōu)化設(shè)計(jì)多種不同的物理實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行比較實(shí)驗(yàn)，能夠全方位鍛煉大學(xué)生的動(dòng)手操作能力和獨(dú)立思考能力，全面發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性、想象力和創(chuàng)新能力。

三、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)及教學(xué)方式

（1）基于實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)的虛擬實(shí)驗(yàn)室：利用本地計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行大部分的物理課堂教學(xué)實(shí)驗(yàn)和預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)。提前將具有虛擬仿真物理實(shí)驗(yàn)功能的相關(guān)計(jì)算機(jī)軟件安裝到實(shí)驗(yàn)室的計(jì)算機(jī)中，大學(xué)生就擁有了相關(guān)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的環(huán)境和平臺(tái)。這種虛擬仿真軟件的獨(dú)特特點(diǎn)是不受現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)的限制，操作容易，安裝簡(jiǎn)單。通過虛擬仿真軟件的實(shí)驗(yàn)操作，能夠幫助大學(xué)生建立相關(guān)物理模型，這樣可以進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以及物理原理的深刻理解和研究運(yùn)用。

（2）基于互聯(lián)網(wǎng)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室：目前有許多高校已經(jīng)成功建立校園網(wǎng)，并與外部網(wǎng)絡(luò)相聯(lián)，資金雄厚的一些高校和相關(guān)教育教學(xué)網(wǎng)站還搭建和開發(fā)了基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)。利用基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬實(shí)驗(yàn)室，大學(xué)生就可以模擬仿真進(jìn)行許多大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)。這樣的優(yōu)勢(shì)減輕了實(shí)驗(yàn)教師的工作負(fù)擔(dān)，網(wǎng)站有專門人員維護(hù)，能夠及時(shí)更新。

但是不管虛擬仿真實(shí)驗(yàn)優(yōu)勢(shì)多么明顯，怎樣接近真實(shí)實(shí)驗(yàn)，都不能完全取代真實(shí)的物理實(shí)驗(yàn)。因?yàn)樵谡鎸?shí)物理實(shí)驗(yàn)過程中，通過對(duì)儀器故障的分析和排除等來培養(yǎng)大學(xué)生的實(shí)際操作能力，在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中是不能完全做到的。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)僅是一種比較新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)輔助手段。認(rèn)識(shí)到虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的這一特點(diǎn)，才能夠更合理更好地利用這種手段，不能讓學(xué)生只會(huì)紙上談兵。

四、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在大學(xué)物理教學(xué)中應(yīng)用的重點(diǎn)難點(diǎn)

（1）首先，要完善物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的管理與共享物理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)：虛擬仿真物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)一般是依托于高校校園網(wǎng)的公共物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，我們要保證物理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)各類物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的充分使用和開放共享。堅(jiān)持“持續(xù)發(fā)展、共享資源、科學(xué)規(guī)劃、突出重點(diǎn)、提高效益”的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)思想，然后結(jié)合高校物理教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)和物理辦學(xué)理念的物理學(xué)科特點(diǎn)，采用自制物理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)或引進(jìn)物理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目方式，打造適應(yīng)現(xiàn)代物理教育新發(fā)展的物理實(shí)驗(yàn)虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)。最終建成包含物理實(shí)驗(yàn)室資產(chǎn)、物理課程體系管理、物理設(shè)備維護(hù)、物理實(shí)驗(yàn)室日常管理等多項(xiàng)內(nèi)容的現(xiàn)代信息化物理實(shí)驗(yàn)管理平臺(tái)，達(dá)到構(gòu)筑現(xiàn)代教育網(wǎng)絡(luò)信息化大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)體系的目標(biāo)。

（2）其次，憑借大學(xué)物理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)信息化管理平臺(tái)，建立大學(xué)物理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室優(yōu)質(zhì)物理教學(xué)資源共享系統(tǒng)，可以通過多種激勵(lì)機(jī)制，廣泛調(diào)動(dòng)高校的各級(jí)不同單位共同參與大學(xué)物理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)共享的積極性。一方面要推進(jìn)不同區(qū)域內(nèi)高校之間的虛擬仿真物理實(shí)驗(yàn)資源共享，同時(shí)要整合高校內(nèi)各部門多種實(shí)驗(yàn)資源，以促進(jìn)各院系間多種實(shí)驗(yàn)資源的共享。

（3）最后，要加強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)教師網(wǎng)絡(luò)信息化水平與大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平建設(shè):為了保障大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，在每個(gè)不同物理實(shí)驗(yàn)室的負(fù)責(zé)人要求大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平與網(wǎng)絡(luò)信息化科研水平和一定的軟件開發(fā)能力兼?zhèn)洹Ｒ梦锢韺?shí)驗(yàn)核心技術(shù)隊(duì)伍的現(xiàn)代化建設(shè)做為大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室的工作重點(diǎn)，來帶動(dòng)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室技術(shù)隊(duì)伍現(xiàn)代綜合網(wǎng)絡(luò)素質(zhì)和大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)技能的整體全面提高。然后選拔物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)骨干優(yōu)秀教師充實(shí)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)和物理實(shí)驗(yàn)管理隊(duì)伍。根據(jù)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)工作實(shí)際需要和大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)相關(guān)崗位的規(guī)劃，來吸引多種不同能力、各種學(xué)歷、各種不同技術(shù)特點(diǎn)的大學(xué)物理相關(guān)人才應(yīng)聘不同大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)崗位，來進(jìn)一步優(yōu)化大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的相關(guān)人員組成結(jié)構(gòu)。然后建立合理科學(xué)的大學(xué)物理青年教師培養(yǎng)計(jì)劃，高度發(fā)揚(yáng)老教師帶新教師的優(yōu)良傳統(tǒng)，確保大學(xué)物理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室長(zhǎng)期并有序的建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展，而不是搞形式主義，一陣風(fēng)上馬各種項(xiàng)目，然后沒有實(shí)際的應(yīng)用。

五、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的主要教學(xué)目標(biāo)

（1）虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)充分發(fā)揮高校物理學(xué)科專業(yè)優(yōu)勢(shì)開展教學(xué)：大學(xué)物理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)一般是為本科物理教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的。大學(xué)物理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)依托計(jì)算機(jī)與人交互、現(xiàn)代多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、數(shù)據(jù)庫等多種技術(shù)，來構(gòu)建高度仿真的物理虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境和多種物理實(shí)驗(yàn)儀器。大學(xué)生在大學(xué)物理虛擬仿真環(huán)境中開展相關(guān)物理實(shí)驗(yàn)，以達(dá)到物理教學(xué)大綱所要求的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。結(jié)合物理特色專業(yè)和開設(shè)相關(guān)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程發(fā)揮學(xué)校的各種學(xué)科專業(yè)優(yōu)勢(shì)，然后積極有效的利用相關(guān)虛擬仿真企業(yè)的仿真軟件開發(fā)實(shí)力和其他網(wǎng)絡(luò)支持服務(wù)能力，以達(dá)到充分整合高校信息化大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)各種教學(xué)資源的目的。以培養(yǎng)大學(xué)生物理創(chuàng)新能力、物理實(shí)驗(yàn)綜合設(shè)計(jì)能力以及物理創(chuàng)新思維為出發(fā)點(diǎn)，創(chuàng)造性地應(yīng)用與建設(shè)更高水平儀器來共享虛擬物理實(shí)驗(yàn)、軟件共享虛擬仿真物理實(shí)驗(yàn)、遠(yuǎn)程控制的物理虛擬實(shí)驗(yàn)等多種實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源。拓展物理實(shí)踐領(lǐng)域、降低各種成本和實(shí)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)、豐富大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、提高物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)能力、開展多種安全有效的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)。在虛擬仿真物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，其建設(shè)任務(wù)是實(shí)現(xiàn)真實(shí)實(shí)驗(yàn)難以完成或不具備的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)功能。在涉及比較極端或高度危險(xiǎn)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，比如高溫或低溫真空等、不可逆實(shí)驗(yàn)或者不可及，比如極細(xì)的管道海底等的操作，高消耗實(shí)驗(yàn)、高成本實(shí)驗(yàn)，比如使用貴重樣本的各種實(shí)驗(yàn)、綜合或大型訓(xùn)練項(xiàng)目器材不足等情況時(shí)，提供高度可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用和安全穩(wěn)定的多種物理綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。大學(xué)物理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建設(shè)應(yīng)充分體現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實(shí)相互補(bǔ)充、虛擬與現(xiàn)實(shí)相結(jié)合、盡量?jī)?yōu)先現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)的原則。

（2）虛擬仿真實(shí)驗(yàn)助力院校教學(xué)科研：建設(shè)技術(shù)人員、教學(xué)科研、實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)結(jié)構(gòu)合理的大學(xué)物理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)，最終目的是形成一支物理學(xué)術(shù)水平高、現(xiàn)代教育理念先進(jìn)、物理教學(xué)和科研能力強(qiáng)、掌握網(wǎng)絡(luò)知識(shí)和具有軟件開發(fā)能力，同時(shí)勇于進(jìn)行教學(xué)創(chuàng)新的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的大學(xué)物理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)管理隊(duì)伍和大學(xué)物理教學(xué)團(tuán)隊(duì)。大學(xué)物理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)是現(xiàn)代高等教育大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)和物理教學(xué)信息化建設(shè)的重要內(nèi)容，是現(xiàn)代信息技術(shù)與物理學(xué)科專業(yè)深度融合的產(chǎn)物。大學(xué)物理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)建設(shè)工作堅(jiān)持“突出實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)、持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展、精心科學(xué)規(guī)劃、提高實(shí)驗(yàn)效益、共享實(shí)驗(yàn)資源”的指導(dǎo)思想，以全面提高高校大學(xué)生物理實(shí)踐能力和物理創(chuàng)新精神為宗旨，以共享優(yōu)質(zhì)的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源為核心，以建設(shè)現(xiàn)代信息化大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源為重點(diǎn)，按年度來建設(shè)一批具有引領(lǐng)示范作用的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，持續(xù)推進(jìn)高校實(shí)驗(yàn)室教學(xué)信息化建設(shè)，推動(dòng)高等學(xué)校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與創(chuàng)新。

六、結(jié)論

大學(xué)物理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用能夠反映網(wǎng)絡(luò)時(shí)代特點(diǎn)，廣泛結(jié)合現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)，注重大學(xué)生自主性物理學(xué)習(xí)培養(yǎng)的研究、對(duì)大學(xué)生物理學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，具有很多新的物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在大學(xué)物理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)大學(xué)生的多種觀察能力、物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、物理?shí)踐能力、創(chuàng)新能力。每個(gè)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的規(guī)范操作和虛擬仿真，都充分應(yīng)用現(xiàn)代多媒體直觀豐富的多角度表達(dá)方式，將模擬仿真、動(dòng)畫以及實(shí)驗(yàn)錄像相關(guān)操作說明等教學(xué)手段有機(jī)結(jié)合起來。既體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)，也體現(xiàn)儀器整體，便于大學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)操作和相關(guān)知識(shí)的充分掌握與理解，對(duì)將來進(jìn)一步開展線下線上實(shí)驗(yàn)相結(jié)合、現(xiàn)實(shí)與虛擬結(jié)合起到充分的輔助作用。