| 标题 | 在学分制度下的管理仿真技术与应用 |
| 范文 | 李丹凤+夏雪琴 摘要：本文浅析了在学分制下利用计算机仿真技术来仿真大学物理实验，我们大学生可以在虚拟的实验环境中操作模拟真实实验过程，这样既培养了我们大学生的大学物理实验动手能力，又增强了我们对实验重要性的意识，提高了做实验的浓厚的兴趣，有利于大学物理实验学习成绩的提高。 关键词：学分制 计算机仿真技术 大学物理实验 应用与管理 学分制是教育模式的一种，它以选课为核心，教师指导为辅助，通过绩点和学分，衡量学生学习质和量的综合教学管理制度；学生学习过程完全靠自觉，需要培养学生有较强的自我管理、自我约束能力；培养学生学习的积极性。而大学物理实验是我们理工科大学生进入大学学习生涯的第一门实验必修课程，也是一门培养我们学生动手能力、实践能力和应用能力的课程。 随着科学技术的迅猛发展，现代多媒体技术在教育领域中应用越来越广泛， 引发了教育内容、方法、手段、模式等的全方位的变化；积极开展实验课教学模式的改革，推进计算机仿真实验技术在实验教学中的应用，是大学物理实验教学中心在实验教学的一种扩展。 计算机模拟实验又称计算机仿真实验或计算机虚拟实验，是这几年在计算机多媒体教学中开辟的一个新内容。它是通过计算机把实验设备、教学内容、教师指导和学生的操作有机地结合在一起，形成一个可操作的强大的大学物理实验的模拟实验室。 计算机仿真大学物理实验的出现打破了我们以往传统的教与学、理论与实践、课内与课外的界限，它强调实验的设计理念和实验方法。通过计算机仿真实验，我们大学生可以对物理思想方法、仪器的结构和设计原理能进一步的理解，都可以达到实验动手训练、实验技能、学习大学物理实验知识的目的，增强了大学生对大学物理实验的兴趣，提高了大学物理实验的水平。这样一方面能减少实验室实物仪器的损坏， 另一方面通过我们学生与计算机的相互活动，可以激发我们大学生的学习兴趣， 能积极、主动地进行知识的学习和探索；培养大学生自主在线学习能力，是一种很有前途的新型的实验教育模式。 1.传统大学物理实验教学模式与管理现状[1] 1.1传统大学物理实验教学模式 我校开设的大学物理实验教学模式已经沿袭了许多年了，实验内容主要有测量性、验证性、模拟性实验，分为基础层、提高层、设计性教学模式。而对于基础和提高层的验证性实验是为了巩固学生学习大学物理的理论课程的基本知识而开设的，教师在教学过程中注重实验结果，而不是实验过程，这种教学模式能培养我们学生的实验操作能力、数据处理能力、基本技术和基本技能。但对有一定大学物理知识层次的学生来说，达不到一定的实验效果。是因为学生只是简单的模仿，缺乏创新性。学生只要进行预习、上课听教师讲解实验内容，按实验操作步骤，然后对实验数据进行处理，即能达到实验结果；我们学生没有过多地思考实验中所碰到的问题，没有主动性和积极性，更谈不上创新能力的培养；甚至有些同学不动手做实验，模仿一下其他同学的实验数据，也能写出一份很好的实验报告来，这样很容易打击学习好的学生积极性，束缚了我们学生的创造力。 1.2实验室管理现状分析 目前，我校物理实验教学中心实验室数量在增加，实验管理技术人员少，相对来说工作量偏大，平时开放时间少并且缺乏制度化、常规化；一般情况下不对外开放，学生只有有实验课时、设计性实验及参加兴趣小组才开放。学生在三节课的课堂实验中，不能按自己的想法去做实验，完全处于一种被动状态。由于缺乏必要的开放时间，所以在很大程度上限制了学生综合实验的兴趣以及实验动手能力的培养和创新能力的提高。 另外，实验设备利用率不高，有些设备出现了老化，不断地出现故障，无法满足实验所需的基本要求；这样增加了管理人员对实验室的管理困难，还使得实验室使用者效率低下，严重影响了我们学生实验的积极性。 2.计算机仿真技术仿真大学物理实验特点 它能通过对实验环境的模拟，使得从未做过实验的学生通过仿真实验对所用仪器的整体结构能建立起比较直观的感性认识。一方面仪器的关键部位可以拆卸，也可以解剖进行调整，并实时观察仪器的各种内部结构和实验的瞬间动作，增强了熟悉仪器功能和使用方法的训练。另一方面在实验中仪器实现了模块化，我们大学生可对提供的仪器进行有所选择和组合，用不同的实验方法去完成同一实验，培养我们大学生的设计思想，提高对不同实验方法的优劣、误差大小的比较、分析判断能力。 3.计算机仿真技术仿真大学物理实验的学习作用 3.1仿真技术来虚拟实验仪器，可以起到预习实验的作用 我们大学生要做好一个实验，首先必须要对实验进行预习，否则不能进入实验室做实验项目。预习时会碰到实际问题：一是教材中介绍的实验内容很抽象；二是书本上的实验仪器图缺乏立体感，所以不能真正理解实验原理。另外实验仪器如果以前没有操作过，如果在实验时直接去操作，这样由于使用方法不适当而进行错误操作， 这样会造成实验无法进行并且仪器损坏。 而虚拟的仿真实验一方面可以提供形象生动、直观并且内容丰富的学习环境，另一方面还配有图片和文字、节奏有序的实验内容， 并且以声音和图像等十分丰富的表现手段帮助我们大学生进行多方面感官学习， 这样提高了我们学生的兴趣， 并调动学习的积极性， 促进我们学生对实验仪器的熟悉和对实验原理的理解。特别是一些对学生来说陌生而复杂的仪器， 经过虚拟的仿真实验的练习， 等到上实验课时，操作实验仪器时就得心应手，同时， 大大降低了实验仪器的损坏率。所以仿真技术来虚拟实验仪器，可以起到预习实验的作用 3.2模拟实验仪器的作用，达到学习实验的目的 我们学生在虚拟的实验环境下，可以对提供的实验仪器进行自由搭配和组合，运用不同的实验方法去完成同一个实验内容，这样我们学生能积极开动脑筋，设计多种实验思路，来达到完成实验的目的。仿真实验模拟真实的实验仪器，在计算机上做实验时，实验操作过程中具有一定的立体感，逼真性强。这样能使我们更快速理解和掌握实验仪器、实验原理、实验内容、实验步骤，这样达到我们学习实验的目的。 3.3开放式的实验管理模式， 培养了学生的实验自学能力 仿真实验室的管理可以实行向学生全开放式实验管理模式，我们大学生要完成一个实验项目可以自由支配实验时间。另外因为有虚拟仿真的仪器系统软件的支持，我们大学生可以灵活地选择实验内容，自拟并设计实验项目，使虚拟的仿真仪器变为自己开发的实验仪器进行应用，这样极大地发挥了大学生的学习主动性、积极性和创造性。同时给我们大学生提供了宽松良好的实验环境， 培养了学生的实验自学能力。 3.4使大学物理实验教学和管理在时间和空间上得到延伸 大学物理实验大都是分组实验，我们学生实际动手机会时间较短；我们学生实验的时间有限制，所以我们学生的动手能力不能很好的得到锻炼；而大部分的演示实验都是由实验教师操作完成，我们学生不能亲身体验不容易产生感性方面的认识；在课外的时间，学生基本上没有动手做实验验的机会。虚拟的仿真实验能不断增加新的内容并且可以更新版本，这样大学物理实验教学突破课堂限制，在时间和空间上得到延伸。学生可在课外继续实验，亦可以通过网络在任何地点自学。这也利于学生根据自己的兴趣选择实验可满足不同层次学生的需求。仿真实验使实验走出了实验室，使实验教学在时间和空间上得到延伸。学生可通过计算机软件在分散的地点，灵活安排时间对实验内容进行预习和学习。仿真实验比真实实验操作简便、快捷，突出了物理思想和原理，提高了教学的效率。 4.可以减少购置新的实验仪器，提供我们学生实践动手的环境 在当代的社会中，科学技术迅猛发展，实验仪器更新速度较快，大学物理实验项目及仪器配套设备也要更新换代。但要购置新的仪器及设备需要大量的经费，而学校的实验仪器经费并不充足，并且仅有的经费要购置主要的仪器设备上，而虚拟的的计算机仿真软件弥补了我们的实验仪器的不足。一方面原因是在仿真软件中可以更新和增添新的实验虚拟元器件，新的实验虚拟元器件测量功能强，性能较先进，因而能扩充了实验项目。因此对我们大学生来说，提供了实践动手的环境，开阔实验知识的获取，又大大节省了实验经费的开支。另一方面在大学物理实验中有些实验存在一定的危险性，如电磁学实验的开设就受到限制，对于大学生来说也不敢大胆去尝试这些危险实验，所以，扼杀了我们大学生创造性思维能力的发展和动手能力的培养。但对虚拟的仿真实验系统来讲因为有认错能力系统， 在虚拟模拟的过程中我们大学生操作一旦出现错误， 虚拟仿真实验软件系统立即指出实验调节错误， 如果操作不完整或者错误就不允许进行下一步调节或操作， 迫使我们学生反反复复地练习直到实验模拟成功，因此提供我们学生实践动手的环境，提高了我们大学生的动手能力，创造性思维会得到良好的发展。 总之，用虚拟的仿真软件应用在大学物理实验中，可以给我们大学生提供了实验创新的一个场所，在这种场所下我们大学生进行实验操作仪器时就可以不必担心安全问题， 可以大胆并轻松地凭自己的能力设计各种实验方案进行操作实验虚拟仪器，勇于创新。因此， 仿真实验应用于大学物理实验中， 一定会对教育发挥更有效的作用；同时培养了我们大学生的实验的动手能力，增强了实验技能，有利于激发我们大学生的学习兴趣。 参考文献： [1]竺江峰，鲁晓东，夏雪琴.大学物理实验教程[M]北京：中国水利水电出版社，2011.9. |
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