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物理實(shí)驗(yàn)研究型論文
物理實(shí)驗(yàn)論文一（1）：
題目：探討VR技術(shù)在高中物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用
摘要：本文闡述了VR技術(shù)在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用, 還原了實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性, 更加容易的探求實(shí)驗(yàn)的物理規(guī)律, 提升中學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)質(zhì)量。
關(guān)鍵詞：VR; 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù); 物理實(shí)驗(yàn);
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) (VR) 構(gòu)想最初是在二十世紀(jì)八十年代早期出現(xiàn)的, 它的內(nèi)容是基于人機(jī)交互手段這個(gè)基礎(chǔ)的創(chuàng)新, 使用的是計(jì)算機(jī)和新式的傳感器工藝。VR技術(shù)讓人們把概念上的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)用實(shí)踐的手段投入到中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)里面, 借此研究虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠在物理實(shí)驗(yàn)方面的應(yīng)用前景以及投入與收獲的性價(jià)比。
1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用前景
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的成長(zhǎng)是建立在不斷進(jìn)化的計(jì)算機(jī)科學(xué)之上的復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)性技術(shù), 它可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)者的意愿形成類同的模擬實(shí)驗(yàn)情景, 實(shí)驗(yàn)的人可以親身體會(huì)到實(shí)驗(yàn)基中周遭環(huán)境的改變。其中虛擬實(shí)驗(yàn)運(yùn)用了計(jì)算機(jī)里面的圖形形成技術(shù), 采取用“虛擬”的手段模仿實(shí)驗(yàn)環(huán)境和流程, 這樣就能方便實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行。
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)投入到物理教學(xué)實(shí)驗(yàn)里面, 不僅讓實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段生動(dòng)科學(xué), 而且可以讓同學(xué)對(duì)物理學(xué)習(xí)充滿積極性和趣味性, 而且運(yùn)用虛擬技術(shù)可以讓教學(xué)資源的分布變得合理化和高性價(jià)比化。和之前經(jīng)典的實(shí)體操作不同, 虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)可以任意設(shè)置工具和儀器, 而且能夠消除設(shè)備數(shù)據(jù)誤差, 在短時(shí)間內(nèi)調(diào)整出多組數(shù)據(jù), 另外它在物理實(shí)驗(yàn)中限制很小, 幾乎都能應(yīng)用。虛擬實(shí)驗(yàn)對(duì)設(shè)備的損耗微小, 不會(huì)受到實(shí)驗(yàn)室大小和工具種類的限制, 因此能夠提高實(shí)驗(yàn)的凈收益。這種實(shí)驗(yàn)技術(shù)是以高端計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的, 所以能夠達(dá)到實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的高效性和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精確性, 可以應(yīng)用在多原理和手段的物理實(shí)驗(yàn)中, 通過(guò)這種實(shí)驗(yàn)手段, 同學(xué)對(duì)物理學(xué)習(xí)的積極性大大提高, 資源的共享也增加了同學(xué)學(xué)習(xí)的效率。虛擬實(shí)驗(yàn)里面得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以連接計(jì)算機(jī)上的打印機(jī)直接打印出來(lái), 更加地適于互相探討和分享。將現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)投入到物理學(xué)科教學(xué)之中, 可以使同學(xué)和教師寓教于樂(lè), 在一種輕松愉悅的環(huán)境中學(xué)習(xí)知識(shí), 通過(guò)這樣開(kāi)展的教學(xué)使得同學(xué)對(duì)學(xué)習(xí)物理的好奇心日益增長(zhǎng), 有助于高效地完成教學(xué)目標(biāo)。
2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高中物理實(shí)驗(yàn)中的具體應(yīng)用
目前高中物理實(shí)驗(yàn)的分類大致分為:測(cè)量型實(shí)驗(yàn)、探究型實(shí)驗(yàn)、演示型實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)等。
2.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)如何投入到演示型實(shí)驗(yàn)里
在物理的課堂上, 教師們常常用到演示實(shí)驗(yàn)。同學(xué)在觀察過(guò)教師對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的演示之后, 能夠激發(fā)自己對(duì)物理學(xué)科內(nèi)容的好奇心和求知欲。由于自身特性, 演示實(shí)驗(yàn)的完成效果會(huì)被實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境所改變, 若是周圍實(shí)驗(yàn)條件不好則實(shí)驗(yàn)效果也會(huì)不好, 這樣實(shí)驗(yàn)就不夠準(zhǔn)確了。在做光的反射實(shí)驗(yàn)時(shí), 教師會(huì)運(yùn)用演示設(shè)備告訴同學(xué)們光反射的'基本原理以及現(xiàn)象。由于實(shí)驗(yàn)室外界的光線條件不可控制, 這個(gè)實(shí)驗(yàn)的效果的完成度也會(huì)受到波及, 這樣就失去了實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性。但是如果教師使用虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)來(lái)補(bǔ)完在現(xiàn)實(shí)條件下無(wú)法控制的元素, 就能改善這一結(jié)果。實(shí)體實(shí)驗(yàn)中無(wú)法完全獲取的平行光, 可以通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)來(lái)補(bǔ)充, 之后再根據(jù)平面鏡對(duì)光的反射的相關(guān)知識(shí), 將該實(shí)驗(yàn)對(duì)同學(xué)進(jìn)行演示。之后再讓同學(xué)從中領(lǐng)悟, 從自己的角度總結(jié)出從光反射演示實(shí)驗(yàn)中觀察得到的結(jié)論和規(guī)律。教師還可以讓同學(xué)輪流使用儀器, 選取一個(gè)自己的入射角然后觀察光的反射, 然后將自己的數(shù)據(jù)記錄下來(lái), 和其他學(xué)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行類比。根據(jù)同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果, 教師綜合起來(lái)得到較為規(guī)范的光反射規(guī)律。
2.2 VR如何運(yùn)用在一些探究型實(shí)驗(yàn)之中
探究型實(shí)驗(yàn)注重培養(yǎng)同學(xué)的動(dòng)手能力和對(duì)真理的一種探索精神。教師合理的利用VR技術(shù)來(lái)讓學(xué)生們?cè)谔摂M現(xiàn)實(shí)之中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作, 不僅排除了可能對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生影響的因素, 而且會(huì)讓同學(xué)更有新奇感, 激發(fā)同學(xué)的實(shí)驗(yàn)興趣。就拿探討凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)舉例, 在現(xiàn)實(shí)中光線會(huì)對(duì)該實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生非常大的影響, 經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果和預(yù)期結(jié)果產(chǎn)生較大的差距, 所以可以利用VR技術(shù)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)。根據(jù)物理實(shí)驗(yàn)的七大步驟, 教師首先在現(xiàn)實(shí)中進(jìn)行實(shí)際的實(shí)驗(yàn)操作, 在進(jìn)行實(shí)際的實(shí)驗(yàn)教程之后同學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)之中一些現(xiàn)象提出想相關(guān)的問(wèn)題, 然后教師讓同學(xué)們對(duì)這些問(wèn)題的答案進(jìn)行一些假設(shè)和猜想, 比如凸透鏡和物體之間的距離的長(zhǎng)短會(huì)對(duì)成像產(chǎn)生怎樣的影響等。之后學(xué)生們?cè)诮處焺?chuàng)立好的一個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)空間里進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)操作, 先將物體放在離凸透鏡較遠(yuǎn)的距離, 然后緩緩的利用鼠標(biāo)縮小物體和凸透鏡的距離, 觀察這一過(guò)程中物體透過(guò)凸透鏡成像的特點(diǎn), 然后用相關(guān)的物理知識(shí)總結(jié)出規(guī)律。老師在學(xué)生總結(jié)完規(guī)律之后再用規(guī)范的物理知識(shí)解釋凸透鏡成像的原理。
由于中學(xué)的物理實(shí)驗(yàn)課程時(shí)間較少, 同學(xué)對(duì)這類實(shí)驗(yàn)可操作的次數(shù)沒(méi)有那么多, 使得一些學(xué)到的知識(shí)沒(méi)有得到實(shí)踐操作的鞏固而容易忘記, 不能完成相關(guān)的教學(xué)目的。所以為了使同學(xué)學(xué)的知識(shí)和實(shí)踐操作能夠得到完美的融合, 可以利用VR技術(shù)來(lái)完成一些現(xiàn)實(shí)生活中難以實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn), 使得同學(xué)們能夠在實(shí)驗(yàn)之中結(jié)合自己已經(jīng)學(xué)到的知識(shí), 增加對(duì)物理學(xué)科的興趣, 打下堅(jiān)實(shí)的知識(shí)基礎(chǔ)。比如中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的“探究電路短路問(wèn)題”這一實(shí)驗(yàn)之中由于現(xiàn)實(shí)設(shè)備如果短路會(huì)對(duì)設(shè)備造成很大的損壞, 所以難以在現(xiàn)實(shí)之中完成, 大多數(shù)老師們只能通過(guò)課堂講解的方式讓同學(xué)們懂得電路短路的有關(guān)物理知識(shí), 所能夠?qū)W到的知識(shí)非常有限, 在面臨現(xiàn)實(shí)中實(shí)際電路短路的時(shí)候也無(wú)法運(yùn)用及時(shí)有效的途徑去解決, 雖然有一些老師用演示的方法對(duì)有關(guān)知識(shí)進(jìn)行了講解, 但是依然無(wú)法讓同學(xué)們可以自己動(dòng)手進(jìn)行相關(guān)的物理實(shí)驗(yàn)操作。相反, 如果利用VR技術(shù), 就可以模擬出電路短路的物理實(shí)驗(yàn), 讓同學(xué)們可以直接動(dòng)手進(jìn)行相關(guān)的操作, 不僅讓同學(xué)們懂得了電路短路的產(chǎn)生原理, 也讓同學(xué)們知道了如何進(jìn)行有效的解決短路問(wèn)題。而且由于采取的是虛擬實(shí)驗(yàn)的技術(shù), 可以避免了現(xiàn)實(shí)之中可能導(dǎo)致安全隱患因素的產(chǎn)生。在電路短路實(shí)驗(yàn)之中, 首先是電源短路, 同學(xué)們?cè)谠O(shè)立好的虛擬空間利用鼠標(biāo)將一根導(dǎo)線直接將電源正負(fù)極連接起來(lái), 觀察電路現(xiàn)象, 然后將所有元件用導(dǎo)線連接起來(lái)組成線路, 觀察電路的情況, 用電流表測(cè)量電路之中的電流, 用電壓表測(cè)量負(fù)載的電壓。記錄好測(cè)量的數(shù)據(jù), 然后將電源短路, 再用電流表測(cè)量電路的電流, 用電壓表測(cè)量負(fù)載的電壓。對(duì)比兩次測(cè)量數(shù)據(jù)的不同, 總結(jié)電路短路的規(guī)律和特點(diǎn), 然后同學(xué)結(jié)合自己已經(jīng)學(xué)到的知識(shí)和剛剛在實(shí)驗(yàn)之中的操作, 可以得到如果電源短路就會(huì)導(dǎo)致電路之中的電流超過(guò)負(fù)載的額定電流, 導(dǎo)致負(fù)載也就是我們?nèi)粘Ｉ钪兴褂玫碾娖鞅粺龎牡�。通過(guò)實(shí)驗(yàn)之后同學(xué)們也會(huì)知道如何可以預(yù)防電源短路的現(xiàn)象的產(chǎn)生以及產(chǎn)生之后的處理方法, 使得同學(xué)們對(duì)于電路問(wèn)題的理解更加的深刻了。探究完電源短路之后還可以探究負(fù)載被短路的情況, 比如同學(xué)可以利用鼠標(biāo)將兩個(gè)或者更多的燈泡串聯(lián)在一起, 然后用鼠標(biāo)控制導(dǎo)線將小燈泡正負(fù)兩級(jí)連接在一起, 用電流表測(cè)量此時(shí)電路的電流, 然后用電壓表分別測(cè)量未短路燈泡的電壓和短路燈泡的電壓, 將小燈泡短路和未短路的作比較和將短路電源和短路燈泡的電路中的電流作比較, 總結(jié)出兩者的不同和相關(guān)的規(guī)律。之后如果有機(jī)會(huì)還可以讓同學(xué)們做出并聯(lián)電路中燈泡的短路會(huì)對(duì)電路帶來(lái)什么影響等擴(kuò)展實(shí)驗(yàn), 這種利用VR技術(shù)的虛擬實(shí)驗(yàn)在保證了實(shí)驗(yàn)的安全性和不被影響性的情況下可以極大的激發(fā)同學(xué)們對(duì)于物理世界的探索興趣。
3 結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)對(duì)VR技術(shù)在中學(xué)實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用的可實(shí)現(xiàn)性和優(yōu)點(diǎn)的分析和討論, 可以看出VR的虛擬技術(shù)其實(shí)對(duì)中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)有著非常大的作用, 還原了實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性, 培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)精神, 保持對(duì)真理織織不倦的探索精神。虛擬技術(shù)高度模擬出真實(shí)的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景, 提升中學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)
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物理實(shí)驗(yàn)論文一（2）：
題目：網(wǎng)絡(luò)虛擬物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究
摘要：網(wǎng)絡(luò)虛擬物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是在計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)上采用的一種新型的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式, 其獨(dú)特的經(jīng)濟(jì)性、可靠性、共享性、高效性和開(kāi)放性, 可以彌補(bǔ)實(shí)體實(shí)驗(yàn)的不足。將其有效地和實(shí)體物理實(shí)驗(yàn)相結(jié)合, 可促進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革, 提高物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量和效率。
關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò); 虛擬實(shí)驗(yàn); 物理實(shí)驗(yàn)教學(xué);
一、引言
近幾十年來(lái), 隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等信息技術(shù)的迅速發(fā)展, 運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)和通信手段將傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容做成虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目, 不僅迎合現(xiàn)代大學(xué)生對(duì)信息技術(shù)的需求, 同時(shí)作為一種新型的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段, 可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在硬件、空間和時(shí)間上的不足, 拓寬實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式, 使傳統(tǒng)而又經(jīng)典的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)煥發(fā)新的活力。對(duì)網(wǎng)絡(luò)虛擬物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行深入研究, 在促進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革, 提高物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和效率, 推動(dòng)和促進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展, 具有重要意義。
二、網(wǎng)絡(luò)虛擬物理實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)
1. 虛擬物理實(shí)驗(yàn)的經(jīng)濟(jì)性。
設(shè)立在計(jì)算機(jī)中的虛擬物理實(shí)驗(yàn)沒(méi)有場(chǎng)地限制, 學(xué)生既可以在實(shí)驗(yàn)室的虛擬實(shí)驗(yàn)室中完成, 也可隨時(shí)隨地在任何有網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)和手機(jī)上完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容, 沒(méi)有空間、耗材使用和儀器損耗的問(wèn)題, 不受空間和時(shí)間等外界條件的限制, 降低了實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)。同時(shí), 虛擬物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)H需要進(jìn)行定期的計(jì)算機(jī)維護(hù), 降低了實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員在儀器維修和耗材購(gòu)置上的人員成本。
2. 虛擬物理實(shí)驗(yàn)的可靠性。
物理實(shí)體實(shí)驗(yàn)中, 客觀條件對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響很大, 例如不同的溫度、濕度和氣壓條件, 以及市電的波動(dòng), 都會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。由于學(xué)生缺乏對(duì)復(fù)雜條件下實(shí)驗(yàn)結(jié)果不確定的分析, 不能理解不同條件下獲得的不同實(shí)驗(yàn)結(jié)果, 就會(huì)對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程產(chǎn)生懷疑。虛擬實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)條件的設(shè)置, 可以克服客觀條件的不確定性, 使得初次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的低年級(jí)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的原理、操作過(guò)程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果有了確定性的積極認(rèn)識(shí)。同時(shí), 物理虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚩朔䦟?shí)體實(shí)驗(yàn)的不安全性, 虛擬實(shí)驗(yàn)不會(huì)因操作失誤而造成人身事故。
3. 虛擬物理實(shí)驗(yàn)的共享性。
網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)以計(jì)算機(jī)大容量的存儲(chǔ)介質(zhì)為平臺(tái), 運(yùn)用計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò), 以軟件實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的可視化和模擬操作。在傳統(tǒng)的實(shí)體實(shí)驗(yàn)教學(xué)中, 一方面由于單個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目沒(méi)有實(shí)體實(shí)驗(yàn)人數(shù)的限制, 學(xué)生無(wú)法自由地進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室完成所需的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目;另一方面, 由于時(shí)間的限制, 在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中, 學(xué)生沒(méi)有更多地機(jī)會(huì)仔細(xì)研究實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)過(guò)程, 實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果很難得到保證, 而虛擬實(shí)驗(yàn)則不受實(shí)驗(yàn)空間和時(shí)間的限制。
三、網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)的不足
網(wǎng)絡(luò)虛擬物理實(shí)驗(yàn)作為物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的拓展和補(bǔ)充, 展示了網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的特色和優(yōu)勢(shì)。但由于虛擬物理實(shí)驗(yàn)自身存在的不足, 它無(wú)法替代傳統(tǒng)實(shí)體物理實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程所發(fā)揮的作用。
首先, 雖然虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛲耆M實(shí)物物理實(shí)驗(yàn)的環(huán)境和儀器設(shè)備外形, 但學(xué)生通過(guò)視頻對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境和儀器的感性認(rèn)識(shí)不如親臨實(shí)驗(yàn)環(huán)境和感觸儀器的真實(shí)認(rèn)識(shí);同時(shí)在虛擬實(shí)驗(yàn)過(guò)程, 通過(guò)鼠標(biāo)或觸摸式搭建和操作的實(shí)驗(yàn)過(guò)程, 也不似實(shí)體實(shí)驗(yàn)中儀器間接線連接和實(shí)驗(yàn)中旋鈕旋轉(zhuǎn)力度的真實(shí)感覺(jué), 學(xué)生的`動(dòng)手能力得不到訓(xùn)練和強(qiáng)化。
其次, 虛擬物理實(shí)驗(yàn)情境中, 學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)資源和虛擬實(shí)驗(yàn)提供的輔助材料, 根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟一步一步地完成儀器的連接和實(shí)驗(yàn)操作, 沒(méi)有可能出現(xiàn)實(shí)體實(shí)驗(yàn)中種種無(wú)法預(yù)測(cè)的問(wèn)題。同時(shí), 在完成虛擬實(shí)驗(yàn)過(guò)程中, 面對(duì)毫無(wú)感覺(jué)的計(jì)算機(jī)和軟件系統(tǒng), 對(duì)學(xué)生思維的正常發(fā)展和健康人格的形成將產(chǎn)生負(fù)面影響。
最后, 虛擬實(shí)驗(yàn)是通過(guò)軟件實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景和儀器圖片的再現(xiàn), 通過(guò)程序的設(shè)置讓學(xué)生按照步驟完成實(shí)驗(yàn)。由于軟件不能窮盡實(shí)際實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的各種問(wèn)題, 對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)中學(xué)生出現(xiàn)的問(wèn)題只能簡(jiǎn)單地報(bào)錯(cuò), 學(xué)生可以不需要思考為什么, 只是通過(guò)不斷試錯(cuò)獲得正確的結(jié)果, 在一定程度上抑制了學(xué)生創(chuàng)新思維的發(fā)展。
四、虛實(shí)結(jié)合, 優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)
實(shí)體物理實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生的全面素質(zhì)中發(fā)揮著重要作用, 是學(xué)生驗(yàn)證所學(xué)知識(shí), 獲取新知識(shí)、方法和能力必不可少的課程之一。而網(wǎng)絡(luò)虛擬物理實(shí)驗(yàn)以網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ), 借助實(shí)體物理實(shí)驗(yàn), 為學(xué)生提供多角度、形象的物理模型、物理過(guò)程和物理圖景。其豐富的聲像圖文信息, 可以喚起學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)興趣。
1. 先虛后實(shí), 提高實(shí)體實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量和效率。
將實(shí)體實(shí)驗(yàn)通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)的形式作為學(xué)生的預(yù)習(xí)內(nèi)容, 有助于學(xué)生盡快熟悉實(shí)體實(shí)驗(yàn)。網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)為學(xué)生提供了全方位的實(shí)驗(yàn)知識(shí)材料, 能夠使學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)操作全過(guò)程, 學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)記錄和處理, 了解實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的問(wèn)題, 在培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力的同時(shí), 也為實(shí)體實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ)。
2. 以虛補(bǔ)實(shí), 完善實(shí)驗(yàn)課程體系。
物理實(shí)驗(yàn)中心由于場(chǎng)地和經(jīng)費(fèi)的限制, 不能開(kāi)設(shè)所有的經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)來(lái)滿足不同專業(yè)和不同層次的學(xué)生需求。實(shí)驗(yàn)中心開(kāi)設(shè)的都是與學(xué)校特色和優(yōu)勢(shì)專業(yè)相關(guān)的基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn), 而其他一些經(jīng)典的與學(xué)校特色專業(yè)相關(guān)度不高的物理實(shí)驗(yàn), 則很少開(kāi)設(shè)。此外, 一些近代物理實(shí)驗(yàn), 由于儀器昂貴和占地大, 所需的物理知識(shí)較多, 加之實(shí)驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng), 調(diào)節(jié)和實(shí)驗(yàn)過(guò)程比較復(fù)雜, 很多普通的工科院校沒(méi)有配置這些實(shí)驗(yàn)。
通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)研究探討實(shí)體實(shí)驗(yàn), 不僅可以節(jié)約實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)和實(shí)驗(yàn)時(shí)間, 還能鍛煉學(xué)生對(duì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、改進(jìn)的能力, 提高學(xué)生的綜合科研素質(zhì)。
五、結(jié)論
隨著網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展, 網(wǎng)絡(luò)虛擬物理實(shí)驗(yàn)的功能將逐步完善和強(qiáng)大。作為傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有益補(bǔ)充, 虛擬物理實(shí)驗(yàn)不僅為傳統(tǒng)的經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)注入新的活力, 還突破了傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式, 促進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念和教學(xué)方式的改革, 提高物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和效率, 推動(dòng)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展。
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