物理實驗教學思路（5篇）范文

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第一篇：物理實驗教學方向

[摘要]物理實驗課程對培養學生的研究能力和創新能力有極其重要的意義。但目前高職和專科學校在物理實驗教學方面存在很多問題，主要有學生的實驗基礎薄弱，實驗器材設備匱乏，實驗教學內容不符合現實需求。因此，學校要重視物理實驗教學，制訂物理實驗教學大綱，開放物理實驗室，更新實驗設備，改進物理實驗成績評價體系。

[關鍵詞]師專；物理實驗；教學設計與構想

一、師范類學校開設大學物理實驗課程的意義

高等師范專科學校(以下簡稱“師專”)是培養小學教師的主陣地。通過大學物理實驗課程的系統學習，學生能夠掌握物理實驗的基本程序、基本物理量的測量原理和測量方法、基本實驗儀器的原理和使用方法以及重要的具有普遍意義的實驗方法和物理思想。同時，他們也能在物理實驗中掌握有效數字的概念，初步掌握不確定度的概念；提高自己準確取得實驗數據，正確記錄、處理數據，正確表達實驗結果的能力；形成實事求是的科學態度，嚴謹的實驗作風，相互協作的團隊精神，勇于開拓的創新意識。物理實驗課程旨在初步培養學生良好的實驗素質，為后續實驗打下基礎。它有利于學生的科學素養及人文素養的養成，有利于學生成為探究型教師，適應未來職業要求。

二、師范專科學校物理實驗的教學現狀

師專學生絕大多數來自農村，他們的實驗基礎薄弱，他們掌握的實驗知識是通過教師的演示和講解獲得的，極少有自己動手的機會。因此，師專學生的實驗動手能力普遍不高。師專理科教學基礎差，實驗器材設備匱乏，實驗教學理念陳舊，對作為基礎課程的物理實驗重視不夠。有些學校的一些理工類專業取消了物理課，物理實驗自然也被排除在課程之外。實驗教學內容不符合現實需求。師專沒有自己專用的實驗教材，過去的實驗內容明顯不適合現有的實驗需要，大學教材也不適合師專學生學習。一方面，陳舊的物理實驗內容不夠嚴謹，層次不合理，不適合師專學生；另一方面，本科大學物理實驗理論性強，內容較深，計算復雜，多為驗證性實驗，主要是驗證一些經典理論，也不適合師專學生。另外，市場上也有一些印有高職高專標識的實驗教材，但它們只是將本科教材稍作修改，刪繁就簡，變成高職高專實驗教材。此類教材內容系統性差，與高職高師專業聯系不緊密，與實際生產生活脫節，不利于學生發展，制約學生創新理念和創新能力的形成。

三、對師專物理實驗教學的構想設計

(一)制訂物理實驗教學大綱

相關部門要結合專業人才培養方案要求和本校學生特點制訂一套完善的高職、專科物理實驗教學大綱，依據大綱選定適合本校學生的必做實驗項目和選做實驗項目，選擇一些難度較高的具有示范性、前瞻性的實驗項目為精講演示實驗。我校普通物理實驗教學為一個學期，每周兩節課，筆者在教學中選擇了6個基礎性、普及性的實驗項目，將其作為必做實驗，它們是拉伸法測定楊氏模量、測定剛體的轉動慣量、固體比熱容的測定、惠斯登電橋實驗、密立根油滴實驗、牛頓環實驗。然后，筆者要求學生根據自己的興趣在其他十個分組實驗項目中選擇3~4個作為選做實驗。另外，筆者選擇了慣性秤實驗、趣味性強的靜電教具教學實驗、邁克爾遜干涉儀(等傾干涉)等實驗為精講演示實驗。筆者根據這些實驗內容和學校的儀器特點編寫了適合師專學生的物理實驗教材。

(二)開放物理實驗室

學校要利用有限的實驗室資源給學生一個開放的實驗空間，為此，學校可以建立一個有效的實驗室預約管理系統，使學校對實驗室的管理更加科學更加規范化，同時能根據系統所提供的信息使實驗室的安排更加高效。實驗室系統管理員可以做到以下幾點:第一，能夠管理教師和學生的信息，發(上接85頁)布系統公告、管理實驗；第二，在網上相關的實驗，對教師和學生申請預約的實驗進行在線審核；第三，幫助教師和學生方便在網上進行實驗室預約，查詢實驗的狀態，及時了解實驗內容。這樣，學生能自主安排實驗時間，也可以在晚上和周末做實驗。教師可以通過實驗管理系統檢查學生對實驗的預習準備工作，實現因材施教。學校開放實驗室能夠讓學生的實驗空間變大，實驗機會增多，有利于他們根據自己的專業選擇相應的實驗項目。實驗管理系統也可以讓學生將做完實驗后的遺留問題反饋給教師，這樣，教師可以根據學生的問題完善教學內容。

(三)更新實驗設備

自制進動實驗教具學校要結合本校實際多渠道籌集經費，添置必要的先進的實驗設備。一方面可搜集一些本科院校淘汰的實驗儀器設備，對其進行重組，另一方面可以與企業協商將其閑置或淘汰的一些可利用的生產設備贊助給實驗室，以豐富實驗項目，使實驗接近生產實際。另外，學校要鼓勵廣大師生改進或動手制作實驗儀器及教具，以培養他們的團隊協作精神、自主創新意識和實踐動手能力。例如，在牛頓環實驗中，筆者將讀數顯微鏡的目鏡取下，換成了電子目鏡，通過USB線與計算機連接，可以用大屏幕實施多媒體教學，改變了傳統讀數顯微鏡視場小，教學不便的弊端。再如，教師可以自制進動實驗教具。1.材料:老式兩輪人力平板車車輪(帶中間橫桿)一只，老式轉椅底座一個(上有水平360°旋轉小轉盤)，機械磅秤秤鉤一只，秤砣若干。2.方法:在轉椅底座的小轉盤正中固定一個剛好能插入橫桿的轉孔，將車輪插入轉孔，轉動轉盤使之能在水平面內360°靈活轉動，橫桿一端安裝車輪，車輪能在豎直面內靈活轉動，另一端掛上秤砣。教師在演示時轉動車輪，掛上適當的秤砣，就可看到車輪在豎直面內轉動，而橫桿在水平面內慢慢轉動(進動)。

(四)改進物理實驗成績評價體系

師專物理教師要改變以往的評價方法，成績評定不要以一張試卷為準，要變知識考核為能力和綜合素質考核。教師要將平時實驗過程、實驗報告、論文匯報、實驗過程的創新思維、實驗教具和科技制作等都作為考核依據，主要對學生的創新意識和綜合能力進行公證的考評。

參考文獻:

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[3]劉鵬.大學物理實驗研究綜述[J].赤峰學院學報(自然科學版)，2012(21).

作者：高旭輝 單位：桐城師范高等專科學校

第二篇：物理實驗教學現狀與思考

摘要：隨著義務教育均衡發展的需要，農村學校和城區學校的差距日趨縮小，無論是教師隊伍建設，還是基礎設施建設，農村學校都有了很大的提升，但相對于城區學校，農村學校的實驗教學水平還是有差距，主要表現在農村學校對實驗教學的重視度不夠，學生動手操作能力不足，這也成了制約農村物理教學的“瓶頸”，因此，農村初中物理教師應當認識到實驗教學的現狀，并在此基礎上研究和探索提高物理實驗教學的有效方法。

關鍵詞：農村學校；實驗教學；學生實驗；創新能力；教學方法

實驗教學可以培養學生的歸納能力，能培養學生嚴謹的科學態度、良好的學風、習慣等素質，有助于提高學生的綜合素質和能力。但筆者在所在的農村初中做過一些粗略的調查，現在的理化實驗開出率不到80%，好多實驗都是教師“口述”完成的，學生只是理解了皮毛，其實對實驗的了解只是停留在表面的認知，不利于他們對課堂知識的掌握。

一、農村初中物理實驗教學現狀

近年來，國家對農村學校的硬件設施投入都比較大，尤其在實驗教學儀器設備方面，可以說是下了功夫的。筆者所在的學校也新建了一個高標準的物理實驗室，但值得一提的是，教學儀器設備數量的增加并沒有提升農村學校實驗教學的質量，實驗教學還在原地踏步，實驗的開出率依然達不到新課標的要求。實驗教學的課堂依然是教師“一言堂”，只有教師的演示實驗，沒有學生的操作實驗，殊不知這種做法在無形中已經降低了學生的動手能力。

二、我對農村實驗教學的一些看法

針對上述存在的問題，筆者認為農村中學物理實驗教學應該做到“兩個轉變”。一是物理教師觀念的轉變。農村物理教學的落后與教師的教學理念有很大的關系，部分教師認為讓學生去做演示實驗是浪費時間，萬一學生成績考不好，會受到學校和家長的批評，在這種觀念的影響下，他們被迫放棄了實驗教學，即使學校強烈要求進行實驗教學，他們依然是換湯不換藥，繼續堅持用老方法進行實驗教學，因而，改變教師的觀念是推廣物理實驗教學的關鍵。二是教師自身能力的提高。“打鐵還要自身硬”，現在，很多教師都忙于應付各種各樣的行政性工作，研究教學的時間少了，自我學習的時間也少了，教師只有抽出更多的時間，潛心研究自己的教學，提高自身的教學能力，才能給學生更好的教育。

三、物理教學新思路

筆者所在的學校從2012年就進行了“三段性開放性教學模式”的探索，這一模式最大的特點就是“開放”，注重對學生自主學習意識的培養。

（一）要求教師多使用多媒體教學

在國家及教育部門的大力支持下，學校已經實現了“班班通”“校校通”“人人通”，但是有些教師還是習慣了口述式教學。其實多媒體教學設備可以讓物理實驗教學的過程變得更加生動，我校曾做出過這樣的嘗試，每個年級組選出一個班級進行物理實驗教學，其他班級依然使用傳統的教學方法，一學期過后，采用多媒體技術開展物理實驗教學的班級的學生動手能力明顯提升，答題能力明顯要強于其他班級，這說明多媒體教學不但沒有阻礙學生成績的提高，反而使學生的能力得到了提高，而且學生學習物理的興趣更加濃厚。

（二）鼓勵學生自制物理實驗器材

我在多媒體教學的基礎上，在班內成立了物理實驗興趣小組，鼓勵學生自制教具，學生在自制教具的過程中，既鍛煉了動手能力，而且鞏固了所學知識。如在力章節的學習中，學生利用課余時間自制了小車模擬滑行的實驗，還準備了毛巾、木板、玻璃等模擬實驗環境，通過實驗，學生一眼就能看出小車阻力不一樣滑行的長度就不一樣，最終得出了結論，學生這種自制教具的過程，其實就是提前學習的過程。我對表現比較好的學生進行了表揚，而且班內很多學生表示希望課后能自制教具。

（三）鼓勵教師多參加多媒體教學大賽

我校一直很鼓勵教師參加各種多媒體教學大賽，而且在年度考核各方面給予很多的優惠條件。比如，每學期我校都會舉辦物理實驗多媒體教學大賽，特設一、二、三等獎，評委團由學生組成。我在電學一章的教學大賽中用多媒體制作了電路串、并聯動畫，學生可以通過動畫準確掌握電路圖的畫法，課后他們一致表示，這種教學方法讓他們更加清晰地了解了串并聯電路的知識點，比教師的單純講授強多了。

（四）設立開放實驗室，鼓勵學生走進實驗室

由于課堂時間有限，學生很少有機會單獨進行實驗，所以教師要鼓勵學生敢于試驗，大膽試驗。例如，學生在學習電路這一章的內容時，可以到開放的物理實驗室里用實驗驗證是通路、開路、短路、短接、串聯還是并聯？學生動手操作比聽老師抽象的講解效果好得多。為了讓更多的學生都有機會進行獨立的物理實驗，我把開放實驗室的時間基本固定下來，而且會在固定的時間內到場組織、指導。現在，學生的很多精品小制作、小發明陳列在實驗室的櫥窗中，不僅鼓舞著本屆的學生學好物理的信心，也為下一屆學生樹立了的典范。搞好實驗教學是每位物理教師的教學能力最好的體現，只要我們敢于嘗試、勇于創新，改變自己陳舊的教學觀念，熟練掌握多種實驗教學方法，就會使物理課堂展現出特有的魅力。但“冰凍三尺非一日之寒”，希望每位物理教師都能在學生的成長路上做好指引者的角色，讓學生的物理學習從傳統教學中走出來。

參考文獻：

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[2]司紅梅.農村中學化學實驗教學現狀與對策[J].華夏教師,2016(3)

作者：丁萬青 單位：甘肅省高臺縣南華初級中學

第三篇：物理實驗教學問題探討

摘要：物理學科具有較強的實踐性，尤其體現在物理實驗教學方面。文章主要分析當前物理實驗教學中存在的問題，并提出切合實際的改進策略，旨在培養學生的觀察能力、動手能力，激發學生學習物理的熱情和積極性。

關鍵詞：物理實驗；問題；對策；操作能力

物理學是一門實驗科學，物理概念的建立、物理規律的發現，都有堅實可靠的物理實驗基礎。可以說，沒有實驗就沒有物理學。物理實驗教學之所以重要，是因為它可以將復雜、抽象的物理知識變得更加簡單、具體，這些簡單化、具體化的物理概念和物理知識能夠更好地被學生所吸收和掌握，并從中體會到學習物理的樂趣。同時，教師可以通過物理實驗課程鍛煉學生的動手能力，培養學生的觀察能力，讓學生真正學以致用。將理論和實踐有機結合起來，這一訴求也是素質教育的根本目標。因此，分析當前物理實驗教學現狀，找出問題，并提出具有針對性的改進措施至關重要。

一、物理實驗教學中存在的問題

學生有較強的好奇心，對物理實驗感興趣是必然的，但很多物理教師開展物理實驗教學時，教學效果并不突出，甚至無法實現教學目標，主要原因包括以下兩個方面。（1）教師方面。傳統應試教育的陳舊教學理念深深影響著一些物理教師，他們對物理實驗的現實意義沒有形成充分認識，僅僅是將其當作一種輔助手段，對學生的要求就是在考試中可以將實驗過程完整地寫出來即可，并不在意學生動手實驗能力的強弱。因此，教師在授課中時常會采用“填鴨式”講授方法，即教師臺上講實驗，學生臺下背實驗。即便部分物理教師重視實驗教學，但由于準備實驗需要耗費大量的時間和精力，往往最終也會敷衍了事。這就造成學生采取死記硬背的方法背實驗，對物理概念和物理原理并沒有真正理解，增加了學生學習物理的難度。（2）學生方面。一些學生由于缺乏一定的組織紀律性，破壞課堂秩序，浪費教學時間，因而無法達到實驗的預期效果。還有一些學生沒有進行認真分析和思考，只是單純地重復、模仿，甚至對最基本的實驗原理都不甚了解，學生的思維能力、觀察能力及分析總結問題的能力更無從談起。

二、改進物理實驗教學的對策

實踐證明，物理實驗教學可以鍛煉學生的動手能力，激發學生更大的潛能。當前部分學校過于重視學生的考試分數，忽視學生的實踐課程，以致學生的實驗操作能力欠缺，從而影響物理學科的深入學習。因此，要改進物理實驗教學策略，注重轉變教學觀念，提高實驗教學效率，提倡走進生活，完善情境教學方法。

（1）轉變教學觀念，提高實驗教學效率。首先，要提高教師自身的實驗教學素質。教師要擁有創新和鉆研精神，要用新的教育思想和教育理論打破應試教育的觀念束縛，使自己的教學能力不斷提高，使實驗技能得到切實加強。其次，教師應做好實驗教學的準備工作，并規范操作。在物理實驗教學中，教師應將課前準備工作落實到位，避免各種原因影響實驗效果。在物理實驗操作過程中，教師要注重規范性，有條不紊地進行演示，培養學生嚴謹、科學的實驗態度。教師所操作的每一個實驗都要有明確的目的，是為了讓學生通過觀察實驗現象來了解物理知識和概念，也是為了將實驗基本操作技能演示出來，更是為了培養學生的動手能力、思維能力及觀察能力。在此基礎上，教師在指導學生進行實驗操作的過程中要具有針對性，應該突出學生的主體地位，善于引導學生，讓學生自主思考、觀察和討論，在恰當的時候再由教師進行總結、點撥。要讓學生在增強實驗操作熟練度的基礎上掌握物理理論基礎，使學生的動手能力得到提高、創造性思維能力得到鍛煉。

（2）走進生活，完善情境教學方法。物理實驗教學應該更加貼近生活，物理教學資源應該取自于生活中的點點滴滴，使教學情境更加生動、形象，將日常生活與物理實驗教學緊密聯系起來，使教學內容更加豐富。同時，學生面對既陌生又熟悉的生活情境，會感到親切，會激起學生對于生活不斷探索的熱情，有助于加深學生對物理規律和物理概念的鞏固和理解，潛移默化地培養學生在日常生活中應用物理知識的能力。例如，在有關電路連接的教學中，雙聯開關的例子可以源自日常生活：進屋按開關開燈，出門按開關關燈，再讓學生將電路圖的解釋原理畫出來。這樣，可以讓學生充分體會到學習物理的樂趣，真正做到學以致用。此外，教師在教學中應該注重創新，為學生創造更多的動手機會，而不僅僅是讓學生記住實驗流程。

三、結束語

在物理教學過程中，物理實驗教學是重要的組成部分，不僅可以使物理課堂更加生動形象，而且有助于培養學生的創新能力、動手能力及思維能力。物理教師應該加強對物理教材的研究，打破傳統教學觀念的束縛，采用切合實際的教學方法，調動學生學習物理的積極性、熱情及主動性，充分突出學生在物理實驗課中的主體地位，從而保證良好的教學效果，達到預期的教學目標。

參考文獻：

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作者：楊三富 單位：廣西北海市第三中學

第四篇：信息技術在醫用物理學實驗教學的重要性

摘要：文章在介紹了信息技術的同時，強調了將其應用于醫用物理學實驗教學中的重要性，據此給出了具體應用策略，并分析了信息技術在應用過程中存在的問題，提出了具體的解決辦法，希望能夠使醫用物理學實驗教學建設水平得到進一步的提高。

關鍵詞：信息技術；醫用物理學；實驗教學；建設；實踐

信息技術是以計算機為基礎的技術，目前已經成為了各領域應用的主要技術之一，同時也成為了評價各領域當前發展水平以及發展前景的重點。將信息技術應用到教育領域，已經成為了該領域發展的主要趨勢。醫用物理學實驗教學與信息技術的結合，對于教學水平的提高較為有利，因此需要得到有關人員的重視。

一、將信息技術應用到醫用物理學實驗教學建設中的重要性

（一）是當前教育領域發展的主要趨勢

信息技術的應用是當前教育領域發展的主要趨勢。各行各業的發展均需要遵循與時俱進的原則，要充分關注當前世界同行業發展的局面與狀況，并充分利用新技術與新方法，這樣才能使行業得到更加快速的成長，不至于由于過于落后而被淘汰。教育行業同樣應該如此，要跟隨時代的步伐，不斷解決問題，尤其是醫用物理學實驗教學，其對于創新性的要求更高，因此，將信息技術應用起到非常必要。

（二）是提高學生學習興趣的主要措施

醫用物理學實驗教學具有嚴謹性，長此以往會導致學生失去學習興趣。建議當前學生生理與心理發展的特點，其對信息技術通常具有較大的興趣。將信息技術應用到教學過程中，可以使學生的學習興趣被有效的激發，這對于學生學習積極性的提高以及課堂教學效果的改善均十分有利。

（三）是提高醫用物理學實驗教學水平的關鍵

將信息技術應用到物理學實驗教學中，是提高教學水平的關鍵。傳統教學方法整體水平相對較低，無論從教學方式看，還是從教師與學生的關系或地位看，都亟待更新。信息技術是當前技術發展的主要代表，將其應用于教學，能夠為其注入新的活力，對醫用物理學實驗教學水平的提高能夠起到極大的促進作用。

二、將信息技術應用到醫用物理學實驗教學建設中的策略

（一）信息技術在醫用物理學實驗教學預習過程中的應用

信息技術可以用于醫用物理學實驗教學的預習過程中。調查顯示，當前學生對于預習的重視程度有待提高，大部分學生甚至完全不會預習，這一現象不僅在其他學科中存在，在醫用物理學中同樣存在。導致上述問題存在的原因，一方面在于學生沒有充分認識到預習的重要性，另一方面也在于該學科的預習難度相對較大。以G-M計數管坪曲線的測定為例，不僅實驗儀器復雜，同時操作鍵盤也相對較多，為學生預習增加了難度。將信息技術用于醫用物理學的預習，可以有效解決上述問題。將多媒體技術應用到教學過程中，將實驗的原理以及過程，以視頻的形式體現出來，進而使學生能夠通過觀看視頻，完整的了解實驗的每一個細節，這不僅能夠激發學生的學習興趣，同時也能夠達到提高其預習效率的目的。采用普通數據采集卡和LabWindows/CVI作為開發平臺，針對G-M計數管坪曲線的測定，形成系統軟件，可以有針對性的解決其操作復雜的問題，對于學生操作便利性的提高以及難度的降低能夠起到一定的幫助作用。

（二）信息技術在醫用物理學實驗教學評價過程中的應用

信息技術應用與醫用物理學實驗教學評價過程中，同樣能夠達到提高該學科教學水平的目的。教學評價應本著客觀性與合理性的原則來實現，這樣才能提高說服力，使學生真正認識到自身存在的缺陷與不足。就目前的情況看，醫用物理學實驗教學評價主要以理論考試、口試以及操作考試三方面為主，上述教學評價方法，在一定程度上能夠反映學生對知識的掌握情況，但具有很大的漏洞，容易導致學生作弊等現象的發生。將信息技術應用到該學科教學評價過程中，以平時的實驗數據為依據，采用信息技術對其進行總結與處理，能夠有效的了解學生真實的學習水平，這對于教學評價合理性的提高十分有利。

三、信息技術的應用面臨的問題與解決辦法

（一）信息技術的應用面臨的問題

1.軟件與硬件的配套問題

軟件與硬件需配套使用，才能夠使信息技術真正發揮其價值。就目前的情況看，醫用物理學實驗教學存在的問題在于，僅僅具備硬件基礎，卻并未將軟件與其配套使用，從某種程度上看，這導致了硬件資源的浪費，對于教學水平的提高會產生一定的阻礙。

2.教學模式問題

目前，醫用物理學實驗教學模式仍然以教師教、學生學為主，即教師仍扮演著課堂主體的角色，學生僅僅能夠觀察到教師的實驗過程，但很少真正的參與到實踐過程中，真正開展實驗，這是導致學生實驗操作能力差的主要原因。改革上述教學模式，是提高醫用物理學教學水平，改革其教學模式的主要策略。除此之外，傳統教學模式還會導致學生失去學習興趣，從長遠的角度看必定會影響教學水平。

3.教師技能問題

信息技術的應用對教師技能提出了更高的要求。一部分教師任教時間長，雖具有較為豐富的教學經驗，但對于信息技術卻知之甚少，因此其在教學過程中，也就無法充分利用該技術，進而導致醫用物理學實驗教學改革與優化過程無法順利實現。上述問題的解決應從教師的培訓入手來實驗，除此之外，在自身技能的提高方面，教師也應作出一定的努力。

（二）問題的解決辦法

為解決上述問題，應實施具有針對性的策略，在提高軟件與硬件配套性基礎上，改善教學模式，提高教師技能，為教學環境的優化提供保證。

1.提高軟件與硬件的配套性

提高軟件與硬件的配套性，是解決當前應用物理學實驗教學存在的軟件與硬件不配套問題的主要方法。要避免將計算機資源閑置，要將其真正用于實驗教學，以提高教學水平。對此，學校要認識到應用軟件的重要性，要在專業技術人員的幫助下，提高軟件應用的可靠性，并使其能夠有效發揮其價值，為醫用物理學實驗教學水平的提高帶來更大的幫助。

2.改善教學模式

改善教學模式同樣十分重要。傳統教學模式以教師教、學生學為主，不僅剝奪了學生的主體地位，同時也會阻礙其創造力的發揮，從短期看，會導致學生學習興趣降低，學習水平停滯不前，從長期看，則會對學生以創新能力為代表的綜合素質的降低，對于其就業等都十分不利。對此，必須及時改善教學模式。要改變教師的主體地位，將學生作為課堂的主體，將課堂大部分時間交給學生，使學生可以獲得動手操作實驗的機會，以充分激發起學校以及思考的興趣，這不僅能夠培養學生的動手操作能力，同時還能夠使學生更加深入的了解實驗步驟以及相應知識，對于其思維能力以及創造能力的培養都十分有利。另外，教師在課堂中則要發揮引導作用，要加強對學生的引導，在學生操作存在問題時，幫助其解決。除此之外，還應將以多媒體為代表的信息化技術應用到教學過程中，將實驗過程展示在多媒體中，提高實驗的可視化程度，并將相應電子資源通過社交軟件等形式發送給學生，使學生可以隨時觀看實驗，提高學生對知識的掌握水平。

3.提高教師技能

鑒于當前一部分教師存在的計算機以及信息化技能達不到要求的問題，要極大力度提高教師技能。可以通過培訓的方法，使教師獲得更多信息技術知識以及對信息化技術的利用手段，使其能夠將其順利應用到課堂當中，提高教學效率與水平。除此之外，教師自己也應認識到提高技能的重要性，要通過網絡等種種途徑，學習更多的有關信息化技術的知識，并多多觀看將上述技術應用到醫用物理學實驗教學中的視頻，以為醫用物理學實驗教學建設質量的提升帶來更大的支持。

四、結束語

綜上所述，傳統教學方法的應用會阻礙醫用物理學實驗教學的建設與創新，應將信息技術應用到具體教學過程中，為學生創造更好的預習環境，降低預習難度，提高預習效率，與此同時，還應將其用于教學評價過程中，以優化教學評價過程，提高評價的合理性與客觀性，使之能夠真正反映學生的學習水平。針對當前醫用物理學實驗教學中存在的問題，要提出不同的策略對其加以解決，以最大程度的提高教學建設水平。

參考文獻

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作者：鮑秀珍；石磊 單位：內蒙古醫科大學

第五篇：虛實結合的物理實驗教學探討

摘要：實驗教學如何借助虛擬仿真技術有效地提升教學效果，是實驗教學界普遍關注的課題。本文結合自主開發的教學實驗項目，介紹我校開展虛實結合的物理實驗教學的理念和實踐———一種既實又虛的實驗教學新模式：在不削弱現有實驗訓練強度的基礎上，通過虛擬仿真實驗幫助學生對實驗內容，特別是其中的難點，有更深入、更全面的理解，以期學生能掌握實驗背后的物理及實驗設計思路等。

關鍵詞：虛擬仿真技術；虛實結合；教學模式；教學效果

“教育部辦公廳關于開展2015年國家級虛擬仿真實驗教學中心建設工作的通知”明確要求“虛擬仿真實驗教學中心建設應充分體現虛實結合、相互補充、能實不虛的原則，實現真實實驗不具備或難以完成的教學功能。在涉及高危或極端的環境，不可及或不可逆的操作，高成本、高消耗、大型或綜合訓練等情況時，提供可靠、安全和經濟的實驗項目。”對“虛實結合、相互補充、能實不虛”的建設原則，不少同行理解為虛擬仿真實驗主要是替代或補充實際的實驗教學，進而開始懷疑：削弱現行的實際實驗教學的強度，實驗教學的效果還能保證嗎？本已有較明顯不足的學生實驗能力是否會進一步弱化？還能支持他們的長遠發展嗎？這或許是近幾年獲批成立的虛擬仿真實驗教學中心中，工程類和實訓類明顯占優勢，而基礎學科類明顯偏少的一個原因。然而，現有的實驗課時數不明顯少于國外高校且已經比較系統化的實驗訓練，學生的實驗能力還存在較大的提高空間，現行的實驗訓練在課程設計、教學實踐的某些環節應該存在著亟需改進和優化之處。如此，我們不妨從另一個角度來理解虛擬仿真實驗的建設原則：能否在現行的實驗教學體系的基礎上，充分挖掘虛擬仿真技術的優勢，嘗試去解決實際實驗教學中存在的深度、廣度上，以及對學生能力發展的促進作用等方面的不足？很顯然，這需要“虛實結合”的實驗教學，既實又虛———基于現有的實驗項目，開發的虛擬仿真實驗內容，不僅僅是幫助學生預習，更重要的是幫助學生提高對實驗的理解和掌握，進而改善實驗訓練的效果，提升學生的實驗綜合能力。本文將結合具體的實驗案例，介紹復旦大學物理虛擬仿真實驗教學中的建設理念和教學實踐：既實又虛的實驗教學模式。

1復旦大學物理虛擬仿真實驗教學的建設歷程和現有課程體系

上世紀90年代，復旦大學物理學系在全國較早開展計算機輔助教學（CAI）研究，鐘萬蘅老師帶領研究團隊編制固體物理、統計物理、近代物理等課程內容的虛擬仿真軟件，將氣體擴散、晶格振動模式、斯特恩－蓋拉赫實驗等學生較難理解的內容通過科學的計算，以動畫、可任意轉動的立體模型等形式展現出來，促進了學生對這些內容的掌握。鐘萬蘅老師的團隊制作的教學軟件在全國評比中多次獲獎。在此之后，專門開設的“物理CAI課件設計”一直是我校的特色課程，該課程要求學生通過實踐來學習、掌握Photoshop，Flash，DreamWeaver，3DMAX等虛擬仿真課件制作工具和C＋＋，VisualBasic，Delphi，Java等常用編程語言，不僅能夠經常開發制作一些虛擬仿真實驗項目和課堂教學演示軟件，還能鍛煉學生的計算機使用能力，特別是在制作軟件的過程中，所討論問題的物理圖像會更加清晰。

在2000年前后，沈元華老師帶領團隊開發用于幫助學生做好實驗預習的虛擬仿真實驗，包括“邁克耳孫干涉儀預習CAI”和“真空系統實驗CAI”。“邁克耳孫干涉儀預習CAI”通過錄像、動畫等多媒體手段，對實驗的原理、儀器的構造和調節方法等作了較為詳細的介紹，幫助學生更高效地做好實驗預習，提高學生實驗室做實驗的效率和對實驗內容的掌握。“真空系統實驗CAI”建立虛擬實驗環境中的高真空實驗系統，為各真空部件和操作單元設計獨立的狀態表及相互聯系，允許學生對各操作單元進行獨立操作，并模擬、記錄、展示“當前操作”長時間運行的結果，該軟件可以讓學生了解正常的操作流程，明白各種錯誤操作會導致的儀器損壞，并掌握如何通過監測儀表等及時發現自己的錯誤操作，以便及時糾正。“真空系統實驗CAI”教學軟件的使用不但提高了高真空實驗的訓練效果，還可以避免因為學生操作不當而不及時糾正導致真空系統的損壞。經過二十余年的開發積累和教學實踐，我們已建成了特色鮮明的虛擬仿真實驗教學體系，包括“虛擬仿真實驗開發課”、“虛實結合的實驗教學”、“醫學物理虛擬仿真實驗”和“互聯網遠程控制實驗”4個模塊。

1.1專門開設“虛擬仿真實驗開發課”

虛擬仿真實驗課包括“物理CAI課件設計”和“計算物理模擬實驗”，訓練學生自主開發虛擬仿真實驗的能力。該課程要求學生基于分子動力學模擬和第一性原理計算，運用計算圖像顯示技術，針對1個或多個物理知識難點，結合當前凝聚態物理研究前沿，設計虛擬仿真實驗，幫助學生了解并領會計算物理基本內涵與技巧，初步掌握計算物理處理實際問題的思路與策略，為訓練與提高科研能力打下基礎。基于這些課程，在獨立開發虛擬仿真實驗的過程中，學生能較好地掌握如何構建物理模型，對描述物理體系的關鍵參量的理解更加深入，物理體系隨參量化過程的物理圖像也更清晰。這些課程受到學生的普遍歡迎。

1.2在實驗課程的日常教學中，引入多款通用的設計、仿真軟件，深入開展虛實結合的實驗教學新模式

虛實結合的實驗教學除了可以補充實驗課程內容上的不足（很難可持續地開展易耗、高成本、高危性質的教學實驗），或者幫助學生做好實驗前的預習準備，提高實驗課的效率，更可以借助自主開發的實際實驗和虛擬仿真相結合的實驗項目，發揮實驗操作訓練和虛擬仿真各自的優勢，深入挖掘實驗現象背后的物理實質，直觀地展示知識難點，詳盡地剖析實驗技術的精髓，加深學生對實驗的理解，讓學生在充分理解的基礎上做好實驗，還能“無成本”地拓寬和加深實驗教學的內容，提高實驗綜合能力培養的水平。在實驗教學中引入的虛擬仿真軟件包括：電路仿真軟件MultiSim和OrCAD；光學系統設計仿真軟件TracePro和Ze－max；機械3D設計軟件SolidWorks、ProE；電子光學仿真軟件SimIon；多物理場模擬軟件Com－sol；荷能離子轟擊固體表面的模擬軟件SRIM和Trim－DYN；高能粒子和物質相互作用模擬軟件Geant4。

1.3自主建設的醫學物理模擬實驗

為了揭示人體的物理奧秘，利用物理知識開展精確醫學診療，為醫學生開設“醫學物理與實驗”新課程，自主研制了聽覺物理、呼吸物理以及血液循環等虛擬仿真系統。研制的蘋果手機應用軟件“Love－Ears”，可以隨時隨地進行與聽覺物理相關的虛擬實驗；肺呼吸物理仿真模型可以模擬肺的粘彈性及病理特征，進行肺順應性曲線的模擬測量；正在建設的血液循環虛擬仿真系統，可以模擬各種心血管疾病形成的物理因素。

1.4自主建設的互聯網遠程控制實驗

“網絡控制牛頓環實驗”和“網絡控制靜電實驗”允許學生在任何時間通過網絡操作實驗設備，得到實驗結果；在建的“網絡控制單擺實驗”則允許實時測量重力加速度隨海拔和緯度的變化。

2虛實結合的實驗教學案例

2.1積木式光柵光譜儀的設計與搭建

實驗光柵光譜儀是使用非常廣泛的科學儀器，我們的實驗教學體系中也有多個與光柵光譜儀相關的教學實驗項目，包括“光柵光譜儀的應用”和“氫光譜與類氫光譜實驗”，但學生對光柵光譜儀的結構如何、分辨率與信噪比跟哪些因素有關等內容掌握得不深入、不全面，而在二維平面上光學元件調節技能方面的欠缺更是明顯；為此，我們專門開發了虛實結合的“積木式光柵光譜儀的設計與搭建實驗”。實驗要求學生借助TracePro、Zemax等光學設計軟件，選擇光學元器件，設計、搭建、調試滿足自己需求的光柵光譜儀（如：波長分辨率優于1nm等）。學生在確定光譜儀性能指標后，在TracePro、Zemax等光學工程設計軟中建立光柵光譜儀的模型，然后調節模型中各元件的參量設置，設定輸入條件，得到模擬的光路圖，然后根據自己的需要，對模型中各元件的參量（包括會聚透鏡的面積、光柵的光柵常量以及它們的空間參量）設置進行調整，得到趨近于自己的設計目標的光譜結果。基于自己設計的模型，學生可以在實驗室選擇相應的光學元件，在光學平臺上搭建光譜儀，比較自己的光譜儀的輸出結果和軟件模擬的結果；再利用設計軟件對光譜儀的參量設置進行嘗試性調節，以尋找實際光譜儀輸出結果與模擬結果之間產生差異的原因，進而高效地完成光譜儀的調節和性能優化，完成滿足自己設定指標的光柵光譜儀。

2.2克拉尼圖形實驗

共振是日常生活和科學研究中經常遇到的現象，其數學描述比較復雜，特別是實際體系較為復雜的邊界條件往往使波動方程的數學求解變得很困難，甚至無法得出解析解，而解析解往往也是用特殊函數表達，很不直觀，學生很難建立數學解與實際實驗現象之間的關聯，進而影響對實驗內容的掌握，用方形薄板和三角形薄板演示克拉尼圖形就存在這樣的問題。為此，開發了虛實結合的“克拉尼圖形”實驗。實驗要求學生首先用壓電陶瓷片驅動金屬薄圓盤，借助細沙粒得到薄圓盤在不同頻率下的共振模式。然后嘗試給出其數學解，并在Comsol軟件中建立二維圓盤的模型，得到其共振模式，比較并分析實驗測量結果與模擬結果、解析解之間的異同，進而利用模擬軟件研究圓盤參量（如材料、大小、厚度等）變化時，圓盤共振頻率和共振模式如何變化。

3總結和展望

虛實結合的實驗教學可以讓學生更好地理解實驗現象背后的物理實質，從而明明白白地做實驗，而不是機械地參考實驗講義完成實驗。虛擬仿真技術在實驗教學中的合理使用，可以幫助學生自主建立物理模型，把握研究對象、實驗系統的關鍵特性，理解實驗方法的設計思路，學習合理地評估實驗結果，有望明顯改善實驗教學的效果。2015年，我們申報國家級虛擬仿真實驗教學中心獲得批準。在今后的建設過程中，我們將建設更多的虛實結合的實驗教學案例，更全面地實踐“虛實結合”的實驗教學模式，為切實提高學生的實驗能力繼續探索。

作者：樂永康，龔新高，蘇衛鋒，呂景林，冀敏 單位：復旦大學