計算機輔助大學(xué)物理實驗分析論文
1、引言
大學(xué)物理實驗一直是高校基礎(chǔ)教育中的重要內(nèi)容，也是大學(xué)生進(jìn)入學(xué)校后首先要接觸的基礎(chǔ)實驗之一，對培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力、觀察能力和創(chuàng)新能力具有深遠(yuǎn)的意義。隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，在大學(xué)物理實驗教學(xué)中引入計算機輔助手段，這是高校教學(xué)發(fā)展的必然趨勢，也是提高大學(xué)生學(xué)習(xí)有效性的重要途徑。
2、大學(xué)物理實驗應(yīng)用計算機
大學(xué)物理是一切技術(shù)學(xué)科的基礎(chǔ)課程，利用高等數(shù)學(xué)的方法對物理的相關(guān)領(lǐng)域的基本規(guī)律進(jìn)行定量的描述，不少學(xué)生的數(shù)學(xué)知識水平有限，對于物理實驗中出現(xiàn)的復(fù)雜問題難以理解。而采用計算機進(jìn)行解析，可以將復(fù)雜的數(shù)值進(jìn)行簡化，尤其是計算機模擬融合了科學(xué)實驗與理論分析的優(yōu)勢，是解決物理實驗問題的重要工具，隨著其應(yīng)用范圍的不斷擴大，計算機將在大學(xué)物理實驗教學(xué)中凸顯出其明顯的優(yōu)勢，將計算機技術(shù)引進(jìn)到大學(xué)物理教學(xué)中是勢在必行的。在大學(xué)物理實驗中經(jīng)常用到的計算機工具主要分為兩類：一種是制作課件的編程工具。例如：VisualBasic中的管理函數(shù)與事件控制，主要用于操作用戶與應(yīng)用程序的交互，Java和C++相比，雖然二者非常相似，但是Java中的功能更加精致，Java開發(fā)的程序可以在任何微處理器中運行，不僅能夠在網(wǎng)絡(luò)中傳輸，還能在客戶機上運行，主要適合局域網(wǎng)和因特網(wǎng)環(huán)境。另一種是強大的數(shù)學(xué)軟件。例如：Matlab的擴展性能比較好，數(shù)值運算功能強大，文字處理和數(shù)據(jù)分析都比較便捷，程序環(huán)境簡單、高校，其計算機功能比較直觀，也是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的工程軟件之一。與Mathematic相比較，兩者雖然都有很強大的數(shù)值計算功能，但是后者也可以進(jìn)行符號運算。大學(xué)生常用到的Flash軟件，主要用于網(wǎng)頁動畫設(shè)計，其繪畫功能比較強，有豐富的聲音效果，操作起來比較容易，通過矢量圖可以保證圖片不會因為擴大或者放小而出現(xiàn)失真的情況，這種軟件比較容易掌握，對大多數(shù)教師和學(xué)生而言，都是良好的實踐工具。計算機輔助大學(xué)物理實驗教學(xué)模式的主要包括以下內(nèi)容：
一是在大學(xué)物理實驗操作階段，以多媒體的課件形式將物理知識的難點、重點列出來，通過視頻的形式可以將復(fù)雜的實驗過程演示出來，這個階段，缺乏師生之間的溝通，設(shè)計原則以教師的教學(xué)思路與教學(xué)流程為主。
二是大學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行物理實驗?zāi)M練習(xí)，計算機根據(jù)程序來判斷對錯，并指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行操作，這一措施比較靈活，學(xué)生可以根據(jù)自己的時間安排和實際需求，來強化自己的實驗技能。
三是課堂教學(xué)的時間有限，學(xué)生可以查詢數(shù)據(jù)庫的資料或者人工智能對話來選擇自己需要的信息，這一模式有利于培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、思維能力，但是也要求大學(xué)生必須具備良好的計算機操作能力。
四是對于一些比較繁雜的物理實驗數(shù)據(jù)，可以選取計算機的數(shù)學(xué)模型程序進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，可以大大降低學(xué)生和教師的任務(wù)量。
計算機輔助大學(xué)物理實驗教學(xué)的優(yōu)勢：
一是不少教師采用CAI課件之后，通過互聯(lián)網(wǎng)就可以將實驗項目的相關(guān)資料上傳網(wǎng)站，學(xué)生通過計算機終端隨時隨地都可以訪問課件內(nèi)容，能夠及時做好實驗項目前的各項準(zhǔn)備。
二是計算機的各項技術(shù)的采用，使原本復(fù)雜的物理數(shù)據(jù)處理簡便化，還能通過演示的方式將整個實驗流程呈現(xiàn)在學(xué)生面前，為學(xué)生學(xué)物理降低了難度，學(xué)生通過模仿網(wǎng)絡(luò)實驗，獨立操作完成實驗教學(xué)，可以增加物理實驗的趣味性。
三是學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)虛擬的實驗操作，不用擔(dān)心破壞實驗儀器，學(xué)生敢于大膽嘗試，每個人根據(jù)自身情況的不同，考慮到學(xué)生的個體差異，有利于因材施教。
四是物理教師在設(shè)計教學(xué)時，可以利用Authorware或者PPT來制作電子教案，將實驗的操作流程與注意事項，整齊的羅列出來，再適當(dāng)配備一些語言解說或者圖片，不僅可以降低課上的板書時間，為學(xué)生的獨立思考留出時間，還可以活躍課堂氛圍，讓學(xué)生在了解實驗內(nèi)容的同時，還能提高物理教學(xué)效果。計算機的輔助功能雖然強大，但是我們在利用計算機功能的同時也要正確看待計算機的作用。
在大學(xué)物理實驗教學(xué)中，教師的作用是任何工具都不能替代的。物理教師不能過分依賴計算機，要正確采用計算機輔助教學(xué)，面對不同學(xué)習(xí)程度的學(xué)生要采用不同的教學(xué)方法，雖然計算機技術(shù)優(yōu)勢突出，但是有些教學(xué)工作必須要通過人工來實現(xiàn)。教師是教學(xué)活動的主導(dǎo)，不能因計算機的強大作用而削弱教師的地位，教師要懂得取長補短，充分發(fā)揮教師教學(xué)與計算機輔助的各自優(yōu)勢，對于計算機中課件內(nèi)容和程序都要根據(jù)學(xué)生的需求定期更新，學(xué)生也要在教師的指導(dǎo)下正確利用多媒體，物理實驗是培養(yǎng)學(xué)生實踐操作能力的重要方式，教師要讓學(xué)生在掌握扎實的理論知識的基礎(chǔ)上，還要培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，甚至可以讓學(xué)生自己制作實驗系統(tǒng)，進(jìn)而來培養(yǎng)學(xué)生的各項能力。
3、結(jié)束語
總之，伴隨著計算機軟硬件的快速發(fā)展，計算機輔助教學(xué)在大學(xué)物理實驗教學(xué)中的作用也越來越大，尤其是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)達(dá)，開放型的教育方式受到了學(xué)生的歡迎，為學(xué)生的發(fā)展提供了更加廣闊的空間。當(dāng)然，計算機輔助大學(xué)物理教學(xué)并不能取代人工實驗，要兼顧傳統(tǒng)教學(xué)與現(xiàn)代教學(xué)雙管齊下，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，為大學(xué)物理實驗教學(xué)質(zhì)量的提升，不斷做出更多的努力！
參考文獻(xiàn)
[1]吳能芝.計算機模擬輔助大學(xué)物理教學(xué)的研究[J].華中師范大學(xué)，2007（04）.
[2]馮放，李茫雪.計算機輔助在大學(xué)物理實驗教學(xué)中應(yīng)用的思考[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2010（04）.[3]
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