計(jì)算機(jī)輔助大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)分析論文
1、引言
大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)一直是高�；A(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(shí)驗(yàn)之一，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、觀察能力和創(chuàng)新能力具有深遠(yuǎn)的意義。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入計(jì)算機(jī)輔助手段，這是高校教學(xué)發(fā)展的必然趨勢(shì)，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(shí)驗(yàn)應(yīng)用計(jì)算機(jī)
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(duì)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(shí)水平有限，對(duì)于物理實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的復(fù)雜問題難以理解。而采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行解析，可以將復(fù)雜的數(shù)值進(jìn)行簡(jiǎn)化，尤其是計(jì)算機(jī)模擬融合了科學(xué)實(shí)驗(yàn)與理論分析的優(yōu)勢(shì)，是解決物理實(shí)驗(yàn)問題的重要工具，隨著其應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，計(jì)算機(jī)將在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中凸顯出其明顯的優(yōu)勢(shì)，將計(jì)算機(jī)技術(shù)引進(jìn)到大學(xué)物理教學(xué)中是勢(shì)在必行的。在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常用到的計(jì)算機(jī)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(yùn)行，不僅能夠在網(wǎng)絡(luò)中傳輸，還能在客戶機(jī)上運(yùn)行，主要適合局域網(wǎng)和因特網(wǎng)環(huán)境。另一種是強(qiáng)大的數(shù)學(xué)軟件。例如：Matlab的擴(kuò)展性能比較好，數(shù)值運(yùn)算功能強(qiáng)大，文字處理和數(shù)據(jù)分析都比較便捷，程序環(huán)境簡(jiǎn)單、高校，其計(jì)算機(jī)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(qiáng)大的數(shù)值計(jì)算功能，但是后者也可以進(jìn)行符號(hào)運(yùn)算。大學(xué)生常用到的Flash軟件，主要用于網(wǎng)頁動(dòng)畫設(shè)計(jì)，其繪畫功能比較強(qiáng)，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(huì)因?yàn)閿U(kuò)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(duì)大多數(shù)教師和學(xué)生而言，都是良好的實(shí)踐工具。計(jì)算機(jī)輔助大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的主要包括以下內(nèi)容：
一是在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)操作階段，以多媒體的課件形式將物理知識(shí)的難點(diǎn)、重點(diǎn)列出來，通過視頻的形式可以將復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)過程演示出來，這個(gè)階段，缺乏師生之間的溝通，設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)?zāi)M練習(xí)，計(jì)算機(jī)根據(jù)程序來判斷對(duì)錯(cuò)，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(shí)間安排和實(shí)際需求，來強(qiáng)化自己的實(shí)驗(yàn)技能。
三是課堂教學(xué)的時(shí)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(duì)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(dòng)手能力、思維能力，但是也要求大學(xué)生必須具備良好的計(jì)算機(jī)操作能力。
四是對(duì)于一些比較繁雜的物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以選取計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)輔助大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)：
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(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的相關(guān)資料上傳網(wǎng)站，學(xué)生通過計(jì)算機(jī)終端隨時(shí)隨地都可以訪問課件內(nèi)容，能夠及時(shí)做好實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目前的各項(xiàng)準(zhǔn)備。
二是計(jì)算機(jī)的各項(xiàng)技術(shù)的采用，使原本復(fù)雜的物理數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)便化，還能通過演示的方式將整個(gè)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，獨(dú)立操作完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以增加物理實(shí)驗(yàn)的趣味性。
三是學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)虛擬的實(shí)驗(yàn)操作，不用擔(dān)心破壞實(shí)驗(yàn)儀器，學(xué)生敢于大膽嘗試，每個(gè)人根據(jù)自身情況的不同，考慮到學(xué)生的個(gè)體差異，有利于因材施教。
四是物理教師在設(shè)計(jì)教學(xué)時(shí)，可以利用Authorware或者PPT來制作電子教案，將實(shí)驗(yàn)的操作流程與注意事項(xiàng)，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(shí)間，為學(xué)生的獨(dú)立思考留出時(shí)間，還可以活躍課堂氛圍，讓學(xué)生在了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的同時(shí)，還能提高物理教學(xué)效果。計(jì)算機(jī)的輔助功能雖然強(qiáng)大，但是我們?cè)诶糜?jì)算機(jī)功能的同時(shí)也要正確看待計(jì)算機(jī)的作用。
在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)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(jì)算機(jī)，要正確采用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)，面對(duì)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(jì)算機(jī)技術(shù)優(yōu)勢(shì)突出，但是有些教學(xué)工作必須要通過人工來實(shí)現(xiàn)。教師是教學(xué)活動(dòng)的主導(dǎo)，不能因計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大作用而削弱教師的地位，教師要懂得取長(zhǎng)補(bǔ)短，充分發(fā)揮教師教學(xué)與計(jì)算機(jī)輔助的各自優(yōu)勢(shì)，對(duì)于計(jì)算機(jī)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(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐操作能力的重要方式，教師要讓學(xué)生在掌握扎實(shí)的理論知識(shí)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(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)而來培養(yǎng)學(xué)生的各項(xiàng)能力。
3、結(jié)束語
總之，伴隨著計(jì)算機(jī)軟硬件的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)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(jì)算機(jī)輔助大學(xué)物理教學(xué)并不能取代人工實(shí)驗(yàn)，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(shì)，為大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)輔助在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用的思考[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2010（04）.[3]
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