仿真物理实验室范文

关键词：土木工程仿真模拟建设模式

中图分类号：G71文献标识码：A文章编号：1672-3791（2015）05（c）-0000-00

1土木工程仿真实验室建设现状及存在问题

仿真模拟实验是相对于实物实验而言的，两者的主要区别在于：实物实验中，实验的对象以及使用的实验工具都是实物；而在仿真实验中，只要用到的是虚拟的仪器以及设备。早在20世纪30年代仿真技术就出现了，到90年展到了成熟阶段。近几年来，虚拟现实、交互仿真等先进的仿真技术应用领域不断拓展。利用计算机技术，很多高校在实验教学中开发出的仿真系统不仅实验结果具可视化和直观性，且有反复操作的特性，使实验教学模式得到了改变，促进了教学质量的提高。学校于2012年建立了土木工程仿真模拟实验室，经过两年的建设，初见成效，初具规模。土木工程仿真模拟技术实际上属于新生事物，在建设过程中也遇到一些问题：如何能达到软硬件条件的最合理配备，结合土木工程学科的特点，关键必须配备先进的模拟软件，目前市场缺发相应的产品；相关专业教师参与研究的积极性较弱；与大型设计、施工企业合作还有很大的研究开发空间；管理方式和管理制度还有不断完善的空间，这些问题的出现，要求我们对土木工程仿真模拟实验室的建设要不断研究，在研究中使其得到全面发展。

2土木工程仿真模拟实验室建设模式研究

土木工程仿真模拟实验室的建设在我国大部分高校起步较晚，国家近年来的政策也在引导各个高校加强这类实验室的建设。其建设模式要不断完善和创新，只有创新再能够不断发展，同时它的建设要紧紧把握土木工程专业建设的前沿，做到有针对性，出实效。

2.1突出教师的主体地位，全员、全过程参与建设

实验室建设的主体以往都是实验员，相关任课教师参于较少。建设之初，我们就把专业教师定为实验室建设的主体，以学校骨干教师和和企业的技术骨干为主，组建了实验室的教师团队。实验室教师必须深入了解土木工程相关技术。为让教师的技术水平提高，则完全由实验室的教师参与实验室模拟仿真仪器的设计、采购、调试工作，企业的技术骨干起到协助的作用。采取这样的做法，能够使实验室教师深入地了解土木工程前沿技术，为教师和学生进行仿真模拟的创新研究打下了基础。

2.2实验室硬件、软件建设并重

在开设了土木工程专业的高校中，大多数都具有一定的基础硬件，对于基础性、传统性实验的开设不存在问题，但专业仿真模拟实验软件费用较高，加之管理部门认识上的偏差，往往不易到位。根据土木专业的学科特点，仿真模拟实验项目的应用研究通常要使用一些高档软件，这就需要建设过程中软件和硬件都要一起抓。土木仿真模拟实验室购置的计算机设备性能优良，还相继购置了一些先进的专业软件，软件主要包括材料力学仿真、建筑材料仿真、建筑施工仿真、工程管理仿真等。这样一来，传统实验室建设模式改变了，并有效调整和重组了原有的设备，使实验室仪器设备的配置达到了最优化。另配备投影仪和视频展台等教学演示设备。同时提升了网络环境，与学院的办公网络统一组网，学院内部实现了局域网互联、资源共享，具备网上办公和网上教学的特点，实验室范围内安装了无线网络，利于多种形式的实验的进行，同时满足了专业及技术发展的需求。

2.3加强与企业单位联合共建

土木工程是工程实践性较强的工程技术科学，加强建设仿真模拟实践环节是很重要的。为使实践效果提高，学生在校内不但可以做一些仿真模拟实验，还能根据学校的条件，去到生产企业中做一些真实的实验。另外，一个完善的且具有较高水平的土木仿真模拟实验室的建设，将会是一笔不小的开支，就学校自身的实力是很难达到的，因此，联合企业共建是一个很好的选择，一些高校与校外企业建立了校外实习基地。企业可以设立联合基金，鼓励学生结合生产实际开展创新实践活动，校企优势互补，同时实验室可以协助企业及社会开展培训，促进实验室自身发展。

2.4加强实验室开放与创新

土木仿真模拟实验室应面向学校所有的教师和学生开放，为教师和学生提供创新的平台。为保证教师和学生的科研创新，在实验室值班教师的指导下，查阅仿真模拟相关资料，研究相关的创新和实验，通过仿真模拟实验教学既展现了学科优势，还能拓宽学生的视野，是学生个性化的需求得到满足，培养了他们的创新能力，成为培养人才科科研的基地。开放性实验室不仅要在学校具有一定的优势，还要对外进行开放。例如非本校生可以收取一定的费用作为实验室的发展基金。增强实验室活力的重要前提是对外开放交流，这样可以提高研究质量、出更多的成果、培养更多的人才。合作研究、开放课题等多种形式吸引外单位研究人员到实验室开展合作研究工作，达到活跃学术思想、促进相关技术创新的目的。

2.5建立良好科学的运行机制

良好的运行机制能够保证实验室的正常运转和良性发展。我们建立了完善科学的运行机制，实行实验室主任负责制。实验室日常的管理和运作由实验室主任负责，实验室主任也是学校和企业之间的关系纽带。为了发挥实验室在科学研究以及实验中的强大作用，实验室教师实行值班制度，这对于教师和学生的科研与实验是有利的，任课教师和企业技术人员要进行定期交流，聘用施工企业技术骨干、校外设计担任专业课程的仿真模拟实验教学，加强锻炼实验室教师的动手能力。强化校、院二级实验室管理观念。在校教务处、资产处的积极支持下，根据专业学科特点，以提高实验教学质量、培养学生创新能力的宗旨，统筹规划、合理设置、优化管理，最大限度地发挥实验室人、财、物的投资效益。

3结语

我国土木工程学科及教育的发展，除了要对国外的先进教学经验进行借鉴外，还要结合国情以及各个高校自身情况，不断摸索出一条符合我国实际的建设仿真模拟实验室的模式。实践证明，学生实验的积极性可以通过仿真实验室的建设来提高，也不受原来的实验教学方法的限制，促进了学生动手能力以及创新能力的提高。与此同时，鼓励教师自身开发仿真实验项目，从而更加有效的提高应用型人才培养质量。

参考文献：

仿真物理实验室范文

物理实验课程是一门实践性很强的基础课程，传统的实验成绩评定是根据学生完成实验的情况给予评定的，通常是教师根据学生实验课的表现与实验数据的处理来评定的，因此具有很大的主观性，不能完全客观地反映学生实验能力的差异，这也是部分学生对物理实验不感兴趣的主要原因之一。

2虚拟仿真实验教学的优势与不足

在引入虚拟仿真实验教学平台以后，我们开始尝试使用新的虚拟实验室，选取了部分学生参与虚拟实验的教学过程，让学生和老师共同参与虚拟实验的设计、调试和研究。经过几年的教学实践，我们取得了一些初步的经验和结论。

2．1虚拟仿真实验可以丰富实验教学的内容

作为传统物理实验内容的重要补充，虚拟仿真实验也是学生认识物理现象，掌握物理知识的，培养实验能力的一个重要的途径。我们通过教学实践发现，虚拟仿真实验具有很强的可设计性，既可以完成一些传统的验证性实验，也能开发成为具有创新性的设计性实验和综合性实验，特别是对于一些物理原理较复杂的、实验图像较明显的力学和光学实验，使用虚拟仿真教学，更能激发学生学习物理实验的兴趣，增强学生的求知欲望。因此，恰当地使用虚拟仿真的实验内容不仅可以丰富传统的实验教学内容，也可以提高学生学习物理实验的兴趣。

2．2虚拟仿真实验有助于转变单一的教学方式

虚拟仿真实验的优势还在于可以转变单一的实验教学方式，学生通过计算机仿真软件，进入交互式的，友好的仿真界面，可以在无教师指导的情况下，自主地完成一些较为简单的仿真实验，得到相关的实验结论。因为所有的实验仪器都是虚拟的，因此学生可以进行多次尝试，也不会造成仪器的损坏，特别是对于一些复杂地，较危险的实验，虚拟仿真实验更是不可替代的。另外虚拟仿真实验还可以打破时间和空间的限制，仿真实验可以不用在实验室里完成，也可以在课后独立完成，这对于学生进一步学习和探索物理实验是非常重要，也可以极大锻炼学生的动手能力和创新能力。

2．3虚拟仿真实验有助于客观地反映学生的实验水平

除了让学生独立地完成普通的虚拟实验，我们还进一步鼓励学生参与虚拟仿真实验的设计和开发，让他们学习一些虚拟仿真软件(例如LAB-VIEW，MATLAB/SIMULINK)的基本知识，通过对实验原理的深入理解，抽象出物理模型，利用虚拟仿真环境，构建虚拟的实验仪器，最后调试仪器，得到正确的实验结论。这样既能客观地反映学生对实验目的、实验原理、实验步骤、实验图像和实验结论认知的全过程，也能全面反映学生完成实验的真实水平，也有利于对学生实验成绩客观评价，形成个体差异，提高学生学习物理实验的兴趣和成就感，从而提高物理实验课的教学质量。

2．4虚拟仿真实验在教学和管理上的不足

虚拟仿真实验不能完全取代传统的实验教学方式，它只是传统实验教学方式的重要的补充。在教学中我们也发现虚拟仿真实验的开设需要学生预先学习和掌握一些基本的计算机知识，需要学生对物理原理和物理模型有较深入的理解，另外学生参与虚拟仿真的信心和经验也是制约虚拟仿真实验教学成败的主要原因。此外，在虚拟仿真实验室的管理上也存在一些困难，特别是对虚拟仿真系统的开发和维护上更需要一些专业的管理人员，这也对实验室设备的管理上提出了更高的要求。

3结论

仿真物理实验室范文篇3

关键词：力学仿真实验；大学物理；问题；作用

高校理工科专业所开设的课程中，不乏实验教学的内容，但随着高校学生数量的逐年增加，实验室的使用比较紧张，难以满足现如今实际教学需求。传统实验室的开设需要经费、场地、实验仪器和实验人员的支持，而理工科专业学生的增加以及学生对实验课程的热情和兴趣，使得传统实验室的不足逐渐明显。通过计算机对大学物理力学实验进行仿真模拟教学，能够解决实验室在场地、实验仪器以及实验人员上的不足。计算机仿真教学这一新兴的科技手段为现今的教学工作带来极大便利。

一、传统的物理力学实验教学存在的问题

（一）实验内容不够丰富和创新

在大学物理力学实验教学上，教学内容与理论课相得益彰，但同时也受到了相应的限制，使得物理力学的实验内容比较单一、陈旧。通过动手操作，理工科专业的学生虽然也能够提高一些操作技能，但在对待实验课程的态度上，却较为敷衍，不利于学生对这门课程知识的掌握。

（二）教学方式陈旧

在大学物理力学实验教学的方式上，以往的经验是指导教师在现场对学生进行理论讲解后，再亲手将实验的流程操作一遍，演示给学生看，学生将教师的操作对照课本重复操作。这种传统的实验教学方式，在一定程度上能够提高学生的动手能力。但长此以往，学生实验的积极性和自主学习能力得不到提升，特别是学生在预习的过程中，对实验中涉及的教学仪器不够熟悉，对实验理论的理解不够深刻，这样在实际的操作中就会产生操作失误的现象，不利于学生科学素养的培养。

（三）实验设备缺乏

大学物理力学实验课程在面对学生开放的同时，不得不考虑随着学生人数逐年增加致使学生不能很好地使用教学仪器的问题。学校在实验室和实验仪器的数量上都有限制，在实验教学上的投入力度已经跟不上实际的需求，这给实验教学带来了一定的困难。

二、力学仿真实验教学的作用

（一）节约了物理实验室的投资成本

在大学物理力学实验室的建设上，学校要负担的经费较重，特别是在对实验仪器的更新换代和实验项目的建设上，投入相当大。而计算机力学仿真实验的开设，使学校在实验场地、设备、仪器等方面的资金问题得到解决。学生可以利用学校的机房进行仿真实验操作，或者在宿舍等地方进行联网操作。

（二）提高学生在力学实验课程上的兴趣

在大学物理力学实验教学上，引入计算机仿真技术，对力学实验教学产生了革命性的影响。对于理工科的学生来说，使他们摆脱了课本的单调乏味所产生的负面情绪。运用现在的科技手段对实验课程推陈出新，不仅能让学生对该课程产生兴趣，而且在对力学仿真实验的学习过程中，也能让学生们对实验课程有一个系统直观的认识，使实验过程更加立体、丰富。仿真实验能够增加学生的注意力，培养学生独立自主的探究精神和学习精神。既能满足学生对实验的好奇心，也能够保护实验仪器不受损害。

（三）降低实验过程中的危险性

在实际的实验操作中，往往伴随一定的危险性。这种危险因素通常是由学生的操作不当、实验仪器陈旧等引起的。也正是由于这些危险隐患的存在，使得部分学生不敢动手操作实验，从心理上对力学实验课程产生了排斥，扼杀了学生的创造力。通过力学仿真实验，不仅可以消除学生的畏惧心理，在计算机的操作中，也不会带来实际实验中可能产生的危险。

（四）实验内容得以及时更新

在采用高科技进行教学的过程中，实验教学的内容不会受课本内容的限制。传统的实验教学方案和内容不能满足学生的需求，而计算机仿真实验的实验内容更新及时，拓宽实验视野，使学生得到更多的接触新鲜事物的机会。通过模拟实验的搭建，学生还可以自主创新实验项目，提出多种设想并在仿真实验平台上进行验证。这将对学生的自主创新能力的提高起着积极的作用。

三、结语

在科学技术不断发展的今天，教育教学也在与时俱进，跟上时展的脚步。大学物理力学仿真实验的开设无论是在资金投入上，还是在教学效果上，都比传统的教学方式更胜一筹。

参考文献：

[1]蔡青.仿真实验的应用与大学物理实验的教学改革[J].成都信息工程学院学报,2006,21(1):113-115.