计算机在物理实验中的应用
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计算机技术在科学研究中的应用随着计算机技术的不断发展,它已经渗透到了生活的方方面面。
在科学研究领域,计算机技术已经成为不可或缺的一部分。
计算机技术在科学研究中的应用之多,让人们无法想象。
在本文中,我们将探讨计算机技术在科学研究中的应用。
1.模拟实验模拟实验是计算机技术在科学研究中最常见的应用之一。
计算机模拟实验与传统实验不同,它可以快速模拟、控制和变化各种实验条件,以实现缩短实验周期和降低成本的效果。
计算机模拟实验已广泛用于物理、化学、生物、天文学等领域。
举例来说,计算机模拟实验可以用于预测地震。
科学家可以基于历史的地震数据,构建地震模型并模拟地震过程,以便更好地了解地震发生的原因和方式。
利用计算机模拟实验,科学家可以对各种因素进行修改,观察地震的不同可能性,从而提供更加准确的预测。
2.数据分析在科学研究中,数据是重要的资源和基础。
然而,和其他领域一样,科学数据也呈几何级数地增长。
因此,如何有效地处理和分析数据的问题日益突出。
计算机技术的应用在数据分析方面发挥了重要的作用。
数学家们用计算机建立了各种数据处理和分析的算法和工具。
这些工具能够快速、准确地分析大规模数据。
例如,在生物科学领域,研究人员可以使用计算机工具来搜索基因、标记变异位置,甚至帮助设计新的医药产品。
3.虚拟现实虚拟现实技术(VR)是一种计算机技术,用于创建并模拟人类交互的3D环境。
这种技术在科学研究中也得到了广泛的应用。
例如,太空探索和科学领域已经成为虚拟现实技术的顶级应用。
利用虚拟现实技术,科学家可以模拟行星探测任务、天体物理学实验等。
这种技术可以帮助科学家们更好地了解宇宙和地球,提供更准确的数据和研究成果。
4.人工智能人工智能已成为计算机技术在科学研究中的重要领域。
人工智能可以让计算机系统更好地处理、分析、推理和预测数据,从而提高研究效率和准确度。
例如,生物学家可以利用人工智能技术来预测蛋白质的结构和功能,从而帮助设计更好更准确的药物。
计算机在物理教学中的应用摘要:本文着重讨论计算机在物理教学中的应用及其注意事项。
关键词:计算机;物理教学;课件计算机是20世纪世界上最伟大的发明,它在各行各业的广泛应用,将使21世纪的人类社会成为信息化社会。
信息化的社会对教育信息化的发展、对信息化人才的培养提出了更高的要求。
为了适应社会对人才的需求,计算机将被广泛地运用于学校的教育教学中,它在学校教育教学中的应用将推动整个教育教学的变革,引发教育观念、教学内容、教学模式、教学手段等一系列的变化。
作为21世纪的物理教师,应该发挥专业优势,积极投身于把计算机应用物理教学这一活动中,把抽象的、丰富多彩的、难学的物理学变成学生容易接受的、乐意学习的一门自然科学,为我国的科教兴国战略贡献自己的力量。
下面,笔者就计算机在物理课堂教学、实验、指导学生学习等方面的应用谈谈自己的看法。
一、物理课堂教学21世纪要求人们具备更多的科学文化知识。
以前的课堂教育模式已经不能满足时代的需要。
利用计算机辅助教学可以增大课堂教学的信息量,满足知识经济时代对教育的需求。
什么是计算机辅助教学呢?计算机辅助教学(Computer Assisted Instruction)简称CAI,就是以数字方式表现学科教学内容和过程的图、文、声、像、动画以及活动影像等信息,这些信息用来帮助或代替教师执行部分教学任务,为学生传授知识,提供训练技能、检索或解答疑难问题,以及进行水平测试等。
计算机是辅助教师完成各项教学任务,帮助学生完成认知过程,支持学生学习过程的认知工具,它的理论基础就是认知构建主义学习理论。
计算机的出现为学习者提供了理想的构建主义学习环境。
从教学软件方面来看,用于执行教学任务的计算机程序,我们称其为课程软件,简称课件。
它是实现和支持特定课程的计算机教学软件和配套学习过程的软件。
而把用于物理课堂教学的计算机应用软件称为物理课件,它是一种全新的教具。
物理教师可以利用Flash、PowerPoint、Authorware、几何画板等多媒体集成软件,并根据自己的创意,将文本、图片、声音、动画、影像等素材集成,创作出声画并茂,情景交融的物理课件。
第1篇摘要:随着科技的飞速发展,数字化技术在各个领域得到了广泛应用。
在教育领域,数字化物理实验教学作为一种新兴的教学模式,以其独特的优势逐渐受到广泛关注。
本文从数字化物理实验教学的定义、特点、实施方法以及在我国的应用现状等方面进行探讨,以期为我国物理实验教学改革提供有益的参考。
一、引言物理实验教学是物理学教学的重要组成部分,通过实验,学生可以直观地认识物理现象,掌握物理规律,提高实验技能。
然而,传统的物理实验教学存在诸多弊端,如实验设备落后、实验内容单一、实验操作不规范等。
为了解决这些问题,数字化物理实验教学应运而生。
数字化物理实验教学以计算机技术、网络技术、多媒体技术等为基础,通过虚拟实验、远程实验等方式,为学生提供更加丰富、高效、个性化的实验学习体验。
二、数字化物理实验教学的定义与特点1. 定义数字化物理实验教学是指利用计算机技术、网络技术、多媒体技术等手段,对传统物理实验进行改造、创新,形成一种新的教学模式。
在这种模式下,学生可以通过虚拟实验、远程实验等方式,完成实验操作,获取实验数据,分析实验结果。
2. 特点(1)虚拟化:数字化物理实验教学可以通过虚拟实验技术,将传统实验设备、实验环境进行数字化模拟,使学生能够在虚拟环境中完成实验操作。
(2)个性化:数字化物理实验教学可以根据学生的实际需求,提供个性化的实验内容,满足不同学生的学习需求。
(3)实时性:数字化物理实验教学可以实现实验数据的实时采集、处理、分析,提高实验效率。
(4)共享性:数字化物理实验教学可以将实验资源进行共享,方便学生随时随地开展实验学习。
三、数字化物理实验教学的实施方法1. 虚拟实验虚拟实验是数字化物理实验教学的核心内容。
通过虚拟实验,学生可以在计算机上完成实验操作,获取实验数据。
虚拟实验的实施方法主要包括以下几种:(1)基于计算机的虚拟实验:利用计算机软件模拟实验过程,实现实验操作。
(2)基于虚拟现实技术的虚拟实验:利用虚拟现实技术,为学生提供沉浸式实验体验。
计算机技术在高中物理实验中的应用【摘要】计算机技术在高中物理实验中的应用越来越广泛。
传感器和数据采集技术帮助学生实时获取数据,提高实验的精准度和效率;数据处理和分析软件帮助学生快速分析实验数据,发现规律和趋势;模拟实验的虚拟化使学生可以在电脑上进行实验,减少实验成本和安全风险;实验结果的展示软件可以直观展示实验数据,增强学生对实验结果的理解;网络化实验环境让学生可以通过网络平台进行实验学习,拓展实验内容和交流经验。
计算机技术为高中物理实验提供了更好的实验环境和学习体验,促进了学生对物理知识的理解和掌握。
【关键词】计算机技术,高中物理实验,传感器,数据采集,数据处理,数据分析,模拟实验,虚拟化,实验结果展示,网络化实验环境1. 引言1.1 计算机技术在高中物理实验中的应用计算机技术在高中物理实验中的应用是指利用计算机设备和软件来改善传统的物理实验教学方式,提高学生对物理现象的理解和实践能力。
随着计算机技术的不断发展和普及,越来越多的高中物理教师开始将计算机技术引入到实验教学中。
计算机技术在高中物理实验中的应用主要体现在以下几个方面:首先是传感器和数据采集。
通过连接传感器到计算机设备上,可以实时采集各种物理量的数据,如温度、压力、电流等,使实验过程更加直观和准确。
其次是数据处理和分析。
计算机软件可以帮助学生更快捷地对实验数据进行处理和分析,提高数据处理的效率和准确性。
模拟实验的虚拟化也是计算机技术在高中物理实验中的重要应用。
通过虚拟实验软件,学生可以在计算机上进行各种物理实验,模拟真实的实验场景,提高学生的实验操作技能和实践能力。
实验结果的展示和网络化实验环境也是计算机技术在高中物理实验中的应用重点之一。
学生可以通过计算机软件将实验结果以图表或动画的形式展示出来,更好地理解实验原理。
计算机技术在高中物理实验中的应用大大丰富了实验教学的形式,提高了学生对物理知识的掌握和实践能力,是促进高中物理教学质量提升的重要手段。
计算机辅助物理实验模式的教学应用及评价物理教学模式是现代教学理论在物理教学实践中的运用和具体化,教学一线的教师必须应用于教学实践才有其存在的必要,也只有通过教学实践的检验才能不断完善。
因此,在探索教学模式的同时,还要将其用于实实在在的教学活动中,研究教学模式是否有利于提高物理教学的效率和效果,这是研究和构建物理实验模式的根本所在,也是验证模式是否有效、是否值得推广的基本途径。
1 模式的应用案例高一年级物理中的平抛运动是物理学中的重要内容,它是刚讲过的匀速直线运动和自由落体运动的合成,是牛顿运动定律等重要知识点的综合应用。
实验教学过程如下:首先,教师在学生实验前一周在网上公布实验的目的、要求、器材组装的注意事项、实验数据的采集方法、数据处理的方法和计算语言。
学生预习实验内容。
教师首先进行实验演示,向学生提出一些问题,然后学生分组动手实验,在此过程中教师主要是从旁点拨,为学生释疑解惑。
其次,在学生实验操作完毕,给他们提供机房,同学们用excel 软件进行数据处理并检验实验结果的准确性,分析实验误差以及产生的原因。
学生将完整的实验报告以word文档或演示文稿的形式提交。
教师对学生作品做出评价,并供其他同学学习和借鉴。
最后,要充分发挥论坛的作用,在教师的引导下,大家积极交流,各抒己见,使学生掌握平抛运动规律,从多个角度深刻理解和应用平抛规律。
2 案例的分析评价2.1本案例的教学过程具有如下特点学生在实验的全过程中主动地进行探索、学习;教师则加强对学生的启发和问题驱动,并给以适当的指导;同学之间讨论、切磋、互助、合作,对平抛运动规律得到了全方位的正确的认识。
学生在解决平抛运动实验的一系列具体问题中不但掌握了知识、学会了技能,而且发展了智力、非智力因素。
2.2具体教学特点1)通过简单的演示实验提出问题,使学生根据已有的知识和经验,经过分析、讨论后提出对问题的猜想。
问题:演示实验中,小球在水平方向上受力情况怎样?水平方向的运动怎样?判断的依据是什么?小球在竖直方向上受力情况怎样?竖直方向的运动怎样?判断的依据是什么?小球的合运动怎样?判断的依据是什么?通过问题,让学生分析、猜测,教师并不作总结,留给学生下面用实验去验证自己的假设与猜测。
试论计算机辅助物理教学随着互联网和人工智能的高速发展,计算机已经成为各行各界必不可少的辅助工具。
在物理教学过程中,使用计算机来辅助教学已经成为广泛趋势,将计算机作为辅助教学的工具会在很大程度上打破传统的物理教学桎梏,会对物理基础知识教学、实验教学以及师生间交流方式产生巨大的影响。
因此,本文就将计算机引入到物理教学过程中可能产生的影响、应用以及存在的问题说明几点看法,希望会对相关方面的研究产生一些参考价值。
标签:物理教学;计算机辅助;影响;应用一、计算机辅助教学对物理教学的影响将计算机引入到物理课堂中可以使学生更加直观的感受物理知识,在使用传统的方式授课时,教师会经常遇到口述的清楚但学生还是难以理解的实验,例如数据采集步骤等。
而将计算机作为教学辅助工具后,计算机可以轻而易举的通过其对数据强大的处理能力将手动收集数据变为自动收集数据。
例如,在进行“使用稳态测量法测量导体导热系数”时,由于这个实验涉及学科很多,例如热学、力学等。
所以在实验过程中需要用到的工具会很多,学生收集数据时难度会很大,但在引入计算机后可以将通过计算机强大的数据采集能力自动收集数据,这可以减轻学生很大的负担。
将计算机引入到物理课堂中可以使学生学到更多的知识。
传统的教学方式中,教师在传授知识时需要大量时间在黑板上书写文字,这样会使学生花费大量等待时间。
而引入计算机辅助教学后,教师可以提前在将文本知识录入到多媒体演示稿中在课堂上进行演示。
通过这种方式,可以使学生学到更多的知识。
将计算机引入到物理课堂中可以改变师生之间的交流方式。
传统的教学方式中,教师和学生进行交流时只能采取面对面的形式,而这种形式具有很大的限制。
而将计算机引进教学过程时,学生可以通过网络的方式实现实时交流,即使在课后时间学生依然可以与同学或老师探讨问题。
二、计算机辅助教学在物理教学中的应用众所周知,在进行物理实验教学时有的实验需花费大量的时间,有时候一节课的时间并不能完成时间,而在第二节课让学生重新做实验会做很多无用功,而且还有极大可能弄混某些之前的实验结果。
数字化实验在物理教学中应用的实践与思考天津市红桥区五爱道风光里55号红桥教育中心孙鸿毅摘要:随着国家新一轮课程教材改革的推进,数字化实验室进入课堂,打造出信息技术与物理教学整合的新型教学模式。
数字化实验以传感器和计算机为基础,结合传统的实验仪器,将实验数据采集之后用计算机进行分析处理,通过数据图表和图象展示现象、揭示规律。
从2005年10月起我们将传感器引入高中物理教学,经过一年的探索,分别在力、热、电三方面选取典型课例进行了实践。
本文试从教研员的角度,就引领老师们进行实践课例的探索,提出数字化实验室应用的方式、效果和值得注意的问题,以与同行切磋和研讨。
关键词:传感器探究教学教师水平学生能力一、问题的提出随着全球信息化的飞速发展,加速推进了我国教育现代化的步伐,教育的信息化是教育现代化的重要特征之一。
《基础教育课程改革纲要(试行)》指出:“大力推进信息技术在教学过程中的普遍应用,促进信息技术与学科课程的整合,逐步实现教学内容的呈现方式,学生的学习方式,教师的教学方式和师生互动方式的变革,充分发挥信息技术的优势,为学生的学习和发展提供丰富多彩的教育环境和有力的学习工具。
”2004年11月在湖南召开的全国第六届物理青年教师教学大赛上,上海和深圳选手将数字化实验室引入比赛现场,让我第一次看到数字化实验的方式和效果,亲身感受了信息技术与物理教学整合的新型教学模式。
关注、引领物理教学的前沿是教研员的责任,2005年3月起,在我区教研活动中用录象课、请传感器公司来人示范等方式广泛宣传数字化实验,进一步激发了老师们实验的热情。
从2005年10月起引领老师们将传感器应用于高中物理教学的教改实验中。
二、对数字化实验设备和结果的简介(如图1)1.传感器:数字化实验的核心部件。
“感”将物理量转化成电信号;“传”将电信号传递到数据采集器装置和计算机平台。
教学中常用的传感器包括力传感器、位移传感器、热传感器、电流电压传感器、光传感器、声传感器等等,图中是一个位移传感器。
第7章计算机在物理实验中的应用简介当今,我们已进入计算机和信息时代,计算机已广泛地深入的各行各业,起着越来越巨大的作用。
它运算速度快,体积小,可靠性高,通用性与灵活性强,以及很高的性能价格比等特点,把人们带入了一个一切都离不开计算机的新时代。
计算机在实验研究领域的应用,即将传统的实验方法和测试手段与计算机相结合,使实验技术产生了巨大的变革,大大提高了实验的水平,给科学研究带来了新的突破。
计算机在研究领域中应用的迅速发展使传统的教学实验与实际科研工作之间的差距日益增大。
我们应该将计算机这个现代化的手段运用到教与学中去,逐步改进传统的教学方法,缩小差距,适应现实发展的需要。
计算机在物理实验中可以在哪些方面发挥作用呢?计算机辅助物理实验主要包括:1. 计算机快速地进行实验数据处理物理实验要测量大量的原始数据,用人工作数据处理是相当烦琐和复杂的,且易于发生错误。
发生错误之后,又很难判断是计算中的错误还是测量中的错误。
计算机的快速、准确性,可以使人们从繁重的工作中解放出来。
还可帮助我们经常保存重要的数据信息,便于随时使用。
有时候我们需要将数次实验的结果进行综合分析和比较,计算机可以使这项工作便捷和轻松。
用一些尚不完全的数据或模拟的数据对实验的结果进行预测,便于及早发现实验方法和实验设计的问题,避免走弯路。
2. 计算机实时采集数据及数据的处理利用计算机作终端,通过接口电路传感器和常规仪器共同完成物理量的测量,实时采集数据。
克服了人工记录数据的不准确性,提高了测量的精确度,并且可以利用计算机的可绘图性,在处理数据时同步把实验曲线绘制出来。
3. 利用计算机对实验过程进行实时控制用程序可以安排和控制全部实验过程自动进行,这在现代科学技术中受到普遍重视,同时还可以对实验所需保证的条件进行自动调节,准确控制。
4. 利用计算机模拟物理过程,进行物理仿真实验在培养学生探索与创新开拓能力方面,实验研究技能的锻炼是课堂理论教学所不可替代的,但实验教学质量的提高长期受各种物质、经济条件的困扰,很多实验由于耗资过大,一些学校无法开设。
计算机在物理实验中的应用前言:物理实验在物理教学中具有举足轻重的作用,但受实验条件、实验设备、实验本身的限制,有的实验在常规条件下无法进行实验或是实验效果不理想,给物理教学带来很大困难。
有效应用计算机进行物理仿真实验能克服常规实验的不足,起到事半功倍的效果。
从计算机仿真物理实验现象、计算机仿真物理实验过程、计算机仿真物理实验规律和计算机仿真物理实验环境四个方面考虑物理教学中电脑仿真实验的应用。
并以改革教学模式、提高教学效果为出发点,对计算机在大学物理实验教学中的应用层面作了详细地描述。
关键词:计算机仿真;物理实验;一、课题研究的背景我国目前物理实验教学存在很大的差距,学生实验数量太少,为学生创造的真实情境不足,这从我国与其他国家初、高中物理教材在学生实验的数量方面的比较可以看出。
探究性实验太少,物理实验教学质量不高。
要使物理实验教学为培养具有创造力的人才服务,就必须加大实验力度,提高实验教学的质量,把探究性实验作为创造物理情境、探究物理问题的主要手段。
而计算机辅助实验既可以准确快速完成演示实验,成功的导入新课,优化了教学过程,增强了学生学习兴趣,激发了学生的学习欲望,又可以在分组实验和探究性试验中培养学生的动手能力,了解现代技术如何应用于研究。
为学生适应现代化的要求打下了基础。
并且用计算机辅助实验可以完成一些常规仪器难以完成的实验,而且节约了时间,提高了精度。
二、计算机在物理实验中应用的意义物理实验是物理教学的重要容、方法和手段,在培养学生科学素养中具有独特的地位和全方位的功能。
在普通物理实验教学中,由于受到实验仪器、实验条件、实验本身的限制,很多实验无法收到良好的教学效果。
计算机的普遍应用已经成为人们生活、工作中不可或缺的得力助手,如何将计算机的应用引人到物理实验课堂教学中来,成为一种新型的教学手段,也正是物理实验教育改革的重要课题之一。
在物理实验教学中,对于一些实验现象不明显、实验过程不可见、实验规律不易被观察、实验难度高的实验,利用电脑进行仿真实验可帮助学生形成对实验原理、实验现象、实验结论、仪器结构、调试技术等的整体认识,做起实验就会胸有成竹,进行起来很轻松,这样就大大提高了实验教学的质量和效率。
如果利用计算机模拟辅助物理实验,将起到直观形象、重复再现、大小、远近、时空、动静、快慢都可调节等作用。
如水波的干涉实验,振动加强与振动减弱区域对初学者来说不易确定,若采用动画模拟辅助实验,放慢振动频率,干涉现象将一目了然;同样在简谐运动中,观察弹簧振子的振动实验,学生很难同时观察到回复力、加速度、速度和位移四个物理量在运动过程的变化,这是教学的难点,而采用课件模拟,放慢振动频率或者使其暂停,分析四个矢量大小方向的变化,不但直观形象,同时避免了教师用大量口舌进行描述。
三、计算机在物理实验中应用实验教学的现状与物理教学的性质、教育改革形势的要求和做为基础教育重要环节的地位很不相称。
中学物理教学改革中,当前最突出的问题是实验教学薄弱,而众所周知物理学是一门以实验为基础的科学,物理学的实验基础、理论体系和研究方法,是现代科学和技术的基础,它们在学生智能结构的发展中将占有越来越重要的地位。
纵观目前国外教学的动态,也能给我们一些启示。
在一些发达国家,实验在中学物理教学中已明显得到重视和加强。
例如:根据牛津大学教育学院七十年代一份研究资料介绍,欧洲国家中学最后二年(预科班)的学生物理实验所占的比例较大,如英国约占整个教学时间的25%—50%,在中学低年级可占每堂课教学时间的70%—80%。
又如西德国民教育初中课程共安排了343个实验,其中有295个由学生自己完成,由此可见,在指导思想上,中学物理教学坚持以实验为基础,在实验教学要求上,增大学生的实验比例,着重实验能力的训练;在教学形式上,更多地趋于采用边教边实验的方法。
但在考虑边教边实验等教学形式时,也应该考虑到:21世纪是一个信息时代,在我们工作、学习和日常生活中需要获取和处理的信息越来越多,这对于在学校里正处于学习阶段的学生来说,如何利用计算机技术来处理大量有用信息,从而更高效地利用这些资源,必将成为学生必需的能力之一。
在教学中必须采用现代教育技术手段,使我们推进素质教育不可或缺的手段和方法之一。
因此要做好计算机辅助实验与中学课程的整合是必要的,是有利于促进教学改革的。
四、课题研究的容首先我们先从计算机仿真物理实验现象、仿真物理实验过程、仿真物理实验规律和仿真物理实验环境四个方面来讨论电脑仿真物理实验在物理教学中的应用。
1、计算机仿真实验1.1、利用计算机仿真物理实验现象在物理教学中,有很多物理实验现象是难以用肉眼看清或看到的,有的即使借助先进的仪器设备也很难看到,有些物理现象出现的时间极短,学生还没来得及看清,该过程就已经结束,学生难以理解其中的本质,给教学带来困难。
用计算机仿真物理实验现象,可以把一个原本无法看到或看清的现象,形象逼真地呈现在学生面前。
如,天体运行、原子核裂变,把长时间的过程进行缩短,把瞬间变化用慢动作拉长,把微小的放大,把巨大的缩小,如果再加以智能化的语音提示就能使物理实验现象清楚、过程明显,起到形象、直观的效果。
准确仿真物理实验现象能弥补有些物理实验不易观察的缺陷,帮助学生理解有关概念,从而极提高学生学习效率。
如演示平抛运动,传统实验由于A、B两球下落很快,两球落地点又相隔一段距离,学生不易看清,而且也不易听清A、B两球落地后的弹跳次数。
若让学生观看闪光照片,又由于教科书上所印的闪光照片不是十分清晰,效果也不理想。
此时,我们就可以使用数码相机把其运动全过程拍摄下来,然后进行计算机仿真制作,只要学生按键调出编制好的仿真实验,就可在计算机屏幕上显示出自由落体运动和平抛运动的小球轨迹,通过慢动作回放,将瞬间的过程进行有限延长,就可非常清楚地看出:它们在竖直方向下落的快慢是相同的,并同时到达地面;屏幕上也显示出平抛运动在相等时间水平方向上的位移都相等。
同时,还可以利用它某一时刻的静止画面来解释它下落时的特点。
计算机仿真形象直观地显现了实验现象,增强了学生对平抛运动的理解,提高了教学效果。
1.2、利用计算机仿真物理实验过程在物理教学中,有些物理实验在教学中根本无法操作,学生只能从理论上了解针对这种情况,可用计算机仿真进行动态演示。
如在讲核裂变时,可把中子和铀核用不同颜色进行区别,然后动画演示中子撞击铀核的过程,伴随着一声巨响,核裂变完成。
学生受到激烈碰撞的震撼,自然记忆深刻,从而使枯燥的物理理论讲解得以升华,激发了学生的学习动机。
在有些物理实验中,很多东西实际存在但却无法看到,如电场、磁场,物理量有变化但无法觉察,如磁通量、电场强度、磁感应强度等。
要弥补这些缺陷,可以利用计算机仿真技术清楚地展现物理实验中看不到的电场、磁场以及各种物理量的动态变化。
例如,在“电磁感应”这节课中,利用计算机仿真再现实验过程,把实验中本来看不到的磁感线分布及其变化规律展示在计算机屏幕上,利用多媒体技术的特长,将穿过闭合电路的磁感线用一种颜色显示,不穿过闭合电路的磁感线用另一种颜色显示,动画中线圈(或导线)移动时,可以清楚地看到穿过闭合电路的磁感线条数发生了变化,从而帮助学生得出正确结论。
在计算机仿真实验室,学生还可以自己移动鼠标来控制实验过程,增强了教学的直观性。
这样既可以在实验中让学生动手动脑,锻炼和培养学生的创新能力,又可充分利用现代技术手段把抽象的东西变成直观的画面,帮助学生克服学习中的难点,提高了课堂教学效果。
1.3、利用计算机仿真物理实验规律在物理实验中,有些实验现象基本清晰,但对于实验过程所反映的物理规律比较抽象,学生理解困难,此时,可在做好实验的基础上,应用计算机进行仿真实验,从而为学生搭建由形象思维迈向抽象思维的“桥梁”,使学习者更深刻地理解客观物理规律及其应用。
如做透镜成像规律实验时,采用计算机仿真演示焦距、物距、像距和像的变化情况,就能把几何光学有关透镜成像的问题准确、动态、直观地展现在学生面前。
还可将凸透镜变为凹透镜,让学生观察实验,并让他们参与提出问题、实验观察和分析总结的全过程,使整个仿真实验过程流畅直观,从而取得良好的教学效果。
1.4、利用计算机仿真物理实验环境物理学的发展,大到宇宙天体,小到基本粒子,如此宏观与微观在常规物理实验教学中难以再现,学生更难以建立起相应的物理表象。
如布朗运动是形成分子热运动概念的基础实验,它表明分子无规则运动的特点,是具有典型意义的科学实验之一。
如果借助计算机进行仿真实验就会清晰显现该实验效果。
仿真实验时,采用显微镜将悬浮于液体的布朗颗粒的运动情况用数字投影仪投影于大屏幕上,学生通过大屏幕观察分析大量分子对大颗粒和小颗粒的碰撞、运动及其结果,并用自己掌握的信息技术手段将此过程及运动轨迹描绘出来。
如此仿真物理实验环境,引导学生进行探究、尝试,改变了过去空洞描述的缺陷,促进了教学的互动,调动了学生的学习积极性。
同时,还可以将这一抽象的概念清晰、直观、具体地印入学生的脑海。
在当前众多的教学改革方案中,主要的指导思想就是利用现代信息技术加强课程建设,提升教学效果,培养学生能力。
计算机作为信息时代的主要代表,其日趋成熟的技术与日益广泛的应用,为物理实验教学改革提供了一条可行的思路。
在物理实验教学过程中使用计算机,充分发挥其生动形象和实时反馈的特点,既可以实现教学资源的优化和提高教学效率,适应教学现代化的需要,又能激发学生的学习兴趣,提高学生的实验技能,在多方面培养学生的科学素质,满足素质教育的要求。
来分析下计算机在实验教学过程中应用的几个层面。
2、计算机在实验教学过程中应用的几个层面。
2.1、课堂演示层面在实验的课堂教学过程中,通过计算机播放多媒体课件,模拟实验仪器的使用、实验现象的发生,可以充分创造出一个有声有色、形象逼真的教学环境,使学生似乎身临相应的宏观或微观世界中,既能辅助教师形象、准确地完成实验教学,又能大大增强学生的感性认识,并激发起对物理实验的学习兴趣。
2.2、仪器控制层面由于在实验过程中,许多参数必须做到相应的变化或精确度要求较高,使得物理实验尤其是近代物理实验中的很多精密仪器,都必须通过控制总线与计算机通讯,由计算机进行实时控制操作。
这样可以大大减小数据的离散性,增强容的可重复性,改善实验效果,提高实验效率。
而学生可以通过提前编制的程序积极干预实验进程,或根据具体任务对计算机发出相应的操作命令。
通过使用这种近代的实验方法,可以使学生以后在独立研究中,能够充分采用新的实验技术,提升实验水平。
2.3、数据处理层面数据处理是物理实验中的重要部分,数据处理的好环将直接影响到实验的结果与结论。
学生在处理数据的过程中,可以养成科学、严谨的学习态度。
但是,如果每个实验都要进行大量的繁琐的数据处理,会使学生丧失学习兴趣产生厌烦情绪,严重的甚至会抵制物理实验。