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物理是一门实验的科学，物理定律的发现无不依赖实验。物理学习当然也离不开实验。在目前的物理实验教学中，由于实验仪器复杂、精密与昂贵，往往不能允许学生自行设计实验参数、反复调整仪器，这对学生剖析仪器性能和结构、理解实验的设计思想和方法是很不利的。大学物理仿真实验可在相当程度上弥补实验教学上这方面的缺陷。大学物理仿真实验通过计算机把实验设备、教学内容、教师指导和学生的操作有机地融合为一体，借助计算机编程和3D动画来营造一种仿真的实验环境氛围，学生可以通过操作电脑进行相关的实验操作。仿真实验可以加强学生对实验的物理思想和方法、仪器的结构及原理的理解，并加强对仪器功能和使用方法的训练，培养设计思考能力和比较判断能力，可以达到实际实验难以实现的效果，实现了培养动手能力，学习实验技能，深化物理知识的目的。
鉴于以上，我校理学院应用物理系的大学物理创新实验室购置了15套中科大奥锐科技有限公司研制开发的《大学物理仿真实验online版》软件，该软件设计的实验包含了力学、热学、光学、电学、电磁学及近代物理学实验。学校在此基础上面对全校理工科学生开展了实验室开放项目，该项目主要研究其中力学实验的应用，其中包含2个经典的力学实验，本项目将采用其中的1个实验，学生运用仿真软件来完成这个实验，并且可对比运用实际实验仪器做出的实验数据结果。
我在学期末召集了30名力学专业学生参加了实验室开放项目。本次项目开设的实验是实验教材中已有的《单筒落球法测量液体粘度》，仿真软件中也恰有这个力学实验。这样就能通过传统实验方式和仿真实验方式各自做一遍实验，从而总结出两种实验方式的优劣特点。
首先，第一次课我带学生在实验室里用传统的实验仪器来做这个实验。实验仪器有玻璃量筒一个，千分尺一把，游标卡尺一把，秒表一个，米尺一把，镊子，温度计，密度计，蓖麻油，若干小钢球。
实验步骤：1）调平量筒，以保证量筒中心轴线处于垂直方向。2）用千分尺测量6个小钢球的直径，记录在数据表1中。3）用镊子夹起测得直径的小钢球，细心的放入量筒中心处，让小钢球下落，观察小钢球的运动状态，用秒表測量小钢球通过一段间距的时间t，记录在数据表2中。4）观察密度计和温度计，记录蓖麻油的密度和室温T。5）测量并记录量筒的内径D，小钢球下落间距S，小钢球的密度，重力加速度。6）将数据代入公式计算出蓖麻油粘度。[1]
学生们两人一组，按照实验步骤认真的做完了这次实验，但是计算出结果以后，我们发现误差较大，我们就总结了产生误差的原因如下：1）千分尺和游标卡尺有零点误差导致测量小钢球直径和量筒内径时产生误差。2）小钢球匀速下落间距S的时间测量是用肉眼观察，手动按秒表，人的反应时间会使测时不准，产生了误差。3）实验用的量筒没有调节水平，小钢球就无法延量筒中心轴线垂直下落，从而产生误差。
在用传统方式做完了实验以后，第二次课时，我带着学生来到创新实验室使用计算机上的《大学物理仿真实验online版》再次做了《单筒落球法测量液体粘度》的实验。学生对这种新鲜的实验方式很是好奇，兴趣盎然。该软件有许多创新点：
该版本的仿真实验增强了环境的模拟，使未做过实验的学生通过软件也可以对实验的整体环境和所用仪器的原理、结构建立起直观的认识。
仪器的关键部位可以拆解，在调整中可以实时观察仪器各种指标和内部结构动作变化，增强对仪器原理的理解，对功能和使用方法的了解。
在实验中仪器实现了模块化，学生可对提供的仪器通过选择和组合，用不同的方法完成同一个实验目标。
培养学生的设计思考能力，并且通过对不同实验方法的优劣和误差大小的比较，提高學生的判断能力和实验技术水平。
该项目通过深入解剖教学过程，设计上充分体现教学思想的指导。学生必须在理解的基础上通过思考才能正确操作，克服了实际实验中出现的盲目操作和走过场现象，大大提高了物理实验教学的质量和水平。运用仿真软件对实验相关的理论进行了演示和讲解，对实验的历史背景和意义，现代应用等方面都做了介绍，使仿真实验成为连接理论教学与实验教学，培养学生理论与实践相结合思维的一种创新教学模式。
实验中的某些物理量可以随机产生，并对实验误差进行了模拟，以适应同时实验的不同学生和同一学生的不同次操作，评价质量的优劣。教师对学生的实验报告进行数据库管理，可以存储、评阅和打印。学生也可以对实验结果进行自测。
软件中有实验原理介绍，实验步骤，实验演示等等，学生可以先通过阅读对实验有所了解。这次实验同样是安排两人一组，但是操作起来就仅需点点鼠标而已，安排了3个小时的实验，有许多学生仅用了1小时就完成了实验，可见仿真实验操作起来是非常简易的。最后数据处理的结果也比较传统方式有很大的改善，误差减小了。我们总结了误差减小的原因：1）仿真实验里面使用的千分尺没有零点误差，并且量筒的内径是已知的。2）仿真实验测量小钢球下落时间是计算机同步自动计时，因此不存在反应时间产生的误差。3）仿真实验用的量筒已调节水平，不存在人为造成的误差。
通过两种不同方式的实验，学生们也有了自己的喜好和选择，其中大多数人都比较喜欢新的仿真实验方式，但也有部分学生更青睐于传统的实验方式。比较两种方式，各有千秋。就传统实验方式而言，两位同学互相合作，配合操作，能够充分的体现团队合作精神，也有助于培养同学的实际动手操作能力。每一个实验仪器都是真真切切的在手中使用，学生的体会和感触就更加深刻，完成实验后会有很大的成就感。而用仿真实验来进行实验，就会有种现象，两位同学只有一人在用鼠标点击操作，另一个同学仅仅是坐在一旁观看，并没有参与到实验操作中，缺乏体验，这样肯定无法锻炼学生的团队合作精神。另外，因为仿真实验的仪器都是计算机仿真的，所以学生无法亲手使用，感受就不会很深刻也无法培养动手能力。这也许是仿真实验的一些不足之处。
综上所述，仿真实验和传统实验各有特点和不足，如果能将两种实验方式相辅相成，从而不仅能提高学生的实验兴趣，培养学生的动手实践能力，而且能为实验室的日常维护和仪器采购节省很大一笔开销。相信学校会逐步加大仿真实验的使用，使将来的实验室成为科研的前沿阵地。
参考文献：
[1]解忧，《新编大学物理实验》，中国矿业大学出版社有限责任公司，2015
作者简介：
翟万林，（1981-），男，陕西西安人，西安科技大学理学院应用物理系，助理工程师
鉴于以上，我校理学院应用物理系的大学物理创新实验室购置了15套中科大奥锐科技有限公司研制开发的《大学物理仿真实验online版》软件，该软件设计的实验包含了力学、热学、光学、电学、电磁学及近代物理学实验。学校在此基础上面对全校理工科学生开展了实验室开放项目，该项目主要研究其中力学实验的应用，其中包含2个经典的力学实验，本项目将采用其中的1个实验，学生运用仿真软件来完成这个实验，并且可对比运用实际实验仪器做出的实验数据结果。
我在学期末召集了30名力学专业学生参加了实验室开放项目。本次项目开设的实验是实验教材中已有的《单筒落球法测量液体粘度》，仿真软件中也恰有这个力学实验。这样就能通过传统实验方式和仿真实验方式各自做一遍实验，从而总结出两种实验方式的优劣特点。
首先，第一次课我带学生在实验室里用传统的实验仪器来做这个实验。实验仪器有玻璃量筒一个，千分尺一把，游标卡尺一把，秒表一个，米尺一把，镊子，温度计，密度计，蓖麻油，若干小钢球。
实验步骤：1）调平量筒，以保证量筒中心轴线处于垂直方向。2）用千分尺测量6个小钢球的直径，记录在数据表1中。3）用镊子夹起测得直径的小钢球，细心的放入量筒中心处，让小钢球下落，观察小钢球的运动状态，用秒表測量小钢球通过一段间距的时间t，记录在数据表2中。4）观察密度计和温度计，记录蓖麻油的密度和室温T。5）测量并记录量筒的内径D，小钢球下落间距S，小钢球的密度，重力加速度。6）将数据代入公式计算出蓖麻油粘度。[1]
学生们两人一组，按照实验步骤认真的做完了这次实验，但是计算出结果以后，我们发现误差较大，我们就总结了产生误差的原因如下：1）千分尺和游标卡尺有零点误差导致测量小钢球直径和量筒内径时产生误差。2）小钢球匀速下落间距S的时间测量是用肉眼观察，手动按秒表，人的反应时间会使测时不准，产生了误差。3）实验用的量筒没有调节水平，小钢球就无法延量筒中心轴线垂直下落，从而产生误差。
在用传统方式做完了实验以后，第二次课时，我带着学生来到创新实验室使用计算机上的《大学物理仿真实验online版》再次做了《单筒落球法测量液体粘度》的实验。学生对这种新鲜的实验方式很是好奇，兴趣盎然。该软件有许多创新点：
该版本的仿真实验增强了环境的模拟，使未做过实验的学生通过软件也可以对实验的整体环境和所用仪器的原理、结构建立起直观的认识。
仪器的关键部位可以拆解，在调整中可以实时观察仪器各种指标和内部结构动作变化，增强对仪器原理的理解，对功能和使用方法的了解。
在实验中仪器实现了模块化，学生可对提供的仪器通过选择和组合，用不同的方法完成同一个实验目标。
培养学生的设计思考能力，并且通过对不同实验方法的优劣和误差大小的比较，提高學生的判断能力和实验技术水平。
该项目通过深入解剖教学过程，设计上充分体现教学思想的指导。学生必须在理解的基础上通过思考才能正确操作，克服了实际实验中出现的盲目操作和走过场现象，大大提高了物理实验教学的质量和水平。运用仿真软件对实验相关的理论进行了演示和讲解，对实验的历史背景和意义，现代应用等方面都做了介绍，使仿真实验成为连接理论教学与实验教学，培养学生理论与实践相结合思维的一种创新教学模式。
实验中的某些物理量可以随机产生，并对实验误差进行了模拟，以适应同时实验的不同学生和同一学生的不同次操作，评价质量的优劣。教师对学生的实验报告进行数据库管理，可以存储、评阅和打印。学生也可以对实验结果进行自测。
软件中有实验原理介绍，实验步骤，实验演示等等，学生可以先通过阅读对实验有所了解。这次实验同样是安排两人一组，但是操作起来就仅需点点鼠标而已，安排了3个小时的实验，有许多学生仅用了1小时就完成了实验，可见仿真实验操作起来是非常简易的。最后数据处理的结果也比较传统方式有很大的改善，误差减小了。我们总结了误差减小的原因：1）仿真实验里面使用的千分尺没有零点误差，并且量筒的内径是已知的。2）仿真实验测量小钢球下落时间是计算机同步自动计时，因此不存在反应时间产生的误差。3）仿真实验用的量筒已调节水平，不存在人为造成的误差。
通过两种不同方式的实验，学生们也有了自己的喜好和选择，其中大多数人都比较喜欢新的仿真实验方式，但也有部分学生更青睐于传统的实验方式。比较两种方式，各有千秋。就传统实验方式而言，两位同学互相合作，配合操作，能够充分的体现团队合作精神，也有助于培养同学的实际动手操作能力。每一个实验仪器都是真真切切的在手中使用，学生的体会和感触就更加深刻，完成实验后会有很大的成就感。而用仿真实验来进行实验，就会有种现象，两位同学只有一人在用鼠标点击操作，另一个同学仅仅是坐在一旁观看，并没有参与到实验操作中，缺乏体验，这样肯定无法锻炼学生的团队合作精神。另外，因为仿真实验的仪器都是计算机仿真的，所以学生无法亲手使用，感受就不会很深刻也无法培养动手能力。这也许是仿真实验的一些不足之处。
综上所述，仿真实验和传统实验各有特点和不足，如果能将两种实验方式相辅相成，从而不仅能提高学生的实验兴趣，培养学生的动手实践能力，而且能为实验室的日常维护和仪器采购节省很大一笔开销。相信学校会逐步加大仿真实验的使用，使将来的实验室成为科研的前沿阵地。
参考文献：
[1]解忧，《新编大学物理实验》，中国矿业大学出版社有限责任公司，2015
作者简介：
翟万林，（1981-），男，陕西西安人，西安科技大学理学院应用物理系，助理工程师