物理仿真實驗通過對實驗環境的模擬，使未做過實驗的學生通過仿真軟體對實驗的整體環境、所用儀器的整體結構能建立起直觀的認識。
基本介紹
- 中文名：物理仿真實驗
- 領域：物理
- 性質：科學
- 特點：實現模組化
套用背景,仿真實驗優點,仿真軟體簡介,
套用背景
物理是門實驗的科學，物理定律的發現無不依賴實驗。物理學習當然也離不開實驗。在目前的物理實驗教學中，由於實驗儀器複雜、精密與昂貴，往往不能允許學生自行設計實驗參數、反覆調整儀器，這對學生自行設計實驗參數、反覆調整儀器，這對學生剖析儀器性能和結構、理解實驗的設計思想和方法是很不利的。大學物理仿真實驗可在相當程度上彌補實驗教學上這方面的缺陷。
大學物理仿真實驗通過計算機把實驗設備、教學內容、教師指導和學生的操作有機地融合為一體，通過對實驗環境的模擬，加強學生對實驗的物理思想和方法、儀器的結構及原理的理解，並加強對儀器功能和使用方法的訓練，培養設計思考能力和比較判斷能力，可以達到實際實驗難以實現的效果，實現了培養動手能力，學習實驗技能，深化物理知識的目的。
仿真實驗優點
1．通過對實驗環境的模擬，使未做過實驗的學生通過仿真軟體對實驗的整體環境、所用儀器的整體結構能建立起直觀的認識。儀器的關鍵部位可拆卸，可解剖進行調整並實時觀察儀器的各種指標和內部結構的動作，增強了熟悉儀器功能和使用方法的訓練。
2．在實驗中儀器實現了模組化，學生可對提供的儀器進行選擇和組合，用不同的方法完成同一實驗目標，培養學生的設計思考能力和對不同實驗方法的優劣、誤差大小的比較、判斷能力。
3．通過深入解剖教學過程，設計上充分體現教學思想的指導，使學生必須在理解的基礎上認真思考才能正確操作，克服了實際實驗中出現的盲目操作和實驗"走過場"現象的缺點，使學生切實受益。
4．對實驗的相關理論進行了演示和講解，對實驗的歷史背景和意義，現代套用等方面都作了介紹，使仿真實驗成為連線理論教學與實驗教學，培養學生理論與實踐相結合思維的一種嶄新教學模式，可使實驗教學的內涵在時間和空間上得到延伸。
5．實驗中待測的物理量可以隨機產生，以適應同時實驗的不同學生和同一學生的不同次操作。對實驗誤差也進行了模擬，以評價實驗質量的優劣。
6．具有多媒體配音解說和操作指導，易於使用。
典型成果：
中國科技大學人工智慧與計算機套用研究室由王曉蒲教授、霍劍青教授負責，93年從事大學教學軟體的研究與開發，1995年由高等教育出版社出版"大學物理計算機仿真實驗"軟體，該軟體是國際上第一套虛擬現實型的教學軟體，在國際和國內都產生了較大影響。該項目96年獲中國科學院教學成果一等獎，97年獲國家級教學成果一等獎，同年列入國家九五重點科技攻關計畫。97年受英國國家教委邀請作為英中交流項目赴英國八個著名大學巡迴展示交流，98年代表中國教育技術最新成果赴聯合國教科文組織大會展示，99年受日本套用物理學會邀請赴日本學會大會展示，98~2001年受邀請赴美國、英國、日本、澳大利亞等地交流展示，2001年再次獲得國家級教學成果一等獎。目前在國內400多所大學套用了這套軟體。英文版本在香港大學、香港中文大學、香港城市大學、香港理工大學、台灣大學等著名高校獲得套用。
教育部、中科院都非常關心研究室的發展，教育部部長陳至立、中科院院長路涌祥等都來研究室指導工作。教育部領導評價我們的研究工作時說：“這是推動物理實驗教學改革邁出的重大步伐，並取得顯著效果，在全國起了示範作用。”。
1、 近幾年獲得省部級以上教學成果獎獎項7項
(1) 1997年，“大學物理仿真實驗 (for dos)”獲中國科學院教學成果一等獎
(2) 1997年“大學物理仿真實驗 (for windows第一部分)”獲教育部全國優秀教學軟體二等獎
(3) 1997年，“大學物理仿真實驗 (for dos)”獲國家級教學成果二等獎
(4) 1999年，“大學物理仿真實驗 (for windows 第二部分)”獲安徽省優秀CAI成果一等獎
(5) 1999年，“物理學CAI”獲安徽省優秀CAI成果一等獎
(6) 2000年，“大學物理實驗的改革與實踐”獲安徽省優秀教學成果特等獎
(7) 2001年，“大學物理實驗教學的改革與實踐”獲國家級教學成果一等獎
2、 作為我們的教學成果近幾年研製開發的教學軟體有17部
(1) “大學物理仿真實驗for windows ”（第一部分）
(2) “大學物理仿真實驗for windows ”（第二部分）
(3) “大學物理”
(4) “基礎物理學CAI”
(5) “大學物理仿真實驗for DOS”
(6) “大學物理仿真實驗2010版” （包含40個常見大學物理實驗）
在學校“九五”經費支持下，研究室96年創建了國內外第一個物理仿真虛擬實驗室。包括香港地區的香港大學，香港中文大學，香港城市大學等以及內地400多所大學套用了“大學物理仿真實驗for Windows”，相繼建立了物理仿真教學實驗室。99年我們又推出了《大學物理虛擬實驗遠程教學系統》，香港大學、香港中文大學、北京郵電大學、北京航天大學等近二十所大學在Internet網上開設了遠程物理實驗教學課，並被列為教育部遠程教學試點課程。《大學物理實驗》98年被評為教育部首批創名牌課程，與新體系配套的物理實驗教材作為教育部面向21世紀教材和國家“九五”重點教材於2000年由高等教育出版社出版。
採用基於組件技術開發的“大學物理仿真實驗2010版”可讓學生自由組合操作實驗儀器搭建設計性實驗方案，在實際教學中得到廣泛套用。
仿真軟體簡介
仿真實驗沒有普通意義上實驗的必備器材，因此用軟體模擬實驗條件就成了可行性非常高的一條路。事實上，很多物理仿真實驗軟體早就開發出來了，在很多大學也已經套用開來。仿真軟體通過圖形化界面聯繫理論條件與實驗過程，同時運用一定的編程達到模擬現實的效果。
新智天下虛擬實驗室-物理仿真實驗軟體系統界面逼真，增加背景效果，更吸引學生操作，裡面有實驗檢查題，加強學生對知識點的掌握界面效果圖：
在物理實驗中，學員只需點擊相應的按鈕即可完成實驗。例如，“用光電效應測普朗克常數”的實驗中，界面效果如圖：
“光電效應”主界面利用內置的公式還能方便快捷的得出答案：
