仿真实验范文1
关键词：虚拟仿真实验；真实实验；仪器
高中生物学科中的实验教学要求学生在教材及教师的指导下自主完成实验。实验教学在课堂中的扎实展开，能够有效地培养学生的动手实践能力和操作能力，促进学生在掌握生物原理和操作技能的基础上，更加全面地认识和学习生物科学。在高中生物课堂中，学生可以通过实验简单快捷地了解和掌握所学的生物知识及原理，感受生物这门特殊的自然科学。
一、当前高中生物实验教学中存在的问题
然而，在实际的实验教学中，许多方面存在不足，如实验教学中所需要的材料过少或者缺少其中某一样实验器材都将导致实验无法正常开展。而有些则是因为所要进行的实验本身存在一定的危险性而无法真正开展，以至于实验教学在生物课堂中成为一种摆设，也就无法发挥实验教学本身的辅助作用。这不仅严重影响着教师的教学活动，还减少了学生全面学习生物知识的方法和途径。当然不免有些教师在实验教学中为了节省时间而演示生物实验，也就是通常所说的教师做、学生看。这样一来，学生也就不会积极主动地参与到实验教学中，这不仅不利于培养他们的动手实践和操作能力，还降低了他们运用生物知识去分析和解决实际问题的意识与能力。由此可见，高中生物教学中实验教学的开展存在许多的问题，而作为高中生物教师，我们在教学过程中要善于科学合理地运用适当的教学方法进行实验教学，对于存在危险性及实验器材缺乏的实验，我们可以利用计算机、多媒体技术模拟实验仪器及实验操作进行模拟仿真实验教学，以此突破生物实验的局限性，实现生物虚拟仿真实验与真实实验的相互交融与
互补。
二、高中生物虚拟仿真实验与真实实验的整合
（一）虚拟仪器及虚拟仿真实验
高中生物虚拟仿真实验即利用全新的、先进的且富有生命力的虚拟仪器和多媒体计算机，对教材数据进行分析和处理，在虚拟操作中为学生展示其中的实验步骤和结果。虚拟仿真实验综合运用了计算机图形学、图像处理与智能技术及音响技术等多方面的功能，给学生以直观形象的感受，促进他们更加简单快捷地学习和掌握生物实验的设计及操作。虚拟仿真实验主要通过虚拟仪器进行，虚拟仪器就是在多媒体计算机上配上相应的专用软件和硬件，并设定和设计好的测试功能，从而实现真实仪器所具备及缺乏的特殊实验教学。
1.虚拟仪器的特点
相比于传统的实验仪器，虚拟仪器更加智能，处理能力更强，且使用起来更加方便灵活，它的开放性和功能软件的模块化有利于提高资源的重复利用率，并缩短系统组建时间。运用计算机对生物实验内容进行分析、存储、显示及打印，能够有效地完善数据的传输和交换等性能，使得组建系统更加简单快捷。
2.虚拟仿真实验的特点
虚拟仿真实验使抽象的生物知识更加形象和具体，运用多媒体为学生提供声音、图像、文字等多方面的内容，其信息量大且应用范围广，能够在激发学生学习兴趣的基础上，提高他们对生物知识的表达和运用能力。在进行虚拟实验教学之前，教师可以利用多媒体计算机对实验模型和过程进行精心设计，从不同的角度和层次为学生加以演示和讲解，促进他们形象化思维的形成。高中生物教学中进行虚拟仿真实验对实验教学尤为重要，不仅有利于提高生物教与学的质量和效果，还能够保障实验设备及教师的安全，促进实验教学的高效开展。相对于传统的生物实验教学，虚拟仿真实验给学生的实验过程增加了许多乐趣，使他们更加热爱生物实验，乐于学习生物知识。
例如，人教版高一生物必修2第三章《基因的本质》中，DNA分子的结构和复制过程微观、抽象，学生即使制作出DNA物理模型，也难以在不断犯错和纠正过程中，准确模拟整个复制过程。借助虚拟仿真系统，利用计算机对DNA分子的复制步骤进行分析整合，使学生能够展开思维的翅膀，自由模拟想象中的复制过程。在各种史料和事实的支撑下，构建、完善DNA复制模型。在手脑并用操作实验的过程中直观地感受和理解DNA复制的方式、特点，大大提高了生物教学的效率。
（二）真实实验
真实实验是教师在生物教学过程中运用实验仪器进行实际操作的实验活动，它给学生以真实的感受，消除他们对抽象知识点及虚拟实验的学习障碍，并在这样的实验过程中对生物产生新的认识和看法，这对高中生物实验教学起着重要的作用。
（三）高中生物实验教学中虚拟仿真实验与真实实验的关系
高中生物实验教学中的真实实验是虚拟仿真实验的基础，即虚拟仿真实验是对真实实验的模拟，虚拟仿真实验能够有效地弥补真实实验的缺点和局限性，二者相辅相成。因此，教师在教学过程中结合它们各自的优势，对生物实验教学进行精心设计，可以取得良好的实验教学效果。
1.能真勿虚
对于生物实验教学中那些过程简单且易于操作的实验，且在现有条件下能够运用真实实验完成并达到预期教学效果的，教师在教学时就要运用简单的基础性实验仪器完成实验教学。
2.虚实互补
在高中生物实验教学中，有的主要是观察试验中所产生的现象，而有的是以得出结论为主，也有以理解生物规律和实验原理及实验仪器使用为主的。这就要求教师在实际教学中根据实验教学目标的不同，准确无误地确定是要采用虚拟仿真实验还是真实实验。
对于实验室的条件限制，需要采用先进技术或是稀缺仪器的实验，或实验现象不太明显的实验，一般采用仿真实验平台进行虚拟仿真实验。当然，在学习新知时，教师可以先安排相关的简单、易于操作的真实实验，使学生在对主要实验仪器有了一定的真实感受之后，再辅之以虚拟仿真实验，这样能够有效地提高实验教学的效果。
总而言之，在高中生物实验教学中，教师要学会综合运用和发挥虚拟仿真实验和真实实验的作用，并充分结合这两者的优势，以此，在培养学生动手操作能力的基础上，利用先进而高效的现代化实验手段，锻炼理性思维能力。只有这样，才能更好地达到预期的实验教学目标，并培养出具有扎实生物实验能力和独立思维能力的创新型人才。
参考文献：
仿真实验范文2
关键词：物流仿真实验 实验教学 改革
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2012）002-167-02
《物流仿真实验》是一门理论性和实践性都很强的课程，是物流管理专业的专业基础课，是培养学生工程控制设计与应用能力、创新能力的一门必修课。笔者依据普通本科院校学生的特点，结合教学实践，就《物流仿真实验》实验课教学内容、方法等方面的改革作如下探讨，旨在提高实践教学效果，加强对学生实践能力和创新能力的培养。
1 实验教学内容的改革
传统的《物流仿真实验》实验教学内容的特点传统的实验教学内容一般包括基础性实验、设计性实验和综合应用性实验三个部分，有以下特点：(1)验证性质的基础性实验比重大，设计性和综合应用性实验偏少；(2)基础性实验偏重于理论知识验证，缺乏新颖性和趣味性，且与实际工作联系不紧密，而设计性和综合应用性实验由于要求学生在相对不多的学时内完成，难度较大，收不到应有的教学效果；(3)由于高校扩招，使得普通本科院校的生源质量逐年降低，学生的基础薄弱，接受能力不强，加之《物流仿真实验》理论教学的知识点多，每次实验结束，尤其是一些设计性实验，学生感觉不到有任何收获，产生厌学情绪。
实验教学内容的改革思路为了克服传统实验内容的不足，突出实验课在整个教学过程中的重要地位，必须重新审定实验课的内容。既要保证实验课能够为理论教学提供支撑作用，又要实现培养学生实际设计能力的目的，从而使学生的综合实践能力在实验过程中得到有效的锻炼。
实验教学内容的重新定位在重新确定实验内容时，必须考虑到两个方面：(1)《物流仿真实验》课的知识体系结构和技能训练目标；(2)学生的兴趣和实验效果。经过认真的研讨，选用Flexsim软件作为实验教学的主要工具，实验内容仍然包括基础性实验、设计性实验和综合应用性实验三个部分，且做到循序渐进。在实际操作中，选定了托盘数据绑定、仓库布局设计、交通流量控制、货物包装控制、货物分拣控制、货物合并控制、多通道数据采集、数据分析等8个项目，并将这些项目分成若干个子模块。在每次单元实验时，从中选取1~2个子模块作为学生的实验内容。这样，将一些有实际意义的研究项目融入到单元实验中，一方面有效地激发了学生的学习兴趣，另一方面也使学生的感性认识大大增强，实验更具针对性，实验效果良好。在实验内容的组织形式上采用阶段式结构，即将实验教学过程分为三个阶段：单元实验阶段、小型设计性实验阶段和大型综合性设计实验阶段。单元实验阶段以选取项目的子模块为主，实验任务单一；小型设计性实验穿插在若干个单元实验之后，要求学生采用单元电路模块组合的设计方法，实现具有一定控制功能的简单物流系统建模。例如，交通流量控制实验就必须考虑到仓库布局以及货物处理速率。实验时学生很容易将之前所学的相关内容通过组合、调整与改进，完成相应的实验任务。大型综合性设计实验也可以称为课程设计，一般为期一周，安排在实验教学的后期阶段，选题主要围绕上述8个项目的相关子模块，但系统构成相对复杂些，如生产线仿真应用。这一阶段的目标是培养学生的综合设计能力。
2 实验教学方法的改革
在传统的实验教学方法中，一般先由实验指导教师详细地讲解实验原理、方法及步骤，然后让学生按照实验教材所列步骤一步步去完成，而且有些教材甚至把实验需要的程序、实体分布图、接线方法、参数设置、程序输入方法等都一一列了出来，使学生不需要动脑，直接动手按步骤输入就可以完成实验，若实验中出现问题也是立即去找教师解决，很少主动思考，这样的实验效果可想而知。为此，笔者在实践教学过程中进行了如下改革。
安排实验预习内容学生做好实验预习是完成实验的第一步。每次实验前，布置好预习的内容，要求学生必须结合自己所学的理论知识，通过查阅有关资料，获得实验的第一手资料，做到实验目的明确，实验原理清楚。
布置实验任务实验时，不向学生提供具体的、详细的实验参数，只提出具体的实验要求，让学生通过自己的预习以及对实验要求的理解和分析，自行设计实验方案，独立设计实验结构。
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【关键词】虚拟现实 仿真实验教学 应用
实验教学工作在理工科教学活动中扮演了重要的角色，有利于巩固学生的理论知识学习成果、深化学生掌握及理解知识的能力，培养并强化学生分析及解决问题的能力。现阶段，受实验室条件的限制，在实际的理工科实验教学活动中，学生们往往借助虚拟现实技术在相关模型上开展实验研究工作。目前，虚拟现实技术在仿真实验教学中广泛应用，收到了显著的成效，极大地推动了仿真实验教学的进步。
1 虚拟现实技术的内涵及主要语言
虚拟现实技术简称VR，其是一类可以体验及创建虚拟世界的计算机仿真系统，借助计算机生成相应的模拟环境并使用户沉浸至该环境之中。虚拟现实技术是仿真技术研究与发展的一个重要方向，其是计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人机接口技术及网络技术的高度融合，是一门复杂程度极高、应用空间广阔的新型技术。
就目前状况而言，VBML语言是虚拟环境构建工作所使用的主要语言，其能够有效灵活地将二维图形、三维图形、视频及音频等效果调和于一起，从而创造出一个综合性极强的虚拟场景，并为虚拟场景赋予较强的实时感及空间感。用户可以在虚拟场景中随意巡行，而且能够对场景中的相关对象进行交互式的操作。
2 虚拟倒立摆三维场景的构造
VRML是重要的虚拟现实建模语言，人们利用VBML语言能够快捷、有效地建立虚拟三维场景。作为虚拟空间的文本性描述，VBML文件可以由任意一个记事本生成，而“.wrl”是VBML文件的扩展名。经验表明，在建模工作中运用VBML较为困难，需要经历大量的必要程序，不仅无法实现所见即所得，还要编写大量的程序代码，工作量极大。
MATLAB中自带了一个三维物体构造软件包，软件包的名称为V-Realm Builder，该软件包的功能十分强大，其能够提供一个优质的集成开发环境，支持VBML的浏览器能够看到该软件包所生成的虚拟世界及三维物体。V-Realm Builder既能够简化三维物体的创造工作，同时还可以提供极为强大的三维物体编辑功能。使用者能够直接对界面中的每一个域及节点进行开展编辑工作，而且相应的场景立刻得到显示与修改。使用者能够轻松、便捷地进行节点修改、编辑与增加操作，绝大部分编辑功借助鼠标即可完成。V-Realm Builder的VBML的构造能力极其强大，基于此，可以在仿真实验教学中构建虚拟的三维倒立式摆模型。
3 虚拟现实技术在仿真实验教学中的应用
3.1 分布式开发
在仿真实验教学中应用相应的虚拟现实技术而得到分布式虚拟环境系统，该系统不仅可以最大化地满足分布式仿真对共享虚拟环境的各类要求，同时还能够适应复杂虚拟实验环境对计算工作的需要。互联网技术是分布式虚拟现实系统的重要核心，随着互联网技术的不断进步，分布式虚拟现实系统的先进性与完善性逐渐增强，该系统能够促使不同的实验者在不同区域，同一时间内进入分布式虚拟环境中，为异地实验者提供了共同学习理论知识、分享实验经验的机会。
3.2 虚拟现实实验教学中的集成技术
软件系统集成是虚拟现实技术集成的前提条件及重要基础，而系统的集成被视作虚拟现实系统集成的关键表现。由虚拟现实技术建立的实验系统中软件的高度集成能够确保系统集成的灵活性，这种灵活性往往表现在不同层面之上，能够促进仿真实验教学的进步。虚拟现实实验环境中囊括了大量易被系统感知的信息，也含纳了三维立体模型，因此，虚拟实验系统的集成技术能够在缩减实验成本的基础上提升实验教学的质量。数据识别、实验对象的同步、实验模型的标识及数据形态转换技术是虚拟现实系统集成技术的主要组成成分。
3.3 生成实时三维图形
F阶段，虚拟现实技术中的三维立体图形生成技术已较为成熟，对实验效果的同步技术是三维图形生成技术的核心技术之一。通常情况下，若要实现实时生成实验效果的目标，则需要保证三维立体图形的刷新速率不低于16帧每秒。在一定的范围内，三维立体图形刷新速率越快越好，一般认为最佳的三维立体图形刷新速率应不低30帧每秒。虚拟现实技术在仿真实验教学的应用过程中，应当在不降低三维立体图形的质量及数量的基础上适当地提升图形的刷新速率。
3.4 动态环境建模
在应用虚拟现实技术的过程中应当做好动态建模工作。应用动态建模技术的主要目的是构建与仿真实验教学相对应的环境模拟模型，借助来源于现实实验环境中的建模数据，紧密结合实际仿真实验教学的具体需要来建立合适的模型。在三维数据信息采集过程中，需要用到计算机辅助设计技术等技术。在实际的动态环境建模工作中，应当考虑到相关实验设备及实验流程的复杂程度，遴选最合适的建模软件来开展实物三维造型的构造工作。
4 结语
得益于科学技术的高速发展，虚拟现实技术逐渐成熟并在诸多行业中成功应用。新的发展形势下做好虚拟现实技术在仿真实验教学中的应用工作具有重要的现实意义，有利于缩减实验成本、提升实验质量。在实际的虚拟环境构建过程中要注意相关技术要点、遴选最恰当、先进的建模软件开展建模工作，广大教师要不断地提升自身的综合素质，善于总结借鉴优秀的建模经验，从而最大程度地强化虚拟现实技术在仿真实验教学中的应用质量。
参考文献
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作者简介
董艳雯（1970-），女，河南省郑州市人。硕士学位。现为郑州市技师学院讲师。主要研究方向为电子、教育。
仿真实验范文4
一、目前高校通信原理实验课程的实际情况
目前，许多高校在通信原理实验课程教学方面已经获得了一定的发展，但是在教学方法、教学内容、实验课程的讲解以及实验设备的配置等方面还是存在一些不足和缺陷。
1）高校通信原理实验课程的教学内容以一些经典理论知识的验证性实验为主，多数情况下只是让学生按照预设流程进行实验操作，基本不需要学生进行实验设计。虽然在一定程度上帮助学生熟悉了理论知识，但缺乏对学生逻辑思维分析方面的锻炼以及发现问题解决问题能力的培养，更不利于学生探索、创新能力的养成。
2）实验购置的硬件设备大多已模块化，使用时都已经组装好，虽然便于学生进行尽快熟悉设备进行仿真实验，但如果只是单纯地观察分析预设实验流程的逻辑计算结果，不仅与现实操作存在巨大的差异，而且容易造成学生的轻视心理，降低学生的学习兴趣。
3）实验设备的参数通常早已设定好，学生在进行仿真实验时，只能使用预设参数，导致许多需要修改参数来对比分析结果的实验无法进行，许多原理知识无法一一验证。
4）购置实验器材设备的成本较高，导致某些实验设备比较陈旧，更新换代并不及时，影响教师进行相关课程的实验教学。
5）实验室的数量有限、地点固定，学生只能按照学校的统一安排进行某项实验，无法根据自己的对理论知识和实践操作的实际掌握情况进行实验学习，这也在一定程度上影响了实验教学效果和教学效率。
二、进行虚拟仿真实验改革的原因
通信系统虚拟仿真软件有许多，比如SystemView、Matlab等，都可以高度模拟通信系统中的每一个环节和细节，它们的出现和运用，让高校通信原理课程教学变得更加有趣。通过虚拟仿真实验可以让学生尽快熟悉通信系统的各个模块及环节，其中对信号和噪音系统真实的模拟，能让学生通过波形和频谱变化锻炼自己的综合分析能力和创新实践能力。同时，虚拟仿真软件能让学生摆脱实验室以及实验设备的限制，让实验教学变得更加灵活，学生在电脑上安装这个软件后就可以随时随地进行各种实验。因此，运用虚拟仿真实验改革通信原理实验教学势在必行。
三、通信原理实验教学改革
1）实验室改革是提高通信原理实验教学的必然要求，包括通过添置器材设备等措施建立综合性实验室。原先的实验室可能只有一些硬件设备，比如通信原理实验箱和示波器，进行实验的学生分组不能多于实验室设备的数量。改革后的虚实结合的综合性实验室增加了计算机，可以让学生进行之前实验设备所无法完成的实践操作，更多地实现通信原理知识的设计与验证，更好地满足学生进行实践操作学习的渴望。
2）实验项目的设计非常重要。在进行实验项目设计时，必须结合教学内容以及教学重点难点，合理运用虚实结合的实验环境，分别安排适合的基础硬件实验和综合性实验。比如，可以设计码型变换等基础硬件实验以及数字调制与解调等综合性实验。基础硬件实验可以让学生掌握硬件设备的安全使用方法与正确操作流程，综合性实验可以让学生通过虚拟仿真了解完整的通信系统、信号在传输过程中的变化特性，两者结合能让学生对通信原理有更直观、全面的认识，更清楚地知道如何设计、实现具有实际应用价值的通信系统。
四、虚拟仿真实验的优势
高校学生在老师的指导下学会使用虚拟仿真实验系统，可以设计出符合需求的通信模块，在虚拟系统中设定不同的设备参数，不断地进行观察调试，直到构建出完整的通信系统。同时，还可以通过分析比较信号波形和频谱来更好地理解通信传输过程。除此之外，虚拟仿真实验还有以下优点。
1）虚拟仿真实验弥补了高校实验设备存在的缺憾，强大的虚拟设备和分析工具让学生可以进行多种模块选择、不同参数设置的实验学习。
2）在虚拟仿真实验中学生可以根据学习理解或者疑惑进行实验操作甚至试错，而不用担心操作不当损坏实验设备而进行经济赔偿。同时，各种实验操作变得更加直观和简单，能进一步激发学生的学习热情和兴趣，还可以提升学生自主思考、独立设计的能力，帮助学生形成对通信原理知识的系统的认识和理解。
3）虚拟仿真实验除了能及时更新实验项目外，还可以降低实验经费开支，教师可以根据教学内容的变化、科研成果的更新以及现实应用的需求改进原有的或增加新颖的实验项目，与时俱进地提升学生的专业技能和水平，让学生可以更好地适应社会发展的需要。
五、结语
计算机技术飞速发展，让我们的工作、生活、学习都发生了翻天覆地的变化，虚拟仿真实验的改革可以让学生更加直观地认识通信系統，更好地学习、掌握通信系统的原理和技术。同时，虚拟仿真实验的改革让实验教学更加完善，更符合当代学生的学习需求，也让通信教学内容变得更加丰富。此外，虚拟仿真实验改革还能够提升学生的学习兴趣和实践创新能力，培养出更多优秀的通信专业人才，推进通信领域不断向前发展。
参考文献：
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仿真实验范文5
关键词：虚拟仿真实验 大学物理 实验教学
中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2013）08（a）-0068-02
1 简介
《大学物理实验》课程是高等理工科院校对大学生进行科学实验基本训练的必修通识课程，是学生进行物理课程学习以及专业课程学习的基础。它具有多样化的实验方法和手段以及综合性很强的基本实验技能训练，对于培养学生严谨的科学思维、创新能力和理论联系实际能力，引导学生确立正确的科学思想和科学方法，提高学生科学素质以适应科技发展与社会进步等方面有着十分重要的意义。
高校扩招及社会对高校实验教学提出更高要求，使得各高校实验教学方面的缺陷凸显，学校面临实验设备的质量和数量不足，无法为广泛的实验教学提供有效的支持，学生实验能力培养欠缺等严峻形势。2001年，教育部提出了积极开展网络实验室建设的建议，鼓励各大高等院校搭建网络实验室，实现资源的共享与互补。
基于虚拟仪器的仿真实验系统及网络实验室是利用虚拟仪器技术和互联网技术的实验平台，整个实验系统由客户端、实验管理服务器、互联网、实验单元和实验仪器单等部分组成，具有良好的资源共享性、互动操作性、扩展性和安全性，允许多用户、多实验同时进行，可以让学生在任何时候、从任何地点访问实验室，从而大大提高实验教学的伸缩性和适应性。
虚拟仿真实验系统在实验方式上可以弥补普通教学中的实验教学环节不足或辅助实验教学；在教学模式上可综合利用计算机技术，完成传统教学中无法实现的实验条件和实验内容，突破传统的实验教学模式，提高实验教学质量，因而在各高校的实验教学中得到了长足的发展，在《大学物理实验》课程教学中也得到了广泛的应用。
在对大学物理虚拟仿真实验的使用过程中，我们发现了一些虚拟仿真实验值得改进和加强的地方，在此提出，以供商榷，期望虚拟仿真实验能日臻完美，更贴近《大学物理实验》课程教学的要求，在课程教学及创新人才培养方面发挥更大作用。
2 大学物理实验教学对虚拟仿真实验的更多期待
2.1 虚拟仪器更趋真实
虚拟仿真实验及网络实验室的基础是虚拟仪器。虚拟仪器是在美国国家仪器公司1986年提出的“软件就是仪器”这一口号的基础上发展起来的，其概念是用户在通用计算机平台及必要的数据采集硬件的支持下，根据测试任务的需要，通过软件设计来实现和扩展传统仪器的功能。与厂家设计并定义好功能的、有固定的输入输出接口和操作面板的、只能实现一类特定测量功能的传统仪器不同，虚拟仪器的用户可以根据自己的需求设计仪器系统，并可通过修改软件来改变或增减仪器的功能，真正体现“软件就是仪器”这一概念。
虚拟仪器应用于物理实验教学将有助于改革传统的实验教学，充分利用网络资源开展网上实验，并可开出符合课程内容的许多新实验，改变实验技术跟不上新技术的局面，使学生的创新能力及掌握新技术、新知识的能力得以提高。但目前虚拟实验仪器模型的种类比较缺乏，无论就外观还是功能而言，其真实性与实验室的具体实验器材相比都还存在欠缺之处，这会导致学习者在现实环境下进行实验操作时产生疑问，无所适从，不利于知识的迁移。比如光学中的迈克耳逊干涉仪实验，不同厂家生产的仪器在外观、调节部件及功能等方面有较大的差别，如果学生在虚拟实验中接触的仪器与实际操作所使用的仪器相去甚远的话，学生的困惑是可想而知的。因此，完善虚拟元件模型，丰富虚拟器材品种，增强虚拟仪器的仿真效果，是一般认知过程的需要，它既可加深学生对仪器本身设计原理的理解，也有助于学生发现实验设备设计的优势和缺陷，激励学生探索性思维。
2.2 包含更丰富的实验原理
《大学物理实验》课程教学的主要任务是培养与提高学生科学实验基本素质，确立正确的科学思想和科学方法；培养与提高学生创新思维、创新意识、创新能力；培养与提高学生的科学素养。课程教学的基本要求是学生具有理论联系实际和实事求是的科学作风，严肃认真的工作态度，主动研究的探索精神，遵守纪律，团结协作和爱护公共财产的优良品德。要完成上述教学的主要任务和基本要求，教学过程的一个基本出发点就是学生要对实验原理有一个比较正确、全面和清晰的认识理解。
目前，主流的仿真虚拟软件在知识导航的设计上基本上延续了传统多媒体课件的导航模式，通过使用图片、动画、语音等多媒体元素，以线性结构展示整个实验的过程。这种模式不仅使学生比较难于在短时间内掌握实验的整体框架和关键操作要领，而且忽略了实验原理对实验的主导及指导作用，不利于学生对实验原理的认知和理解。虚拟仿真实验如果能充分利用易于被学生接受的视觉及听觉技术来展示实验原理，并在整个实验过程中贯穿实验原理这一条主线，让学生认识到全部的实验都是基于实验原理进行的，都是在实验原理的框架下完成的，学生对实验原理的认识和理解无疑会更上一层楼，对科学思想和科学方法方面的领悟会更深入，对理论联系实际能力的培养也会更有效。
2.3 能够再现复杂具体的实验环境
实验是人类认识万千世界的重要方法。实验研究和理论研究作为两种相辅相成的科学研究方法，是推动社会进步和科技发展的重要力量。实验教学以其直观性、实践性、创造性等优点，在培养学生学习基础知识、提高动手能力、掌握科学研究方法等方面发挥着重要作用。虚拟实验将计算机技术、软件技术以及网络技术和传统实验仪器结合起来，改变了实验系统的构建模式，可提升实验仪器的整体性能，突破实验操作的时空限制，是传统实验的变革。
虚拟实验的最终目的是为了认识现实世界，也就是说，虚拟实验最终是要回到复杂具体的真实实验环境中的。我们从虚拟世界获得的知识，其在现实世界中的有用，或者说有效程度，取决于虚拟对现实的模拟程度。目前的虚拟大学物理实验基本上都是理想化的：仪器是标准的，方法是正确的，环境是理想的，结果是完美的，一切都是无误差的，因为都是由设计好的程序来实现的。但真实的实验环境却是复杂而具体的：实验仪器需要组装、调试和校准，同一套实验方法的施行也会因人而异，实验环境会因时因地而改变，实验结果也就包含了多方面的误差在内。所以，如果能在虚拟大学物理实验中增加对一些对常见环境变化的模拟，考虑一些可预知的人的因素，使其所虚拟的实验更加接近真实，其教学效果或许会更加优秀。仍以迈克耳逊干涉仪实验为例，如果能把底座不水平、两端镜距离过大（即超出相干长度）、两镜不平行时如果夹角逐渐增大或减小、没放置补偿板等情况都模拟实现的话，该虚拟实验与真实情况的差距即可得到进一步的改善。
2.4 对创新实验能力的更多培养
培养与提高学生创新思维、创新意识和创新能力是《大学物理实验》课程教学的主要任务之一。与所有的实验教学一样，创新能力的培养在《大学物理实验》课程教学中尤为重要。在传统实验教学过程中，开展探索型实验是使学生获得创新能力培养锻炼的有效方式之一。
与传统实验一样，虚拟实验也可分为演示型实验、动手操作型实验和探索型实验。在探索型实验中，学生要经历从实验设计到实验结果的整体过程，他们必须自己思考如何选择及操作实验仪器，如何实施及改进实验过程，如何判断实验数据的准确性和误差程度，如何总结规律或发现问题等等。所以这类虚拟实验应该具备极强的交互能力：虚拟仪器应具有真实设备的所有功能属性；实验操作应该可以自主调整；测量结果应反映真实情况等。如此，学生方可通过虚拟而探索出真知，达到对创新能力培养的目的。
3 结语
在《大学物理实验》课程教学中，为了利用虚拟实验，达到较好的教学效果，期望虚拟实验能在虚拟仪器的真实性、对实验原理的更好体现、对实验环境的模拟，及对创新能力的更多培养等方面做得更多更好。
参考文献
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仿真实验范文6
目前多数高校的大学物理实验室在实验课中都是多个学生共用一套仪器，大大影响了教学效果。已有的仪器“过期”现象严重，一个标准电池用上七八年很常见。像检流计、示波器这些仪器基本上都是修了再修凑合使用。更不用说那些耗资较大、仪器昂贵的实验，根本就无法开设。[1]
开放性实验的重要性不言而喻，它对于提高学生的创新能力和独立思考能力都有着积极的作用。但因受到经费、人力和管理上的限制，大多数院校都是小范围开展或者不开展开放性实验。
基于以上原因，仿真实验系统已逐渐地应用于大学物理实验课程中，将来势必会在所有高校普及。
1 仿真实验的优势
1.1 仿真教学环境
大学物理仿真实验是用软件对仪器形状进行建模，根据真实仪器的外形材质蒙皮，制作动画，并通过编程使得仪器能与操作者进行交互。它能够实现的功能有：学习者可以以拖动鼠标的方法连接仪器，自行设定参数，调节仪器，观察实验现象，记录实验结果。基本上能够实现实验必须的步骤。
最重要的一点是它能够再现实验环境。在真实实验室中，受课时限制，学生一般只能进行一次完整实验过程。而仿真实验却可以一直重复实验，提升教学效果。
另外，仿真实验系统认错性很强，在模拟的过程中学生操作一旦出错，系统立即指出调节错误，如果前一步调整不好就不允许进行下一步，迫使学生反复演练直至成功。这样就不用担心元器件的损坏。
1.2 提高教学效率
学生在课前预习的时候，会感到书上一些仪器介绍和概念性的原理或现象介绍很抽象。对实验原理也只是一知半解。而且有一些调节难度比较大的实验如分光计等，在真实实验教学中往往课时不够。所以我们可以把真实实验与仿真实验相结合，先安排学生课前进行仿真实验，熟悉仪器和实验过程后再进行真实实验，实现两段式教学。
再者，在大学物理实验中很多仪器都是黑匣子，学生不明白仪器的内部变化，不利于学生对实验原理和仪器原理的理解应用，仿真实验可以实现仪器的内部直观化。
所以，仿真实验可以很好地提高教学效率。
1.3 丰富教学内容
大学物理实验设备昂贵。开设的实验数目多的话对于多数院校来说是难以承受的。仿真物理实验系统能用相对低很多的价钱搭建出丰富的实验项目， 满足新形势下实验教学的需求， 无疑是一个实用的方案。灵活性的解决了资源严重不足和教学需求量大这一矛盾。仿真实验系统提供的实验内容涉及力热电光、近代物理和前沿领域攻击70多个实验项目。满足了大学物理实验的教学需求。
1.4 突破时空限制
我们所用的网络版仿真实验可以不受时间、地点、人次的限制。在办公室安放一台服务器，装上大学物理仿真实验Online版，并通过IP将其绑定于校园网。学生在终端申请用户名和密码，就可以随时随地的进行实验。使实验教学内容在时间、空间上得到了延伸。因此，仿真实验是一个极好的辅助性学习资源。
1.5 便于开放实验
目前，建立开放实验室需要解决的问题很多，如：开放实验室的实验选题多，教师要超时上课；学生自由操作仪器，损坏率会提高；为不断提高学生兴趣，根据实际情况须不断地更新实验项目和仪器；开放实验教学的实行给实验教学管理带来了新的问题；开放实验项目耗时长，经常使开放时间延长到课余和节假日。这一系列的问题都给开放性实验造成了障碍。而仿真实验系统具有设计性、研究性，为学生提供了自由的教学环境，克服了面向大面积学生开设开放实验受到实验课时等困难。
2 仿真实验的消极作用
模拟过程还比较僵化。在实际测量时，多次测量取得的结果往往有一定的偏差。我们就会鼓励学生排查错误或回溯误差来源，就比较有效的培养了学生解决问题的能力。而在仿真测量实验中，只要按照实验过程来操作，同一个实验重复做多次得到的结果都是一致的，忽视了实验的不确定度。
不能完全的模拟真实实验现象。在牛顿环法测量曲率半径实验中，我们在显微镜中看到的牛顿环中心会是暗斑或者亮斑，有时会是不规则环形。施与牛顿环装置不同的压力，环纹形状会相应改变。而仿真实验中看到的始终是标准的牛顿环图。诸如此类，学生会忽视实验操作与实验现象的因果关系。
仿真实验过于理想化。目前的大学物理仿真实验多是理想化的：标准的仪器，正确的方法，理想的环境，完美的结果，一切都是无误差的，即使有偏差也是人为设置。整个实验过程就是移动鼠标、敲击键盘。而只有亲自去操作真实的仪器，才能在实践中提高实验技能和能力。因此仿真实验在培养学生的实验技能和能力、创造发现的机会与环境方面有所欠缺，用仿真实验替代真实实验不合适。
3 对仿真实验的期待
综上所述，大学物理仿真实验虽然有着很多的优势，但并不能带来视觉、听觉、触觉和嗅觉全方位的真实感受。针对当前仿真实验的不足，我们除了选择合理的教学方法提高教学质量外，还应完善仿真实验系统。作为教师，我们对仿真实验有着以下的期待。
更好地虚拟实验的不确定性。目前部分仿真实验也能形成误差，但相对于真实实验中误差的随机性而言，仿真实验的误差机制过于单一。这就要建立在大量实际实验测量数据分析的基础上，找出随机误差的分布规律，并考虑到一定的实验系统误差因素，添加各种随机模拟测量程序代码组合，合理生成数据误差。
进一步提高实验细节的仿真性。例如惠斯通电桥实验，在实验中我们着重训练学生的接线故障排除技巧。还要注意螺丝固定、检查接触是否良好等基本实验规范。但在仿真实验中，学生连接线路只需拖动鼠标即可简单实现顺利接通，根本没有犯错的机会。所以我们认为，在仿真实验中是否可以随机设置出一定的干扰，制造出不合理的测量现象或结果，引导学生去分析解决问题。
是否能在仿真系统中建立一个仪器设备库。使得这些仪器设备能实现跨实验的完美组合，并且这里面的所有仪器能够高度模拟真实仪器的每一个功能和每一块细节。为开放性、探索性实验提供良好的平台和交互界面。鼓励学生选择和组织不同的仪器，自主设计创新实验项目和实验方法。
