林艷欽

摘 要：仿真實驗中電路的建立簡單方便，虛擬儀表功能強大，相比在實驗室中直接進行電路設(shè)計更經(jīng)濟和更節(jié)省時間。仿真實驗可以對一些高壓的電學實驗和對電阻短路、開路等進行仿真，具備傳統(tǒng)實驗所無法比擬的優(yōu)點。仿真實驗不再局限于課堂上，學生還能在課余時間進行仿真實驗，大大地調(diào)動了學生的學習積極性。

關(guān)鍵詞：初中物理；仿真；實驗教學

計算機仿真實驗通過人機對話界面和仿真操作，可以從實驗原理、儀器使用、實驗過程及數(shù)據(jù)處理等方面模擬各種物理實驗。學生在仿真實驗中通過虛擬電路來模擬實際電路工作的過程，加深對電路工作原理的理解，增強了物理實驗的能力。

傳統(tǒng)實驗中，教師在講臺上進行實驗演示，學生可能因為距離遠無法清晰觀察到實驗的一些細節(jié)，造成實驗教學效果不佳。運用計算機仿真技術(shù)可以將實驗的細節(jié)清晰地展現(xiàn)在每一個學生的面前，增強了實驗教學的效果。此外，仿真實驗的進行也不再局限于課堂上，學生還能在課余時間進行仿真實驗，大大地調(diào)動了學生的學習積極性。

1 傳統(tǒng)中學物理實驗教學存在的問題

1.1 實驗設(shè)備陳舊

農(nóng)村學校實驗室的設(shè)備陳舊，因無力購買新的實驗儀器，很多老師一邊做實驗一邊還要對實驗儀器進行維護修理，影響了正常的實驗教學。學生在實驗的過程中，也因為儀器陳舊的問題，很多實驗做得不順利。例如，在做滑動變阻器的實驗時，經(jīng)常會因變阻器調(diào)節(jié)不當或是變阻器接觸不良，觀察不到明顯的實驗現(xiàn)象。

實驗前老師詳細講解實驗原理，示范實驗的操作步驟，坐在實驗室后面的學生往往難以清晰地看到老師的演示操作。一些高壓的危險的電學實驗和一些難于實現(xiàn)的電路如某個電阻短路、開路等在陳舊的實驗設(shè)備條件下，教師根本無法在課堂上向?qū)W生進行演示。教師演示之后學生再對實驗步驟進行簡單的模仿，學生對實驗過程缺少分析思考，實驗效率不高，學習效果不理想。

1.2 實驗過程缺乏探究性

有限的實驗設(shè)備和課堂時間，使得教師大多采用簡單的實驗進行演示和教學，談不上對物理實驗進行真正意義上的探究，更遑論對學生的實驗探究能力的培養(yǎng)。

1.3 實驗存在的問題

因?qū)W校實驗時間有限，初中生電學實驗的時間無法充分保證，學生在實驗過程中存在的主要問題有：電學儀器的使用不熟練，如電表正、負接線柱接錯；不會使用滑動變阻器；不會連接實驗電路；不能排除電路故障，如出現(xiàn)電路不通、小燈泡不亮等問題。

EWB仿真實驗可以彌補學生在校實驗時間不夠的問題。安裝了該軟件后學生可以利用課余時間多次進行實驗模擬操作，直至熟練掌握為止。

EWB是電子設(shè)計平臺（Electronics Workbench）的英文簡稱。它是由加拿大一家圖像處理公司在20世紀90年代推出的一個電路仿真軟件。它不僅有豐富的元器件庫和基礎(chǔ)儀器儀表，還具有各種分析功能，因此被稱為虛擬電子實驗室。利用EWB軟件可以模擬中學所有的電學實驗。

2 仿真實驗教學的優(yōu)點

實驗教學中引入EWB軟件，具有以下優(yōu)點。

2.1 電路連接簡單方便 節(jié)省實驗時間

EWB軟件采用了下拉式菜單，常用的工具直接用圖標工具欄進行顯示，因此操作簡單方便。常用的電子元器件存放在基本器件庫中。例如，要使用一個電阻我們可以單擊基本器件庫打開基本器件庫，單擊選擇電阻并拖至工作區(qū)即可。我們還可以對每一個元器件的預設(shè)參數(shù)值進行修改。若不滿意元件在工作區(qū)中的位置方向，可以使用工具欄中的旋轉(zhuǎn)，水平或垂直映射圖標來調(diào)整元件的位置方向，使電路布局更美觀。兩個元件之間需要連線時可以移動鼠標到一個元件的一端，當出現(xiàn)了連接點時拖動鼠標移至另一元件的端點、當出現(xiàn)另一個連接點時松開鼠標即可自動連線。要實現(xiàn)一個元件和一條電線間的連接時也是一樣，我們可以把鼠標移到元件的一端，當出現(xiàn)了連接點時拖動鼠標移至到要連接的線上，當產(chǎn)生連接點時再松開鼠標。若刪除連線，則選中此線，并選擇刪除命令。儀器儀表的連接與電路連接方法一樣。因此，比起實際電路的連接，EWB的電路連接要簡便很多，從而節(jié)省了實驗所需要的時間。

2.2 設(shè)計性實驗更便捷

實驗中學生會經(jīng)常面臨實驗器材的選擇和電路設(shè)計。在EWB中學生選錯實驗儀器或是電路設(shè)計出錯不會造成電路燒毀等不可挽救的嚴重后果[1]。因此通過多次試錯，學生可以在實驗的基礎(chǔ)上總結(jié)實驗儀器的選擇和設(shè)計電路的正確方法。因此，使用EWB 軟件進行電路的設(shè)

計相比在實驗室中直接進行電路設(shè)計更加經(jīng)濟和更能節(jié)省時間。

2.3 虛擬儀表使用更方便

EWB提供的虛擬儀表使用起來比實際儀表更方便。例如在EWB中示波器不僅可以同時輸入兩個信號，還能對信號的顏色進行設(shè)置，方便學生觀察這兩個信號。

3 計算機仿真是真實實驗的有力輔助工具

3.1 仿真實驗的作用

仿真實驗中，學生通過對實驗元件和儀器的自主選擇，可以采用不同的電路來完成同一個實驗。學生能夠完全按照自己的實驗設(shè)計思路進行實驗，不再生搬硬套老師的實驗步驟進行實驗。儀器的調(diào)節(jié)和線路的連接盡管是用鼠標點擊和拖動來完成的，但由于仿真模擬實驗的真實感很強，通過仿真學生同樣能夠熟悉實驗儀器的使用，熟練掌握實驗內(nèi)容和實驗方法。

3.2 預習實驗的作用

學生可以利用仿真模擬實驗來進行預習，對實驗建立起直觀的感性認識。在課前事先掌握了一個實驗的原理、實驗的內(nèi)容和實驗的方法之后，學生在課堂上再進行常規(guī)實驗的操作，能達到事半功倍的效果。

3.3 延伸課內(nèi)實驗內(nèi)容的作用

課內(nèi)實驗的內(nèi)容是依照全班大多數(shù)學生的水平來設(shè)定的，無法滿足優(yōu)秀學生更高的需求。有了仿真軟件工具優(yōu)秀學生可以自行設(shè)計實驗。

4 結(jié)語

仿真實驗中電路的建立簡單方便，虛擬儀表功能強大，相比在實驗室中直接進行電路設(shè)計更經(jīng)濟和更節(jié)省時間。仿真實驗還可以對一些高壓的電學實驗和對電阻短路、開路等進行仿真，具備傳統(tǒng)實驗所無法比擬的優(yōu)點。學生可以利用仿真模擬實驗來進行預習；掌握實驗儀器的使用和實驗方法；優(yōu)秀學生還可以自行設(shè)計感興趣的實驗。因此，仿真物理實驗為廣大物理教師所喜愛，具有非常廣闊的發(fā)展前景。

參考文獻：

[1]張秀敏.仿真實驗室在初中物理虛擬實驗中的應用[J].中國教育技術(shù)裝備，2015（11）.