物理仿真实验通过对实验环境的模拟，使未做过实验的学生通过仿真软件对实验的整体环境、所用仪器的整体结构能建立起直观的认识。

中文名

物理仿真实验

性质

科学

领域

物理

特点

实现模块化

应用背景

物理是门实验的科学，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，通过对实验环境的模拟，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。

仿真实验优点

1．通过对实验环境的模拟，使未做过实验的学生通过仿真软件对实验的整体环境、所用仪器的整体结构能建立起直观的认识。仪器的关键部位可拆卸，可解剖进行调整并实时观察仪器的各种指标和内部结构的动作，增强了熟悉仪器功能和使用方法的训练。

2．在实验中仪器实现了模块化，学生可对提供的仪器进行选择和组合，用不同的方法完成同一实验目标，培养学生的设计思考能力和对不同实验方法的优劣、误差大小的比较、判断能力。

3．通过深入解剖教学过程，设计上充分体现教学思想的指导，使学生必须在理解的基础上认真思考才能正确操作，克服了实际实验中出现的盲目操作和实验"走过场"现象的缺点，使学生切实受益。

4．对实验的相关理论进行了演示和讲解，对实验的历史背景和意义，现代应用等方面都作了介绍，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崭新教学模式，可使实验教学的内涵在时间和空间上得到延伸。

5．实验中待测的物理量可以随机产生，以适应同时实验的不同学生和同一学生的不同次操作。对实验误差也进行了模拟，以评价实验质量的优劣。

6．具有多媒体配音解说和操作指导，易于使用。

目前，由中国科学技术大学研制、高等教育出版社出版的《大学物理仿真实验Ⅱ》教学软件，相关实验可网上下载（或向实验指导教师索取），方便学生利用仿真实验对相应的实验内容进行预习与拓展训练。

典型成果：

中国科技大学人工智能与计算机应用研究室由王晓蒲教授、霍剑青教授负责，93年从事大学教学软件的研究与开发，1995年由高等教育出版社出版"大学物理计算机仿真实验"软件，该软件是国际上第一套虚拟现实型的教学软件，在国际和国内都产生了较大影响。该项目96年获中国科学院教学成果一等奖，97年获国家级教学成果一等奖，同年列入国家九五重点科技攻关计划。97年受英国国家教委邀请作为英中交流项目赴英国八个著名大学巡回展示交流，98年代表中国教育技术最新成果赴联合国教科文组织大会展示，99年受日本应用物理学会邀请赴日本学会大会展示，

年受邀请赴美国、英国、日本、澳大利亚等地交流展示，2001年再次获得国家级教学成果一等奖。目前在国内400多所大学应用了这套软件。英文版本在香港大学、香港中文大学、香港城市大学、香港理工大学、台湾大学等著名高校获得应用。

教育部、中科院都非常关心研究室的发展，教育部部长陈至立、中科院院长路涌祥等都来研究室指导工作。教育部领导评价我们的研究工作时说：“这是推动物理实验教学改革迈出的重大步伐，并取得显著效果，在全国起了示范作用。”。

1、近几年获得省部级以上教学成果奖奖项7项

(1) 1997年，“大学物理仿真实验 (for dos)”获中国科学院教学成果一等奖

(2) 1997年“大学物理仿真实验 (for windows第一部分)”获教育部全国优秀教学软件二等奖

(3) 1997年，“大学物理仿真实验 (for dos)”获国家级教学成果二等奖

(4) 1999年，“大学物理仿真实验 (for windows 第二部分)”获安徽省优秀CAI成果一等奖

(5) 1999年，“物理学CAI”获安徽省优秀CAI成果一等奖

(6) 2000年，“大学物理实验的改革与实践”获安徽省优秀教学成果特等奖

(7) 2001年，“大学物理实验教学的改革与实践”获国家级教学成果一等奖

2、作为我们的教学成果近几年研制开发的教学软件有17部

(1) “大学物理仿真实验for windows ”（第一部分）

(2) “大学物理仿真实验for windows ”（第二部分）

(3) “大学物理”

(4) “基础物理学CAI”

(5) “大学物理仿真实验for DOS”

(6) “大学物理仿真实验2010版” （包含40个常见大学物理实验）[1]

在学校“九五”经费支持下，研究室96年创建了

国内外第一个

物理仿真

虚拟实验室

。包括香港地区的香港大学，香港中文大学，香港城市大学等以及内地400多所大学应用了“大学物理仿真实验for Windows”，相继建立了物理仿真教学实验室。99年我们又推出了《大学物理虚拟实验远程教学系统》，香港大学、香港中文大学、北京邮电大学、北京航天大学等近二十所大学在Internet网上开设了远程物理实验教学课，并被列为教育部远程教学试点课程。《大学物理实验》98年被评为教育部首批创名牌课程，与新体系配套的物理实验教材作为教育部面向21世纪教材和国家“九五”重点教材于2000年由高等教育出版社出版。

采用基于组件技术开发的“大学物理仿真实验2010版”可让学生自由组合操作实验仪器搭建设计性实验方案，在实际教学中得到广泛应用。

仿真软件简介

仿真实验没有普通意义上实验的必备器材，因此用软件模拟实验条件就成了可行性非常高的一条路。事实上，很多物理仿真实验软件早就开发出来了，在很多大学也已经应用开来。仿真软件通过图形化界面联系理论条件与实验过程，同时运用一定的编程达到模拟现实的效果。

新智天下虚拟实验室-物理仿真实验软件系统界面逼真，增加背景效果，更吸引学生操作，里面有实验检查题，加强学生对知识点的掌握界面效果图：

物理仿真实验

物理仿真实验

物理仿真实验

在物理实验中，学员只需点击相应的按钮即可完成实验。例如，“用光电效应测普朗克常数”的实验中，界面效果如图：

物理仿真实验

“光电效应”主界面

利用内置的公式还能方便快捷的得出答案：

物理仿真实验

物理仿真实验