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一、仿真实验在高中物理教学中的应用概况
国内外的非常多高中都将仿真实验应用到教学中来，特别是国外的发达国家，不仅用仿真实验来辅助教学，更多的是让学生通过仿真实验室进行开发和探索式学习。而在我国，高中物理教学中使用仿真实验进行演示教学的情况也逐渐增多，但对仿真实验的功能开发和利用并不深入，而且有非常多的仿真实验的程序编写不够严谨，使得相当多的教师认为仿真实验并不科学。
总的来说，仿真实验并没有真正深入到我国的高中物理教学中来。
二、真实实验与仿真实验的优缺点比较
1.实验在物理教学中的地位和作用
在高中教学中，物理实验的作用主要有两个：一是通过丰富多彩、生动有趣的实验可以帮助学生更好地学习该实验相关的理论、方法和技能，从而提高学生的实验素养、动手能力、探究技能；激发学生实验探究的兴趣；提高学生的创新意识；培养学生实事求是、严谨认真的科学态度；养成交流与合作的良好习惯。二是实验不仅可以帮助学生记住实验相关结论和步骤，更重要的是可以帮学生透彻地理解并较完整地体会并掌握产生实验结论的全过程，在操作中掌握物理学的研究方法，充分理解物理原理和物理规律。
2.真实实验的优缺点
真实实验的优点有：一是真实实验能为学生学习物理提供符合认识规律的环境，使学生获得来源于真实世界的感性材料。二是真实实验能培养学生的学习兴趣，提高他们对科学探索的欲望。三是真实实验会受到非常多客观因素的影响，使得实验结果误差较大。这时候如果通过教师的引导，学生对误差的来源进行寻找和分析，再思考减小误差的方法，改进实验方案，这将大大地提升学生实验的思想和数据处理的能力，而这个过程也只有通过真实实验才能实现。
真实实验的缺点有：一是真实实验所用的仪器常会受到教学经费的限制而导致某些实验无法进行；二是某些实验具有危险性，不能让学生直接参与操作；三是由于实验仪器本身的原因和其他客观环境因素的影响，常常使实验结果出现严重误差，大大地冲淡了学生对事物本质的认识，这反而大大降低了学习的效果，甚至使学生失去学习兴趣和信心；四是有些物理现象过分抽象，无法通过真实实验展示给学生看，例如电流周围产生的磁场，静电场中的等势面分布等。
3.仿真实验的优缺点
上面提及的真实实验的不足都可以用仿真实验来弥补。因为仿真实验具有以下这些优点。
第一，仿真实验是虚拟的，只需要在计算机的虚拟环境下就可以进行，不用受到教学空间、仪器设备、教学经费等因素的限制。同样也因为它具有虚拟性，所以其安全性也大大提高。
第二，真实实验中由于仪器本身以及其他客观环境因素的影响，实验结果常常不是很理想。但是仿真实验可以通过对数值的设置为实验者提供一个理想的实验环境以及实验仪器，从而大大地提高了实验的演示效果。
第三，真实实验无法呈现的抽象的物理现象，仿真实验都可以完成。编程者可以根据需要，将正确的数值计算，在虚拟的三维空间中展示出来，很好地实现知识与现象的联系。
第四，此外，仿真实验具有极强的可重复性和可控性，大大缩短了实验的周期，降低了实验的成本和风险。
当然，仿真实验也具有缺点：首先，仿真实验始终是在模拟的空间里实验，无法给学生真实的感受；其次，由于仿真实验避开了真实实验中许多因素的影响，确实提高了效率，但却使实验者减少了对客观环境的分析过程。
三、基于C++的3D仿真实验在高中物理教学中的应用实例
以下是本人在教学实践中关于仿真实验在高中物理教学中的应用实例：
实例 法拉第电磁感应定律
法拉第电磁感应定律一直是高中物理的一个重点，而且是学生学习上的一大难点。造成学习困难的原因主要有两个：一方面学生难以想象空间中的电场线或磁感线；另一方面是因为法拉第电磁感应定律中涉及到非常多的方向，如速度的方向、切割磁感线的方向、电流的方向、磁场的方向等，对空间想象能力较弱的学生来说很难想象出来，特别是涉及到角度变化的情况。所以，在备课的时候，我决定用C++编程语言，在科学计算与模拟平台（该平台由华南师范大学物理与电信工程学院王笑君教授提供）的开发环境中设计了仿真实验。
在上课的时候，我在两个班进行了同课异构的教学对比：一个班先用传统的真实实验带领学生一起探究法拉第电磁感应定律，再通过仿真实验可视化的磁场与电流帮助学生感受现象，认识规律，获得了较好的教学效果；而另外一个班则将真实实验和仿真实验的顺序对调，先用仿真实验进行教学，到整个仿真实验结束，个别学生甚至怀疑这个实验的科学性，最后我再用真实实验演示一遍给学生看，学生们才恍然大悟。
经过这个对比，很好地说明了仿真实验是离不开真实实验的。而学生在课后自行实验后跟我反应对各个物理量方向之间的关系仍不好理解时，我将程序进行了修改，为外界给的牵引力，安培力，产生的感应电流等物理量标上了方向。
四、仿真实验在高中物理教学中的应用体会
仿真实验一直受到不少物理研究者和教育工作者的排斥，但从大学到现在工作我还是一直坚持着仿真实验在教学中的应用，因为仿真实验真的是一种很好的资源，虽然它的作用需要建立在真实实验提供的大量感性认识的基础上，但只要注意使用仿真实验进行辅助教學时应注意到的地方，就可以很容易地用好仿真实验。最重要的是由于仿真实验的种种优点，通过仿真实验，学生可以突破种种条件的限制，看得更远，看得更细。
国内外的非常多高中都将仿真实验应用到教学中来，特别是国外的发达国家，不仅用仿真实验来辅助教学，更多的是让学生通过仿真实验室进行开发和探索式学习。而在我国，高中物理教学中使用仿真实验进行演示教学的情况也逐渐增多，但对仿真实验的功能开发和利用并不深入，而且有非常多的仿真实验的程序编写不够严谨，使得相当多的教师认为仿真实验并不科学。
总的来说，仿真实验并没有真正深入到我国的高中物理教学中来。
二、真实实验与仿真实验的优缺点比较
1.实验在物理教学中的地位和作用
在高中教学中，物理实验的作用主要有两个：一是通过丰富多彩、生动有趣的实验可以帮助学生更好地学习该实验相关的理论、方法和技能，从而提高学生的实验素养、动手能力、探究技能；激发学生实验探究的兴趣；提高学生的创新意识；培养学生实事求是、严谨认真的科学态度；养成交流与合作的良好习惯。二是实验不仅可以帮助学生记住实验相关结论和步骤，更重要的是可以帮学生透彻地理解并较完整地体会并掌握产生实验结论的全过程，在操作中掌握物理学的研究方法，充分理解物理原理和物理规律。
2.真实实验的优缺点
真实实验的优点有：一是真实实验能为学生学习物理提供符合认识规律的环境，使学生获得来源于真实世界的感性材料。二是真实实验能培养学生的学习兴趣，提高他们对科学探索的欲望。三是真实实验会受到非常多客观因素的影响，使得实验结果误差较大。这时候如果通过教师的引导，学生对误差的来源进行寻找和分析，再思考减小误差的方法，改进实验方案，这将大大地提升学生实验的思想和数据处理的能力，而这个过程也只有通过真实实验才能实现。
真实实验的缺点有：一是真实实验所用的仪器常会受到教学经费的限制而导致某些实验无法进行；二是某些实验具有危险性，不能让学生直接参与操作；三是由于实验仪器本身的原因和其他客观环境因素的影响，常常使实验结果出现严重误差，大大地冲淡了学生对事物本质的认识，这反而大大降低了学习的效果，甚至使学生失去学习兴趣和信心；四是有些物理现象过分抽象，无法通过真实实验展示给学生看，例如电流周围产生的磁场，静电场中的等势面分布等。
3.仿真实验的优缺点
上面提及的真实实验的不足都可以用仿真实验来弥补。因为仿真实验具有以下这些优点。
第一，仿真实验是虚拟的，只需要在计算机的虚拟环境下就可以进行，不用受到教学空间、仪器设备、教学经费等因素的限制。同样也因为它具有虚拟性，所以其安全性也大大提高。
第二，真实实验中由于仪器本身以及其他客观环境因素的影响，实验结果常常不是很理想。但是仿真实验可以通过对数值的设置为实验者提供一个理想的实验环境以及实验仪器，从而大大地提高了实验的演示效果。
第三，真实实验无法呈现的抽象的物理现象，仿真实验都可以完成。编程者可以根据需要，将正确的数值计算，在虚拟的三维空间中展示出来，很好地实现知识与现象的联系。
第四，此外，仿真实验具有极强的可重复性和可控性，大大缩短了实验的周期，降低了实验的成本和风险。
当然，仿真实验也具有缺点：首先，仿真实验始终是在模拟的空间里实验，无法给学生真实的感受；其次，由于仿真实验避开了真实实验中许多因素的影响，确实提高了效率，但却使实验者减少了对客观环境的分析过程。
三、基于C++的3D仿真实验在高中物理教学中的应用实例
以下是本人在教学实践中关于仿真实验在高中物理教学中的应用实例：
实例 法拉第电磁感应定律
法拉第电磁感应定律一直是高中物理的一个重点，而且是学生学习上的一大难点。造成学习困难的原因主要有两个：一方面学生难以想象空间中的电场线或磁感线；另一方面是因为法拉第电磁感应定律中涉及到非常多的方向，如速度的方向、切割磁感线的方向、电流的方向、磁场的方向等，对空间想象能力较弱的学生来说很难想象出来，特别是涉及到角度变化的情况。所以，在备课的时候，我决定用C++编程语言，在科学计算与模拟平台（该平台由华南师范大学物理与电信工程学院王笑君教授提供）的开发环境中设计了仿真实验。
在上课的时候，我在两个班进行了同课异构的教学对比：一个班先用传统的真实实验带领学生一起探究法拉第电磁感应定律，再通过仿真实验可视化的磁场与电流帮助学生感受现象，认识规律，获得了较好的教学效果；而另外一个班则将真实实验和仿真实验的顺序对调，先用仿真实验进行教学，到整个仿真实验结束，个别学生甚至怀疑这个实验的科学性，最后我再用真实实验演示一遍给学生看，学生们才恍然大悟。
经过这个对比，很好地说明了仿真实验是离不开真实实验的。而学生在课后自行实验后跟我反应对各个物理量方向之间的关系仍不好理解时，我将程序进行了修改，为外界给的牵引力，安培力，产生的感应电流等物理量标上了方向。
四、仿真实验在高中物理教学中的应用体会
仿真实验一直受到不少物理研究者和教育工作者的排斥，但从大学到现在工作我还是一直坚持着仿真实验在教学中的应用，因为仿真实验真的是一种很好的资源，虽然它的作用需要建立在真实实验提供的大量感性认识的基础上，但只要注意使用仿真实验进行辅助教學时应注意到的地方，就可以很容易地用好仿真实验。最重要的是由于仿真实验的种种优点，通过仿真实验，学生可以突破种种条件的限制，看得更远，看得更细。