摘要：当前在中职物理实验教学中引导中职生用现代信息仿真技术进行学习是教学发展的方向，也是现代信息仿真技术与中职物理实验课程结合下的产物。本文首先从现代信息仿真技术的内涵出发，探讨了现代信息仿真技术与中职物理实验教学的有效整合的条件，并且提出了三种有效整合方法。然后，本文分别从氢原子概率分布问题、光栅衍射强度分布问题、三线摆测量转动惯量等具有代表性的实例，对现代信息仿真技术与中职物理实验教学的有效整合进行了探索性研究。

关键词：现代信息技术仿真技术中职物理实验教学

中图分类号：G71 文献标识码：A 文章编号：1673-9795(2012)01(b)-0000-00

1 现代信息仿真技术的内涵

信息技术是关于信息的产生、发送、传输、接收、变换、识别、控制等应用技术的总称，主要支柱是当前的3C技术(通讯技术、计算机技术和控制技术)①。信息技术的内涵包括两个方面：⑴各种信息媒体：如印刷媒体、电子媒体、SNS媒体、微媒体等，是一种物化形态的技术；⑵运用信息媒体对各种信息进行产生、发送、传输、接收、变换、识别、控制的方法，是一种智能形态的技术②。仿真就是通过建立实际系统模型并利用所建模型对实际系统进行实验研究的过程。最开始主要应用于重工业与高科技物理领域，当前前已经得到了广泛推广③。而在中职物理实验教学中，仿真技术在中职物理实验学习中的运用主要是在物理实验中，利用计算机进行绘制图形、公式计算、进行直线和曲线拟合，对测量结果进行定性评估和定量分析，对数据进行平滑处理，对不连续的观测值进行插值处理，应用程序检查实验数据；其次是在实验物理学中，利用计算机的数值计算功能和可视化功能来揭示和探索物理模型的运动规律④。

2现代信息仿真技术与中职物理实验教学的有效整合的条件

随着我国中等职业化教育规模化与大众化的逐步实现，为此中职生不但应该学习很多知识，而且应该掌握各种科学的方法来培养自己的能力，这些能力包括运用信息仿真技术，培养实际动手能力以及形象表达自己思维的能力。中职物理实验是面向全体学生的一门基础课⑤。其教学内容有热学、力学、电磁学、光学和近现代物理等关于自然界许许多多的现象与规律。具体的教学目标包括让学生理解基本的物理概念和常用的物理原则与方法并利用它们去解释现实生活中的一些物理现象，从而获得实际运用能力。但是当前很多中职物理实验中，在现代信息技术运用方面，除了在计算机课中有一些简单的物理算法外，无论是作为基础课的普通物理、普通物理实验与专业课，很少涉及到相应的信息技术解决方法，更谈不上应用仿真技术了⑥。我们认为，在中职物理实验教学中，引入数值仿真与现代技术的方法能让学生把能解决的问题离实际更近一些。例如电源内部电子和离子的移动，电动势的方向；两球碰撞时先压缩，后恢复过程中两球速度、加速度的变化。通过现代信息技术结合数值仿真可以避免很多复杂的理论物理计算与推导，计算结果还能通过图像很直观的展示，使学生由观看变成参与，从而增加学生的学习兴趣，培养他们积极探索与创新的精神。

3 现代信息仿真技术与中职物理实验教学的有效整合途径与方法

3.1 公选课

目前国内大部分职业学校特别是理工科职业学校都对中职生开设公共选修课，其目的在于针对学生的不同兴趣，提高其各方面的知识与实际水平。学生根据自己的兴趣和课程进行合理选择，期末通过考核与考试后获得相应学分。在中职物理教学中，通过这种方式开设现代信息技术与仿真技术在中职物理实验中的应用课程，可以系统的介绍相关的内容，包括热学、力学、电磁学、光学和近现代物理知识。对一些数值计算方法和原理也可以作比较详细的讲解⑦。以MATLAB辅助中职物理实验教学为例，我们通过教学实践的途径在学校物理学专业的中职生中介绍了MATLAB的基本功能和用法，并以公选课的形式介绍了在MATLAB平台上运用各种计算方法处理热学、力学、电磁学、光学和近现代物理这几方面的内容，取得了良好的效果。有一些同学的课程作业被将作为例题供以后的教学所用，有一些学生通过这次课程的学习，开始对应用MATLAB来处理自己学习上的问题产生了浓厚的兴趣，在后面的实验课程中开始主动用计算机来处理实验数据，体现了创新型的学习方式。

3.2 专题形式

在中职物理实验教学过程中，一些教学经验较为丰富的职业学校可以在课时范围内开设一些关于热门物理知识的专题课，现代信息仿真技术与中职物理实验的结合也可以加入到专题形式的范围内。比如数值计算和计算机模拟方面的内容更容易让学生主动的参与进来，从而改变传统专题课接近科普讲座的局面。同时目前理工科中职的学生要逐渐学会一门计算机高级语言，包括Java、DELPHY、ASP、数据库等，有些教育水平较高地区的学生甚至在高中时就接触过相关计算机内容，而这些Java、DELPHY、ASP、数据库的规则在很多地方都是相似的，这就为现代信息仿真技术辅助中职物理实验的教学奠定了良好的基础。同时随着现代信息的发展，当前EDA(电子设计自动化)得到了广泛应用，EDA技术结合了现代信息仿真技术的精髓，为了在教学中可以以专题形式加以重点突出。比如EDA在物理教学中可以设置各种元件故障进行仿真，如短路、开路等，从而观察不同故障情况下的电路工作状况。同时电路文件可直接输出给PCB设计软件，自动排出印制线路板，进行信息化操作，使得EWB的工作界面非常直观，操作方便，原理图和各种工具都在同一个窗口内，非常容易进行专题教学。

4 现代信息仿真技术与中职物理实验教学的有效整合课例分析

4.1 氢原子概率分布问题

我们首先以中职物理实验热学部分的氢原子概率分布问题为例，介绍如何用信息技术手段进行氢原子概率分布问题CAI课堂教学。我们知道，氢原子概率是中职物理实验热学中很重要的部分，氢原子概率的原理涉及到前面所学的物理原子组成、原子变化、氢活动等变化的知识。在合理利用现代信息技术中，教师可在进行课堂CAI教学的时候可以灵活采用多种形式的信息技术手段来适应不同的教学情况和课堂环境。⑴讲解引导：教师利用CAI媒体展示教学目标，理解氢原子的原理，为什么氢原子概率分布不一样。掌握氢原子概率分布的计算。⑵教师通过动画课件讲解氢原子概率分布计算过程，使学生对氢原子概率分布有一个初步的认识，也让学生在课后进行积极讨论。⑶案例总结：CAI媒体课堂教学利用了现代多媒体作为演示工具、情境创设和发现学习的工具，通过合理的设计与选择，计算机代替了传统媒体与教学工具，实现了它们无法实现的教育功能。

4.2 光栅衍射强度分布问题

光栅衍射强度分布实验分析教学主要是采用探索式教学方式，在光栅衍射变化理论中，其原理在于：设每条缝宽为a，刻痕宽为b，则光栅常数为d=(a+b)，即相邻两缝间的距离。光栅衍射是单缝衍射和多缝干涉的综合效果。当衍射角满足d*sinφ=kλ(光栅方程)，k=0，±1，±2.……时，由其决定的明纹为主极大明纹缺级，同时满足d*sinφ=kλ(k=0，±1，±2.……)与a*sinφ=k‘λ(k’=±1，±2.……)时将缺少k=(d/a)*k"。

我们编写的函数文件如下：

clear

d=4e-5：lamda=5e-7；

N=input(’Please enter the number of slot N=’)；

thida=-0.014*pi：O.00001：0.014*pi；

beda=pi*dsin(thida)/lamda；

I=(sin(N*beda)/sin(beda))，‘2：

plot(sin(thida)，I，’b’)

运行以上程序，然后在命令窗口分别输入不同缝数(N=2、N=3)。

Please enter the number of slot N=2

Please enter the number of slot N=3

运行之后得到结果中，当N=2时，两相邻主极大之间有1个极小，没有次极大。当N=2时，两相邻主极大之间有2个极小，1个次极大。缝数越多主极大越大，光强越强，宽度越窄。

4.3 三线摆测量转动惯量实验

线摆测量转动惯量实验一般是测量圆柱、圆盘、圆环的转动惯量，其质量、体系、密度、质量分布与转轴位置等参数可以精确测量。因此，三线摆测量转动惯量实验在中职物理实验教学中意义重大。

4.3.1 三线摆设计

利用现代信息仿真技术，我们可以应用电子秒表来测量相关物体在50个周期内运行所需要的时间，从而求得一个周期的时间，从而计算得到转动惯量。我们在本实验中，主要利用控件与属性中的ShockwaveFlash控件以及Command按钮来实现。我们知道，Flash是一种矢量格式的动画文件，可以包含文本、声音、动画和视频，而文件的体积却很小，占用的空间不大。为此在中职物理实验中可以利用它来实现测量装置的动态运行。在本实验系统中，只要在工具箱上右键点击，选择“部件”，在部件窗口列表中选择确认Shockwaveflash控件，那么flash控件就被加载到工具箱上了，就可以进行三线摆设计与实验数据测量了。

4.3.2 数据记录与保存

在本三线摆实验中，我们使用MSFlcxGrid控件实现对数据的保存与记录，其可以随时显示和操作表格数据，也能够对包含文本与图片的表格进行相应的排序、插入和编排。

从上文可以得知，利用现代信息技术与仿真技术对相关中职物理学知识进行数值分析，结果清晰明了，能将烦琐的数学分析用简单的程序来替代，使教学更加贴近实际，从而达到最佳的教学效果，体现了创新型的学习方式，从而使他们掌握了科学的研究方法。

参考文献：

①申鹏．建构主义理论指导下的CAI设计[J]．多媒体网络教学，2006⑴：41-42．

②李高清，张广平．计算机辅助物理实验教学的探索与实践[J]．陇东学院学报(自然科学版)，2006，4：106-109．

③邵泽义，秦晓文．MATLAB在中学物理教学中的基本应用[J]．教学仪器与实验，2003，18⑵：11-13．

④张杰．Matlab在计算物理课程教学中的应用[J]．计算机应用与软件，2005，22⑹：131-132．

⑤周玉坤．Matlab在电动力学教学中的应用[J]．安徽教育学院学报，2006，24⑹：28-30．

⑥封小超，王力邦．物理课程与教学论[M]．北京：科学出版社，2008．

⑦陈义成．电磁学[M]．北京：科学出版社，2010．