物理仿真技术（共12篇）
物理仿真技术 篇1
《初中物理新课程标准》指出:要改变学科本位的观念, 从生活走向物理, 从物理走向社会, 注重科学探究, 提倡学习方式的多样化, 注重学科渗透, 关心科技发展。物理是传承学科知识、揭示科学规律、公告科研成果的重要学科, 物理教学中应用信息技术与课程整合是教育改革的必然趋势, 信息技术具有开放性、新颖性、艺术性、趣味性等优势, 为学生的学习和发展提供丰富多彩的教育环境和有力的学习工具, 最大限度地激发学生的兴趣, 开阔学生的视野, 启迪学生的思维, 达到高效地去实现教育为社会培养高素质人才的目的。
新一轮的课程改革明确提出了信息技术与课程整合的目标与内容, 要求大力推进信息技术在物理教学中的普遍应用, 强化信息技术与物理教学的整合, 充分发挥信息技术的优势, 把现代网络信息技术、电脑多媒体技术作为一种认知工具, 使学生借助这些认知工具方便、快捷地获取信息, 探究问题, 更新知识和追踪科技前沿研究成果。物理教学与信息技术整合是提高物理教学效果的有效途径, 下面是本人在物理课堂教学中结合信息技术教学的几点体会:
1. 利用信息技术在表现形式上的多样化, 为物理课堂教学创设情境, 激发学生学习兴趣
兴趣是开启学生智慧之门的金钥匙, 是探求知识的动力, 是照亮心灵的火种, 是学生学习主动性和积极性的源泉。在物理课堂教学中, 采用灵活多样的形式, 创设生动有趣的情境, 可以激发学生学习兴趣。信息技术在表现形式上具有可视、有声、形象生动的表达效果, 给学生以视觉、听觉等感官刺激, 引起他们的学习兴趣。如我在上《声音的特性》这节内容时, 利用信息技术播放自然界中不同的声音, 让学生仔细聆听, 感受声音有高有低, 有强有弱, 有浑厚, 有清脆, 学生一下子就想知道声音有哪些特性, 激起了他们学习的兴趣。再如讲《世界是运动的》一课时, 我首先让学生观看一段视频:“第一次世界大战期间, 一名法国飞行员在2000米高空飞行时, 发现脸边有一个小东黄晓燕江苏省太仓市沙溪第一中学西, 以为是一个小昆虫, 就敏捷地把它抓过来, ——话外音, “飞行员抓到了什么呢?原来是一颗德国子弹。”学生在惊奇之余, 我顺势提问:“这名飞行员为什么有这么大本事呢?”引起了学生良好的情绪体验, 激发了学生探究的兴趣。
不可否认, 由于每个学生的生活阅历不同, 感知周围事物的能力也是不同的, 要使他们在短短的几分钟内搜索他们头脑中积累的与教学相关的内容, 确实比较困难。信息技术的运用可以打破时间和空间的障碍, 使教学涉及的一些事物、现象等现实生活中学生积累不多的、比较贫乏的知识很好地再现出来;在短时间内给学生提供大量的感性材料, 丰富学生的感性认识, 为他们的合理猜测、推理提供帮助。如我在上《光的直线传播》时, 利用多媒体动画模拟日食和月食, 给学生感性认识, 学生马上就能回答日食和月食的形成原因。再如讲到《速度》时, 学生对运动物体速度大小的认识比较模糊, 我就将飞机、火车、汽车等物体的行驶情况组合在一起播放, 给学生以感官刺激的同时, 调动了学生的学习积极性, 激发了他们的学习兴趣。
2. 利用信息技术对物理现象具有变抽象为具体、变微观为宏观、化枯燥为生动的能力, 突破学习难点
物理是一门以观察、实验为基础的科学。实验是物理教学的基础, 是检验物理理论的标准。在学生形成完整的物理概念和导出科学规律的过程中, 实验是最活跃、最具有生命力的因素。实验能化抽象为具体、化枯燥为生动, 能把有待研究的物理现象清楚地展现在学生面前, 能引导学生观察并进行思考, 配合教师讲解, 使学生认识物理概念和规律, 达到培养学生各种能力的目的。但是受条件限制, 有些演示实验难以完成, 必须充分利用信息技术仿真“虚拟”实验, 提高实验教学效率。
如我在讲授《电压》这节内容时, 由于电压比较抽象, 不能直接实验, 我在教学中就利用多媒体动画, 通过与水压类比得出电压。具体做法是: (1) 从水压动画总结出水压是形成水流的原因; (2) 水泵抽水得出水泵是提供水压的装置; (3) 播放动画, 电路中的电荷定向移动形成电流; (4) 引导学生将电路中的各个元件与水路进行类比; (5) 学生通过类比总结出电压是形成电流的原因, 电源是提供电压的装置。整个过程化抽象为具体, 形象直观, 对提高课堂教学效果大有益处。
又如在研究《利用滑动变阻器改变电流》时, 学生在实验过程中, 对于滑片移动时, 电阻线长度变化与流过该电路的电流变化较难理解, 因为滑动变阻器上看不见哪部分电阻线上有电流通过。为了突破这一难点, 我利用信息技术的优点, 将这个实验再配以电流流向的情景展现在大屏幕上, 使学生清晰地观察到, 只有电流流过的电阻线才发挥作用, 在此基础上配以滑片移动时, 电流移动方向的模拟动画实验, 通过层层直观的透析, 不但使学生很快突破了这个教学难点, 而且使学生对滑动变阻器的工作原理有了一个明确的认识, 初步理解了滑动变阻器改变电流大小的方法。
3. 利用信息技术对信息的处理能力, 有助于调整物理教学节奏和进程, 更好地提高物理课堂教学有效性
在物理教学中, 经常会碰到一个物理量的大小与几个因素有关, 我们通常采用“控制变量”的方法逐个研究。由于每个因素研究的思想方法是相同的, 如果逐一研究, 时间不允许, 为了在有限的课堂时间内完成, 一般采用分工协作研究, 每组承担其中的一个因素, 而对于每组实验记录的数据和现象可运用信息技术在大屏幕上展示, 可以让没有亲自研究该因素的学生, 从其他组的实验数据记录里通过分析、归纳得到正确的结论, 达到了做一知三的效果, 完善对该物理知识的理解。这样既节省了课堂时间, 又培养了学生的分析归纳能力, 提高了课堂教学效果。
如在探究《导体的电阻与哪些因素有关》时, 学生提出的猜想很多, 有导体的材料, 长度, 横截面积, 温度等等, 这时可将学生分成几组, 每组探究与其中一个因素的关系, 并把现象和数据记录下来, 等各组完成后, 再一起讨论、分析、归纳得出结论。
在探究“物体吸收的热量可能与物体的质量、物体升高的温度、物质的种类等等有关”、“浮力的大小可能与哪些因素有关”、“摩擦力的大小与压力、接触面的粗糙程度等有关”等等教学内容时, 正是采用了上述教学手段, 达到了较好的教学效果。
4. 利用信息技术渗透德育教育, 展示物理社会热点
“把德育放在学校一切工作的首位”已是我们的共识。加强对学生进行政治教育、思想教育、道德教育、法纪教育和心理品质教育, 对促进学生全面发展起着决定性作用。因此在物理课堂教学中渗透德育教育是必不可少的。
在物理学习的过程中, 很多学生不善于发现问题, 不善于提出问题, 认为老师讲的, 课本上说的都是正确的。这时就要培养学生不盲从的学习态度, 要敢于向老师挑战, 向权威挑战, 敢于发表自己的观点。如在探究《牛顿第一定律》时, 意大利科学家伽利略做了一个理想实验, 让小球沿一个斜面的某一固定高度从静止开始滚下, 小球将运动到另一个斜面上, 如果没有摩擦力, 小球在另一个斜面上到达的高度与小球原来释放的高度相同, 得出了“力不是维持物体运动状态的原因”的结论。推翻了亚里士多德“力是维持物体运动状态的原因”的说法。这在当时是非常震惊的, 因为亚里士多德是古希腊著名的科学家, 他提出的许多观点在当时都被人们认为是正确的, 但伽利略敢于挑战权威, 重视实验, 坚持科学。我们平时在学习物理时, 必须坚持“实践是检验真理的唯一标准”, 培养科学的世界观。
又如在讲授《导体和绝缘体》时, 介绍超级导体, 最早的超导体是由荷兰物理学家卡末林·昂内斯在1911年发现的, 当时他发现汞 (水银) 在热力学温度4.2K (-269℃) 时就不再有电阻。到今天, 人们已发现了许多种材料都能在一定条件下变成超导体。超导体有非常大的用途, 用高温超导体材料加工的电缆, 其载流能力是常用铜丝的1200倍, 用它输送电能可以大大减少消耗;利用超导体可以形成强大的磁场, 可以制造超导磁体, 用于核磁共振人体成像, 用来制造粒子加速器等。如用于磁悬浮列车, 列车时速可达500千米, 利用超导体对温度非常敏感的性质可以制造灵敏的温度探测器。超导材料最诱人的应用是发电、输电和储能。
物理教学与信息技术整合可以弥补传统教学手段在教学中的不足, 一方面使一些难以在课堂上表现的物理现象和物理过程变得易于演示、清晰可见, 有利于突出物理概念和物理量的本质特征, 起到化难为易、化抽象为具体的重要作用, 可以缩短学生的认识过程;另一方面, 综合利用声、光、形、画等形式, 同时作用于学生的多种感官, 这既有利于表象的形成, 也有利于知识的获取和巩固, 它能够突破时间和空间的限制, 加大物理课堂教学密度, 提高课堂教学的有效性。由此可见, 信息技术的高速发展和广泛应用, 为我们物理教学改革创造了一个难得的机遇, 广大物理教师要顺应时代发展潮流, 把握机遇, 积极探索, 为实现物理教学与信息技术的完美整合而共同努力。
物理仿真技术 篇2
一、教学内容
本节内容属于章《力和机械》。本章内容有五节，可以分成两大部分：第一部分包括第一、第二、第三节，分别介绍了重力、弹力、摩擦力的基本知识及其应用；第二部分包括第四、第五两节，针对杠杆等简单机械。本节的知识点有两个：一是重力的概念，二是影响重力大小的因素；探究问题为：重力的大小跟什么因素有关系？
二、教学目标分析
1．知识与技能
（1）能用自己的话说出重力的定义，指明重力的施力物体，会画重力的图示。
（2）能够说出影响重力大小的因素。
（3）说出重力公式G=mg，能写出g的数值及物理意义，运用G=mg计算重力，运用G=mg求m。
2．过程与方法
（1）通过参加探索活动，学习拟订简单的科学探索计划，能收集实验信息。
（2）通过分析实验数据，学习信息处理的方法，有初步的信息处理能力和初步的分析概括能力。
3．情感态度与价值观
（1）通过观察和实验，树立用观察和实验的方法来研究物理问题的思想。
（2）通过实验探究，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学原理。
用信息技术激活物理课堂 篇3
关键词：物理教学；信息技术；高效课堂
一、利用多媒体视觉手段，激发学生学习兴趣
精彩的课堂引入不仅能很快集中学生的注意力，而且会激发学生逐步探索的积极性，激活学生学习思维和课堂氛围，优化教学过程，促进教学效果。计算机多媒体课件具有丰富的表现力，可以为学生提供丰富的感性材料，能创设情境，增加观察对象的可见度和清晰度，对学生进行全方位感官刺激，易于吸引学生的注意力，调动学生学习的积极性和探索欲望。所以，利用多媒体的手段引入新课，可以取得预想不到的效果。
如“科学探究：牛顿第一定律”的引入，可以先播放电影《甜蜜的事业》中的片段：剧中人物坐在行驶的拖拉机中，有说有笑……司机突然刹车，乘客连人带物一起从车厢的后面滚下来……教师可以问学生为什么会发生这种事故，学生回答：“惯性……”短短一两分钟，学生注意力十分集中，不仅激发了学生的学习兴趣，而且轻而易举地将学生的注意力引向课堂。在惯性的授课内容完成后，重放该片段，提醒学生注意观察：该片段是否违背了物理原理。学生再次观看后进行了激烈的争论……得出结论：该剧中人物倾倒的方向反了，紧急刹车时，由于惯性，人应向前滚，而不可能向后滚，违背了物理原理。这样不仅活跃了课堂的气氛，加深了学生对惯性的理解，同时也会从中得到一些启示。
二、利用多媒体技术模拟实验，增强实验的生动性与有效性
物理教学离不开课堂实验，但现实的物理实验存在一些问题，影响着物理教学质量。在信息技术手段多样化的今天，灵活运用多媒体，可以更加生动地呈现各类物理现象，使实验效果实现质的飞跃。
如，在“空气的‘力量”的教学中，我们很难再现马德堡半球实验，导致很多同学难以想象大气压究竟有多大？而有了多媒体技术手段后，我们就能将马德堡半球实验的故事通过屏幕展示向学生娓娓道来。当马德堡市长下令16匹马开始向相反方向拉两个半球时，学生的心都提了起来，两眼直盯着屏幕，尤其是当老师通过点击鼠标来控制马夫扬鞭策马时，学生更是感觉仿佛身临其境，课堂气氛达到了高潮。“大气压不但存在，而且很大”，得到了淋漓尽致的呈现，令每一个学生终生难忘。
三、利用多媒体技术进行练习、检测，省时又高效
新课程改革注重学生的全面发展与素质教育，注重学生自学能力的培养。掌握了各学科必备的基础知识后，只有通过各类试题反复训练，才能达到灵活运用、融会贯通的目的。否则，知识掌握得再扎实，也很难考出理想的成绩。因此，课堂的练习及考前的模拟测试是不可或缺的教学环节。
传统教学方法往往需要教师在黑板上进行板书，费时费力，而且板书的过程中学生容易分心，课堂效率低。现在好了，老师只需利用电脑，便可轻松自由地实现各章节的练习、达标检测，既省下了大量的时间，又大幅度提升了达标检测的质量。另外，一味机械地做题很容易让学生产生疲劳感，而有了信息技术的加入，我们可以在学生做对题目时加入一些声音、动画，适时对学生进行表扬、肯定，不但可以为枯燥的习题课注入一些生气，更能让学生体会到成功的快乐，找到继续解题的不竭动力。
四、利用多媒体技术进行课中放松，提高学生的听课效率
如何提高学习效率呢？最重要的一条就是劳逸结合。学习效率的提高最需要的是清醒敏捷的头脑，所以适当的休息、娱乐不仅是有好处的，更是十分必要的，是提高各项学习效率的基础。人的注意力不可能长时间地保持固定的状态，中学生的持续注意力一般在20分钟左右。根据注意力的这一特点，我们可以在授课的过程中，如讲授15分钟新课后，利用多媒体技术播放音乐或短时间的搞笑视频以调节课堂气氛。这样既可避免学生出现听课疲劳状况，同时又可激发学生的学习热情，调动学生学习的积极性，使物理学习变成一件愉快的事。
参考文献：
[1]赵丽华.初中物理传统教学与多媒体教学的整合[J].中国校外教育，2012（10）.
[2]魏婷婷.活用信息技术辅助教学 成就高效精彩的课堂[J].高中生学习：师者，2014（5）.
[3]袁廷立.浅谈物理课堂引入新课的方法.软件：教育现代化，2014（3）.
现代物理农业技术(二) 篇4
国外研究表明, 对作物生长起重要作用的酶是一种半导体, 在外加磁场的作用下, 酶的表面形成了一个势能, 进而改变了酶的功能和活力, 促进植物根系生长和吸收。国内有关研究起步较晚, 较有代表性的解释是中科院物理所提出的三项理论。其一是金属磁化离子的作用。农作物体内多含有金属元素或离子十余种, 其中有八种是过渡金属磁性离子, 它们多是在各种酶中起重要作用的成分。因此磁场力作用可以促进功能酶的活动, 促进植株生长发育, 提高产量。其二是磁场与生物等离子体的相互作用。生物体内存在着准粒子和它们的相互作用, 在磁场的作用下, 一些有重要生物意义的离子性能发生改变, 产生生物效应。其三是生物磁场相干效应理论。外磁场与生物本身磁场相互作用, 使生物体内磁能等参数发生变化。
农作物种子在播种前用磁场直接进行磁化处理, 通过物理作用, 激发了种子酶的活力, 改善种子素质, 幼苗素质, 使根系发达、活力增强, 增强抗病虫害能力, 改善作物的新陈代谢功能, 提高吸收水、肥的能力, 使其稳健生长, 以达到作物增产的目的。试验证明经过磁场处理后的小麦增产幅度达8.1%, 玉米的增产幅度达11.8%, 蔬菜增产10%以上。
等离子体种子处理技术
现代物理农业工程技术是将当代高新的物理技术和农业生产相结合的产物。它将电、磁、声、光、热、核等物理学原理通过一定的装备应用在农业生产中, 用特定的物理方法处理农作物或改善作物生长环境, 实现农业生产环境防控和节本增效的有机结合, 达到增产、优质、抗病和高效的目的。
对于植物来说, 种子是植物生长的基础, 种子的优劣直接关系到植物的以后的生长。等离子体处理是物理农业技术常用的种子处理方法之一。
等离子体种子处理技术的发明是受到航天育种的启示而产生的。种子在太空中受高真空、微重力和宇宙射线的影响发生了变异, 经过选育而成为新的品种。太空的三个因素中, 主要是宇宙射线对种子的影响, 而宇宙射线主要来自太阳这个巨大的等离子体。航天育种试验告诉人们, 等离子体发出的物理能量可以改变种子内部机理, 也可以使农作物增产。等离子体种子处理机就是根据这一物理原理研制而成的。
等离子体种子处理机在耀室中安装了等离子体发生器, 通电后等离子体发生器产生等离子体, 激发种子内部各种物质的活性, 同时产生的能量击开空气中的氧气产生臭氧, 杀死种子表面的细菌。由于等离子体发出的能量较低, 作用时间很短, 种子没有发生变异, 农作物没有性状变化。作物种子受等离子体和交变电感的作用, 活力得到提高, 离子交换能力增强, 酶的转化加快, 可溶性糖和可溶性蛋白增强, 从而使作物从种子萌发到成熟结果整个生命周期具有综合优势, 增加产量, 改善品质。
等离子体种子处理技术要在农作物播种前5～12天对种子进行处理, 经过处理后的种子活力得到提升, 它不仅能使活力降低的种子提高活力, 就是原本活力并没有降低的种子也可以得到提高。经过处理的种子更加健壮, 提高种子的整体品质, 种子个体之间的差异缩小, 特别是幼苗的整齐度明显提高。
温室空间电场防病促生技术
近年来, 随着反季节蔬菜、花卉等作物的市场需求不断增加, 受效益驱动和国家政策的引导, 我国设施农业发展迅速, 温室建造面积也在不断扩大。但是由于温室内部常处于高温、高湿的状态, 因而雾汽、粉尘非常严重, 这样不仅严重影响温室采光, 不利于温室作物生长, 而且还极易导致气传病害的发生。
为了有效解决这一温室难题, 科技人员发明了温室空间电场防病促生技术, 它是通过在温室中架设可使气体电离的空间直流电场, 因而会产生大量的阴阳带电离子。在电场力的作用下, 雾汽、粉尘等悬浮物被带电离子立刻荷电而做定向脱除运动, 并迅速吸附于地面、墙壁、作物表面等, 同时附着在雾汽、粉尘上的大部分病原微生物也会在高能带电粒子、臭氧的双重作用下在做定向脱除运动的过程中被杀死、灭活。从而有效抑制雾汽的升腾和粉尘的飞扬, 隔绝了气传病害的气流传播渠道, 能够使生产环境持续保持少菌少毒状态。另外, 在电场力的作用下, 土壤—植株的生活体系中会形成微弱的直流电流, 该电流与空间电场、臭氧、高能带电粒子一同作用, 防治了土传病害。
温室空间电场防病促生技术对温室作物的生长有很好的促进作用。这是因为, 受空间电场的作用, 一方面植物对CO2的吸收加速, 有益于植物体内糖类、蛋白质等干物质的合成;另一方面植物的光补偿点降低, 即在弱光环境中仍有较强的光合强度, 延长了光合作用时间, 所以在实际应用中, 通常要在温室中增施CO2来满足了植物在空间电场环境中对CO2的旺盛需求。不仅如此, 在空间电场作用下, 植株体内Ca2+离子浓度的变化随电场强度的变化而变化, 它的变化调节着植物多种生理活动过程, 也促进了植物在低地温环境中对肥料的吸收, 增强了植物对恶劣气候的抵御能力。
物理学科教育技术论文 篇5
一、精心备资源：搜集和整合多媒体资源，创设学习情境
1.导课多媒体资源选取：有利于创设问题情境，激发学生质疑
根据物理学科特点，物理知识源于生活，而又运用服务于生产生活。而物理学科新课程理念着重培养学生的探究精神，是从质疑起始的。所以在导课中可以运用图片、动画、音乐与视频等形式，创设问题情境。从相关知识的生活现象、物理故事、物理实验等入手搜集选取材料，激发学生质疑。例如：《声音的特性》一课可以搜集《春江花月夜》纯音频作为导课素材，在《流体压强与流速的关系》这一课中，可以搜集有关龙卷风的视频作为导课素材等。
2.自学合作释疑环节多媒体资源选取：有利于学生完成教师预设的自学指导问题，帮助学生释疑
在“四环节循环”教学模式中，合作释疑环节由教师针对本节教学目标预设每循环学习指导问题，编制学案;学生根据课本文本素材、实验、多媒体等学习资源自主、合作解决问题。因此本环节的多媒体的资源选取应是针对问题的文本、图片、视频等学习资源，并且是课本文本学习资源、演示实验或分组实验学习资源的补充，不能以现代教育技术的仿真实验代替教师的演示实验及学生的实际操作，应有利于突破重难点。如在《变阻器》一课可以搜集变阻器的构造和动态连接的动画资源等。3.展示评价环节的多媒体资源选取：有利于教师对知识点汇总的展示。学生对合作释疑环节的问题处理结果的展示，教师在评价环节应做精当的点评并对该环节的知识点进行汇总。此时资源的选取根据需要针对知识点内容，可以是文本、知识脉络图等。
二、定位在“辅助”：现代教育技术在物理“四环节循环”课堂的立足点是“辅助”，教师运用时应该适时适度
教学目标是教学活动的出发点和最终归宿，所以选取多媒体素材的整合应以“辅助”教学为立足点。调研发现，部分物理教师制作的多媒体课件只是在形式上符合“四环节循环教学模式”，课件结构非常完整，操作性强，但教师使用后教学效果不好。原因是教师在课堂中没有充分发挥主导作用，过于依赖现代教育技术，不能展现教师的.主观能动课堂设计，“隶属”于课件，课件的“辅助”变成“统领”，自始至终处于被动状态，这就谈不上以学生为主体进行教学。如把四个环节内容制作进课件，按顺序演示，教学中并没引导学生进行四个环节的学习活动;又如自学质疑环节不能充分运用现代教育技术资源创造问题环境;还有把自学指导的学案内容放入课件，分页播放时一带而过，学生无法记录自学需要解决的问题等。多媒体课件的结构可以做得比较松散，只提供导课资源、学习资源、知识点展示或课堂训练题，创设学习情境。内容比较多的自学指导的学案可以选取纸质媒介，如课堂练习册、印制学案等，不应制作入课件，因为不方便学生记录。课件内在的结构联系并不重要，这样的课件可能看起来没有成型，但教学是动态的过程，教学效果的好坏是以能否有效达到时教学目标为尺度衡量的，在使用时，把握住“度”，要给学生看、听、想、做留足发挥的空间，充分突出学生的主体地位，最终实现多媒体技术与物理教学的有效整合。
三、综合运用现代教育技术手段，打造四环节循环教学高效物理课堂
在现代教育技术手段中，除了应用多媒体课件外，还可以运用实物展台辅助教学。例如:
(1)不方便观察现象的演示实验，老师可以在展台上进行实验;
物理仿真技术 篇6
编者按：学术界普遍认为科学的研究方法分为理论推演、实验研究和科学计算，而科学计算则是电子计算机发展起来以后新产生的一种独特的科学研究方法，这种方法随着人类研究领域的深入正变得日益重要。用Scratch进行物理实验仿真，并不是要替代真实的实验，确切地说，是一个建模的过程，将实验研究和理论推演的结论内化之后，应用到模型建构的过程中，是一种很有意义的STEM教育的实践方式。
Scratch在学科融合中的应用可以从测量、记录、控制、仿真四个方面进行尝试：①测量就是通过传感器来获得需要的数值，如我们通过温度传感器测量获取所需要的温度数值。②记录就是用电脑程序代替人工记录数据，通过程序的方式记录可以把人解脱出来，并且更容易对数据进行分析，如我们会把数据导入学习过的电子表格，对数据进行分析。③控制简单地说就是通过程序做出适当的反应，如在太阳底下如果感觉到热了，我们会走到阴凉的地方，“走”就是人脑对“腿”做出的控制。④仿真就是模仿真实世界，如可以根据光的放射定律模仿平面镜、凸透镜成像，让学生理解成像规律；可以把重力加速度加入到游戏中去，让角色的落地更接近于真实；还可以用程序的方式模拟分子运动……本文从仿真的角度做了一些案例尝试。
● 用Scratch仿真平面镜成像
这个仿真程序可以让学生理解平面镜的特点和规律，为进一步完成凸透镜成像的仿真打好基础，如图1为平面镜成像的程序界面。
程序设计的过程中光线会随着操作者的控制随时变化，如移动物体远近、大小时光线会随时变化，所以这里的黄色光线及物体用画笔完成。我们先自定义一个画线的模块（如图2）。
我们只要提供两组坐标，然后调用这个程序就能完成中间的线。而对两组坐标我们可以在程序中设计一些特殊的点作为角色，如物体就是用底部A点和顶部箭头决定的。在Scratch程序中的这种画图方式可以解决动态变化的问题，如果你把这个例子中的“物”画成一个固定角色，后期的调整物体大小和位置就很难实现。
平面镜成像的规律是“像和物大小相等，像和物离平面镜距离相等，像和物连线于镜面垂直”，如何在程序中体现这一点呢？这里也需要设计一个模块体现平面镜成像规律脚本（如图3）。
在这个基础上，我们可以设计凸透镜成像的程序，主要也是在光线和成像规律上。下页图4为凸透镜成像界面。
通过Scratch设计的这种程序具有开放性，是学生可以参与的仿真实验程序。在设计的过程中，学生要理解相应的物理规律，如果是教师设计完成的，学生则可在使用过程中加入一些游戏元素。
● 用Scratch仿真分子运动
分子运动这种微观现象，如何能直观地让学生体验到？除了用传统多媒体的方式，也可以用Scratch程序做一些模拟。我们这里用Scratch的一个扩展版本BYOB完成了这个例子，之所以选择用BYOB是因为它有一个非常不错的拓展功能“锚点”。锚点的主要作用就是把一个角色“附着”到另一个角色上，并且两个角色可以独立编辑脚本。图5为BYOB界面，在图中的例子中，“孙悟空”和“金箍棒”是两个不同的角色，可以分别编辑脚本。我们可以用鼠标“拖拽”金箍棒到舞台上的孙悟空处，这时候角色“金箍棒”右上角就多了一个锚点标志，说明金箍棒已附着到了孙悟空上，孙悟空就可以边运动边玩他的金箍棒了。
分子热运动就是利用这个锚点功能来实现的，图6是用BYOB的升级版本Snap完成的分子热运动的例子。Snap是一个网页编辑的图形化编程软件，所以可用浏览器打开。在这个例子中，我们设计了一个“小立方体”角色，然后建立9个分子小球角色，让这9个分子附着到小立方体上，当小立方体运动时，小分子会随之运动。我们构造好了这样一个神奇的小立方体，便可以在物理学习中加以应用了。
小立方体可以在后期的热学中得到应用，作为分子热运动的例子，在这里我们把9个小分子的运动脚本设计为图7。我们只要给变量a赋一个初始值，小分子就会在-a～a之间选择一个随机数，小分子的X、Y坐标会在原来坐标基础上有轻微变化，仿真出分子热运动的物理现象。如果把这个a值与外接的温度传感器关联，当温度升高时a值增加，分子热运动会加剧。
● 用Scratch仿真小球的自由落体运动
自由落体运动是匀加速运动的一个典型实例，对学生来说彻底理解自由落体运动后，很多运动的问题就都能解决了。如果用Scratch来模拟体验这个过程，并实时反映出速度、距离、时间的变化，学生将会非常直观地了解和感受到自由落体，比看公式（）算数字要好得多。图8为小球的自由落体脚本。
添加一个对象“sprite1”的小球，将该对象的位置定位在（0，170）的坐标上，设置一个变量“y”记录当前所处的位置，“计时器”表示小球下落的时间，小球设置的初始高度为170，在Scratch中表示为170像素，重力加速度为9.8米每秒，放到Scratch中表示为9.8像素每秒。那么小球下落的距离就是（），即。然后用最初的位置高度170减去这个下落的距离，就能得出当前小球的y坐标。如图9所示，坐标有正负170，因此小球相当于从340米的高空做自由落体运动。
通过这种仿真程序的设计，我们还可以给物体一个质量、弹性系数来研究小球的反弹，给小球一个初速度来研究小球的运动情况，这种仿真如果用到动画设计中，会使得角色更逼真。
● 小结
物理仿真技术 篇7
1.1 理论教学和实验教学的内容在时间上不同步。
大多数学生反映在做实验预习报告时有力不从心之感, 主要表现在对实验设计思想的理解不足, 对实验数据的物理意义不清, 导致对实验数据建立分析模型存在困难, 缺乏对实验过程的反思, 长久以往, 必然导致学生学习兴趣的降低。
1.2 实验预习是整个学习过程的起点, 但它也是实验教学的瓶颈。
学生做预习报告时, 往往面对的是条条框框的书本, 枯燥的文字描述导致学生产生畏难情绪。多数学生在做预习报告时, 长篇累续地抄袭实验教学指导书上的文字, 对实验原理、设备、过程没有用心去阅读和体会, 这种缺乏主动感性认识的应付性劳动, 严重束缚了学生的思维空间。
1.3 现有的实验种类和规模与学生规模的扩大和课程要求的升
级难以同步, 现场指导教师资源缺乏, 不利于大学物理实验课程个别化教学特性的要求, 往往使实验教学流于形式。
2 未来大学物理实验教学的发展趋势
大学物理实验教学的主要目的是通过实验使学生对于物理学有更深刻的认识以及培养他们从事实验物理学研究的能力和所需的科学素质。单一传统的实物实验教学已无法满足人才培养的需求, 我们需要打破模式型的实验教学, 让学生有更多的思考空间, 同时我们也要提供给学生一定的知识基础, 和实践条件。那么仿真实验与实物实验相结合的实验教学模式, 是实验教学的改革趋势。
物理仿真实验即通过计算机及相关软件来模拟 (仿真) 物理实验环境。仿真实验系统能营造一个虚拟的实验环境, 可以真地模拟出学生进行实验操作的整个过程, 可以实时显示测量结果, 提供多种实验方法, 可以实现更灵活的操作。物理仿真实验在对实验现象模拟的直观性、全面性, 操作的直接性、简易性、形象性, 实验中各种难点及问题的预设置, 实验步骤的容错性及综合纠错提示等各方面的开发都做到了系统完善。并在实验原理及实验步骤的动态演示, 实验参数的可设计性, 教与学的交互性, 练习及实验总结的等方面都有着一般课堂讲解难以达到的效果。
3 物理仿真实验教学应用现状
物理实验仿真软件应用最多的是中国科技大学研制的大学物理仿真软件系列, 该软件相对比较完善, 模拟环境较贴近实物实验, 仪器实现了模块化, 具有实验教学解剖过程以及误差模拟功能等。大部分高校主要把其用于辅助教学, 即作为实物实验前预习的工具, 或是教师讲解实验时的课件。南京邮电大学葛智勇, 毛巍威两位教师在《仿真技术在大学物理实验教学中的应用》一文中提到, 他们开发的FLASH软件制作的仿真实验软件可以提供学生预习和教师教学之用。渤海大学董海宽, 费英两位教师在《大学物理仿真实验教学探讨》一文中提到实物实验要结合仿真实验教学, 学生通过仿真软件来预习实验, 对实物实验教学有着事半功倍的效果。当然还有个别学校把仿真实验教学作为了一门课程, 并取得了较好的教学效果。泰山医学院张东升在《应用“大学物理仿真实验”系统创新物理实验教学模式》文中提到仿真实验已作为一门课程在一、二年级1000学生中进行了教学, 并取得了一定的教学效果。
4 物理仿真实验是否可以与实物实验并行
我们知道大学物理实验课时在不断的压缩, 那就意味着老师讲学生做的传统实验教学只能使学生接触到有限的几个实验;另外加上仪器设备投入限制, 学生无法一人一机操作, 使一些自控能力较差的学生鱼目混珠。要解决这些问题, 物理仿真实验给我们带来了教学改革的阳光, 然而物理仿真实验能否与实物实验并进, 成为一门课程呢?
物理仿真实验也有一些弊端, 虽然物理仿真实验操作简单, 但终是虚拟的环境, 印象不深刻, 另外实验的结果也是人为设定的, 无法给学生留下思考的空间。但是对于一些基础性、验证性的实验, 主要是要学生熟悉实验仪器, 了解实验过程, 而不需要学生设计, 其实验结果也是一定的, 同时, 这些实验一般是在前期开设, 也就是学生在大学刚接触实验时, 是从这些实验开始的。由于地区教学差异, 一些学生在中学很少接触实验, 进入大学刚接触实验时, 头脑中没有一定的概念, 不明白实验课程到底要做些什么, 实验仪器应如何操作, 往往忙的焦头烂额, 结果收获不多, 可能还会损坏仪器, 而实验教师面对的是几十个学生, 无法做到一一指点。面对这样的教学现状, 我们要解决的是让学生明确实验学习要做到哪几步, 一些基本的实验设备应如何操作。而层次差异以及时间有限, 我们无法一步一步带领学生进行, 我们要留给学生足够独立的学习空间, 同时为了杜绝鱼目混珠的现象, 最理想的是学生一人一机。那么前期的实验教学可以采用物理仿真实验, 物理仿真实验软件设置了一个虚拟的实验环境, 有一套规范的系统, 学生可按其步骤一步一步的做下去, 这样即让学生明白了如何进行实验, 包括预习、实验操作、数据记录、数据处理以及实验报告形成, 同时也让学生在不破坏仪器的情况下熟悉了实验仪器, 另外软件安装成本较低, 可以满足学生一人一机。因此, 物理仿真实验可以作为一门课程开展教学, 但前提是作为实物实验的先修课程, 让学生漫漫熟悉实验课程教学, 为后期实物实验教学做准备。在后期的实物实验教学, 教师不必再详细的讲解整个实验的规范, 只要从旁指导就可以了, 从而节省了师资力量, 为培养学生独立思考能力和动手能力做准备。
5 物理仿真实验在我校的应用
宁波大红鹰学院是一所应用性本科院校, 现有2届本科生, 在09级本科生中开设了仿真实验课程, 采用的是科技大学物理仿真软件, 开设的实验项目是基础性实验。就课程教学情况对学生进行了访谈, 主要总结如下。
物理仿真软件依托计算机, 只要有计算机, 学生可以随时随地进行实验操作, 为学生对实验的预习和复习带来了方便, 同时也不再怕课前虽努力复习原理, 然在操作时还是困难重重, 理论与时间衔接有差距。物理仿真软件对实验的步骤有提示, 对刚接触大学物理实验的学生来说, 可以自己研究学习, 不再做无头苍蝇, 同时可以写出系统、完整的实验报告, 这这点上, 我校学生体现比较明显。
当然, 它的不足之处也有体现。例如仪器的调节, 我们只能通过鼠标点击来进行, 缺乏真实感。另外同一个实验的实验结果是相同的, 容易使学生抄袭数据。
这些问题, 笔者认为可通过对仿真软件的再研究来进行改善, 毕竟计算机模拟仿真技术的发展从二战期间冯·诺依曼和乌拉姆模拟裂变物质中子随机扩散, 从事与原子弹研制有关的探索;到战后美国麻省理工学院利用其研制的电子数字计算机Whirlwind模拟飞行器, 解决导弹轨迹的优化。这些实例不难看出计算机模拟仿真技术的发展将成为人类研究、学习的重要手段, 而物理仿真也既是计算机模拟仿真技术的一个分支, 它将是物理实验教学中必不可少的一部分。
参考文献
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[4]赵英, 陈小林, 何仁生.大学物理仿真实验教学刍议.大学教育科学, 2004 (4) .
物理仿真技术 篇8
建设一套与实际相结合的变电站仿真系统可以实现各级检修及运行人员的离线技能培训, 通过仿真模拟变电站的真实运行工况及各类型故障, 提高相关人员的技能水平。本文主要介绍贵阳供电局与北京科东电力控制系统有限责任公司合作开发的多级联合仿真培训系统TS2000的总体结构, 阐述了该系统若干关键技术的实现以及现场应用效果。
1 系统结构
变电站数字物理混合仿真培训系统的总体结构如图1所示。其中数字仿真系统实现变电站及相关局部电网的实时仿真数据量的模拟。原有的变电站测控系统实现对全站工况的的监控与报警。数字仿真系统产生的数字信号通过高速总线发送给接口及模拟部分。从而实现与真实变电站一致的培训环境。
数字仿真系统基本功能简介如下:
(1) 实时电网及全电网仿真服务器。实时电网服务器负责运行教学变电站相关的电磁暂态仿真程序, 由双CPU构成, 一个CPU用于仿真计算, 另一个运行通信及协调软件, 为信号输入输出接口提供准确、可靠的数字信号源。
(2) 调度员学员台。该子系统为学员提供真实的控制中心环境和SCADA软件功能。实时电网仿真程序模拟前置机向SCADA系统发送仿真电网的遥信遥测数据。调度员学员台可仿真数据采集和更新、派生数据计算和数据处理、越限和变位监视、拓扑着色、报警处理和人机界面等SCADA软件功能。
2 关键技术及其实现
数字物理混合仿真接口技术
数字物理混合仿真接口保证了实时地将数字量转换为模拟量。
系统采用PCI总线技术将各功能模块紧密集成。数字模拟转换器精度为16位, 具有多路同步D/A转换输出的能力。实时操作系统通过软件信号驱动数字模拟转换器、开关量输入输出器, 电网实时仿真数字信号经数模转换、电流和电压功率放大器处理后转换为足以驱动变电站实际二次设备的电流、电压模拟量。
实际设备的位置辅助触点连接至开关量输入器, 当位置发生变化时, 辅助触点的电位发生变化, 开关量输入器根据采集端子的电位可以判断出状态变化并将其转换为0或1的数字量。同时, 中断服务例程定时通过PCI总线读取开关数字量, 从而实现开关或刀闸状态的采集。
3 小河教学基地实施方案
在原有的小河教学变电站二次回路中, 接入仿真系统, 模拟现场CT、PT二次侧电压电流, 采集相关开关量状态, 将变电站二次设备驱动起来。其他一、二次设备均采用原有综合自动化设备不做改动。
3.1 硬件系统配置
3.1.1 仿真服务器为了满足系统性能要求, 实时仿真计算机的具体配置为
CPU:2颗2.13GHz Intel Xeon四核4MB Cache, 4GB内存, 146GB SAS硬盘, 15K RPM, 网络适配器:100/1000MB Adapter 2块
3.1.2教员机
教员机主要用于教案编制、运行方式的整定、一二次故障设置、系统维护管理、数据组织和对学员的监管等功能。采用DELL OPTILEX 960MT, 具体配置为:
英特尔 (R) 酷睿 (TM) 4核处理器Q94002.9GHZ, 2G内存, 250GB硬盘, PCI 1000M网卡, 显卡:ATI Radeon HD 4870 512M独立显卡, 键盘、鼠标、电源线, 19寸宽屏液晶显示器, 操作系统软件为windows XP professional edition操作系统。
3.1.3 信号输入输出接口装置
信号输入输出接口装置是I/O信号扩展转换箱, 高速、高精度同步输出数字模拟转换器, 高速通信及开关量输入输出系统, 电流、电压功率放大器构成。
3.2 软件配置
操作平台采用Linux实时操作系统, 应用软件根据小河教学变实现功能的情况配备:仿真软件支撑平台软件, 交互式、全过程电磁暂态仿真软件, I/O接口软件。
4 现场应用情况
110 k V小河教学变采用数字物理混合技术进行仿真, 其主接线如图2所示, 小河教学变及相关电网一次设备仿真采用数字仿真进行模拟, 通过信号输入输出接口装置驱动小河教学变的二次设备。图3是母线发生CA相永久接地故障的仿真结果, 其中从图3可以看出:在t=100ms时发生设定的故障, 110k V#1母线的C和A相电压降低为0, 110k V#1进线中A和C相由额定电流增大至1.63k A (有效值) , 在t=200ms时, 110k V#1进线的母线侧开关三相跳闸后切断故障电流, 110k V#1进线电流和110k V#1母线电压均降低为0。表明该培训仿真系统可以达到严格的实时性要求。
5 结论
本文介绍数字物理混合仿真技术在小河教学变电站的运用。解决了目前现有仿真系统与实际脱离、培训效果不佳的缺点, 成功实现了变电站综合自动化系统与仿真系统的联合一体化仿真。从而使的培训人员, 在一个真实的环境中得到锻炼, 提高自身的技能水平。
参考文献
[1]王邦志, 林昌年, 蒲天骄等.变电站集中监控仿真培训系统的设计与实现[J].电网技术, 2004, 28 (15) :21-24.
物理仿真技术 篇9
仿真物理实验就是利用计算机及多媒体技术仿真或虚构实验设备, 供学生通过电脑观察、操纵、建构物理对象, 为学生预习, 做实验提供帮助。它不仅可以解决高校基础实验室设备仪器不足、师资短缺、工作量大的问题, 还可以解决实践教学学生课前预习难等一系列实践教学难题。
2 选用Java技术的优点
物理实验的仿真不是传统意义上的把实验项目制作成图文并貌的试验介绍, 而是学生可以在电脑上进行交互式操作, 实现了真正意义上的试验仿真。
根据一些资料和技术的分析我们认为, 采用Java比较理想。因为Java语言是强类型语言, 它的JSP和APPLET分别可以对数据、图象进行有效地处理, 从而解决FLASH和ASP无法解决的问题;再次, 还因为Java语言有很强的网络功能, 尤其是Applet专用于嵌入WEB网页, 并可产生特殊的页面效果。由于Java Applet具有基本的绘画功能、动态页面效果、动画和声音的播放、交互功能的实现、窗口开发环境、网络交流能力的实现等特点, 所以物理仿真实验要求有大量的图象处理及操作的交互, 并能够在线访问, 这无疑应选Java。因此声速测量将主要采用Java Applet进行设计。Java语言属于强类型语言, 能够对数据进行精确处理, 可以进行浮点运算和字符串的各种处理, 完全能满足物理实验的需求。
3 实现举例
3.1 仪器的操作设计
在本段过程中, 主要完成的任务是初始化仪器的参数, 并对仪器的电源、数据线进行连接。其中, 初始化仪器的参数包括仪器的显示位置和各个图片的预载显示, 如图1所示。
通过点击各线路连接点以完成线路的连接。首先点击信号发生器的电源接点;再点击声速测量仪的一端, 由程序自动生成一幅电源线的图片;连接信号发生器和声速测量仪, 再点击示波器和声速测量仪的另一端, 生成另一幅图片。最终连接3个仪器。
部分代码如下:
3.2 信号发生器的调节
首先要打开电源, 接下来按下正弦波波形, 按下300K频率范围选择开关, 调节频率至40KHZ, 调节电压10V。仪器如图2所示。当用户双击右键打开函数信号发生器时, 导航箭头指向电源按钮, 用户点击电源开关, 函数信号发生器上显示数字、频率和电压;下一步, 箭头指向正弦波按钮, 用户点击按钮, 接下来箭头指向频率范围按钮300KHZ, 按下按钮;下一步, 调节频率, 频率默认39.0, 本实验所需的频率为40.0左右, 要求调至40.0KHZ, 最终调节电压至10V。信号发生器的调节结束。
3.3 示波器的调节
对于示波器, 主要有对波形的振幅调节、波形左右调节和上下调节 (注:由于本校实验室对其它功能的调节不做要求, 故在本设计中不对其它功能操作响应) 。在示波器图片上双击右键放大示波器进行调节, 如图3所示。
对示波器进行振幅、水平和垂直调节属于自主调节, 对于本实验不属于必须过程, 所以实验中不进行严格的过程控制。对TIME/DIV旋钮顺、逆时针调节, 可以使振幅改变并显示在示波器的屏幕上。水平调节和垂直调节同样是将波形图在屏幕上改变位置, 通常情况可以使用默认值。
3.4 声速测量仪的调节
对于声速测量仪, 主要是通过旋转鼓轮查看示波器显示屏上的波形图象, 当振幅达到最大时记录游标和鼓轮的刻度, 如此重复十次。对于鼓轮, 也就是实验中最重要的一部分, 因为最终数据要从此得出。鼓论必须有高清晰度和高精确度, 它的动作必须和游标、示波器图象一致。用户点击鼓轮使鼓轮旋转, 或通过键盘的方向键调节鼓轮, 观察示波器图象中正弦波达到波峰时游标和鼓轮的刻度, 并连续记录十组数据。每两个波峰之间为半个波长, 通过公式可以得出声速。
4 结束语
通过以上论述和声速测定仿真实验的实例操作可以看出, 运用Java技术实现大学物理实验的仿真效果非常好。作为实验辅助教学手段, 它不仅可以弥补实验仪器和元器件缺乏带来的不足, 而且排除了原材料消耗和仪器损坏等因素。把现代计算机技术运用到教学中, 对进一步培养学生综合的自学、实践和创新能力具有重要意义。
摘要：提出并实现的仿真实验是指依托计算机平台, 应用Java技术实现的物理仿真实验。仿真实验是对传统实验教学的强化和延伸, 是实验教学改革的重要方向。它拓展了实验教学的时间和空间, 解决了设备、师资不足的矛盾, 打破了教师传统的示范演示, 激发了学生学习的主动性, 促进了教学效率和质量的提高。
关键词：Java技术,仿真实验,教学改革
参考文献
[1]申蔚, 夏立文.虚拟现实技术[M].北京:北京希望电子出版社, 2002.
[2]印旻.Java语言与面向对象程序设计[M].北京:清华大学出版社, 2000.
利用信息技术构建高效物理课堂 篇10
●●促进教学模式的改革, 拓展教学方法
信息技术与物理学科的整合, 就是通过将信息技术有效地融合于物理的教学过程来营造一种新型教学环境, 实现一种既能发挥教师主导作用又能充分体现学生主体地位的以“自主、探究、合作”为特征的教与学方式, 从而把学生的主动性、积极性、创造性较充分地发挥出来, 使传统的以教师为中心的课堂教学结构发生根本性变革, 从而使学生的创新精神与实践能力的培养真正落到实处。
将信息技术用于物理教学, 不仅能使教学手段变得更加丰富生动, 而且会带动物理教学组织形式、教学方法的多样化, 可以促进物理教学过程信息交流的多元化、认知方式的多元化, 最终实现物理教学目标的多元化。因此, 合理使用信息技术是很重要的。
●●提高教学的效率和教学效果
利用计算机多媒体技术来刺激学生和调动学生多种感觉, 将教学内容形象、直观、生动地展示在学生面前, 引起学生的注意力, 从而激励学生参与到教学过程中, 充分发挥学生学习的主体作用, 使学生仿佛身临其境, 在活泼、愉快的气氛中学习, 体会成功的快乐, 从而大大地增加了学习物理的兴趣与信心。学生在学习物理的过程中最大的障碍是对物理问题情境的建立和理解, 利用信息技术把物理学科中的各种现象利用声音、图像、数字电影等信息技术实现教学内容, 这样就丰富了问题情景, 加深了对问题、现象的认识。毫无疑问, 这丰富多彩的教学比传统的教学方法更能激发学生的情感、启迪思维。
●●有利于发挥演示实验的作用, 培养学生的能力
物理是一门以实验为基础的学科, 演示实验是中学物理教学的重要一环。客观原因又导致一些实验无法让学生亲身体验, 如α粒子散射实验、链式反应等实验。利用信息技术来虚拟这些实验, 学生通过对虚拟实验的直观感受和体会, 将会加深对知识的理解。
在物理实验中, 有的实验带有一定的破坏性, 如电学实验, 电流表的接线柱不能接反、电压表不能超过量程, 电池组不能短路等, 这些要求学生只能定性记住, 不允许学生自己验证, 而有些学生自主意识很强, 常常会进行一些“地下操作”, 最终损坏了仪器。对此我们可以利用信息技术, 让学生先进行虚拟实验室操作, 然后进行实际操作, 则可以解决上述问题。在虚拟实验室中, 学生自主探究、实验, 既可保护仪器又能培养学生的创新能力。
●●延伸课堂教学, 丰富学生的课余生活
在网络环境下, 教师应充分利用网络和网络课程资源, 以实用为原则, 对所需要的网络资源做到心中有数, 并有选择地下载, 为学生提供尽可能多的学习资源。在网络环境下, 教师通过创设情境、提供资源、个别指导、组织讨论, 既可以充分发挥学生探究的主动性、积极性, 又可以突破时空限制, 延伸课堂教学。
利用网络可以丰富学生的课业生活, 增强学生的多方信息, 扩大学生的视野, 培养学生的思维能力, 使学生的素质得到进一步的提高。
●●信息技术与物理课程整合的误区
1.要掌握好多媒体使用的量与度。教师在用多媒体课件进行教学时, 不能使课件内容设计过多, 导致信息量过大, 没有合适的视觉停留时间, 致使学生难以接受。必要时, 可以把某些画面重复“放映”, 便于教师主导作用的发挥。
2.在物理课堂中, 不要让课件替代实验, 因为物理是一门以实验为基础的学科, 能用实验器材完成的实验尽可能用实验来演示, 课件只能用来辅助实验, 以达到更好的效果。
3.画面和音乐使用不合理, 分散了学生的注意力。将多媒体课件引入课堂要掌握好时机, 课件与教师教学语言的衔接、媒体的切入方式都直接影响着教学的实际效果;有些课件则为了追求新颖, 制作一些与教学内容不相关的画面和音乐, 冲淡了教学主题, 影响了教学效果。
食用菌物理贮藏保鲜技术 篇11
关键词：食用菌；贮藏保鲜；物理；速冻；气调
中图分类号：S609+.3 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2016）09-0054-02
我国已知的食用菌有350多种。截至2014年，全国食用菌产量为1 164万t。然而，食用菌属于呼吸跃变型，采摘后仍然进行强烈的代谢活动和呼吸作用，影响食用价值和商品外观。食用菌保鲜是利用生物有机体对不良环境和微生物侵染具有抗性的原理，采用物理或化学的方法，使鲜菇的分解代谢处于最低程度，并在一定时期内保持其食用和商品价值。根据食用菌的相关特性，利用保鲜技术延长食用菌的保质期，对保障食用菌产业健康发展具有重要意义。
1 冷藏保鲜
温度是影响食用菌呼吸作用的最主要因素。冷藏保鲜主要采用低温方法抑制食用菌的呼吸代谢，减少呼吸热和酶化学反应，进而抑制微生物生长。在5～35 ℃的环境中，每上升10 ℃，食用菌的呼吸强度增大3倍，且环境温度升得更高。但冷藏温度也不宜过低，鲜食用菌较适宜的贮藏温度为0～4 ℃，且要求稳定。
在进冷库前，食用菌的温度应尽量接近冷库的贮藏温度。一方面可防止食用菌因骤然降温而结露，另一方面可降低制冷系统负荷，冷库温度不至于出现大波动。同时，冷藏前应进行预冷处理，其中真空冷却是常用方法之一。
研究表明，在0 ℃条件下，各种酶的活力也较低，随着温度的升高，酶活力逐渐增强。在20 ℃条件下贮藏4 d，酶活力增加10倍以上，一般以0～8 ℃为宜。冷藏保鲜法的低温是利用自然低温或降低环境温度，根据冷藏介质不同可分为低温冷藏和冰藏。此种方法在草菇的贮藏保鲜中已有广泛应用。草菇采收后，菌伞会继续伸张，在运往市场或加工厂途中，当温度高于32 ℃时，若运输时间超过3 h，开伞率在20%以上；超过6 h，开伞率在40%以上。这种变化会降低原料利用率，造成很大的经济损失。以前认为低温贮藏不适用于草菇，但在生产实践中采用加冰冷藏保鲜法，可以解决新鲜草菇运输途中因开伞率过高而造成的商品价值降低。
2 速冻保鲜
速冻法是一种保鲜贮藏菌类的新技术，其通过快速降温使食用菌体水分迅速结晶，导致菌体温度急剧下降，从而达到延长保鲜贮藏期的目的。由于速冻能最大限度的保持天然食品原有的新鲜程度、色泽和营养成分，被公认是最佳的保鲜贮藏方法。草菇速冻保鲜法是将已挑选好的当天采摘新鲜草菇，加自来水或麦饭石水或不加水，放入冰箱保藏。此法适合小批量草菇保鲜。后对此法进行改良，将挑选好的草菇装入塑料袋内，每袋装5 kg，密封袋口，再在供保鲜用的容器内注入麦饭石水，然后将草菇袋浸入麦饭石水中（水要超过草菇袋面，以便隔绝空气，防止氧化变质），置20～22 ℃低温库保藏。此法可用于大批量草菇的长期贮藏。速冻保鲜草菇的贮藏期在70 d左右，口感和色泽都较好，氨基酸总量基本不变。
3 冷冻干燥保鲜
冷冻干燥是采用特定的控制条件，把物料所含的水分先冻结成冰，然后在低于三相点压力的情况下对物料加热，为其提供升华热量，使物料所含游离水由固相直接转为气相，再由解吸干燥除去部分结合水，从而达到低温脱水干燥的目的。香菇的冻干工艺流程主要有原料预处理、冻结、升华干燥、解吸干燥、出机、包装、入库。冻干过程中，冻结速度不同会产生不同温度的冰晶，直接影响升华干燥速度和风味物质保留，因此冻结速度既是关键步骤又是重要工艺参数。采用真空冷冻干燥技术加工食用菌，能保存食用菌的色、香、味、形及营养成份，复水还原效果极佳，产品含水量低（≤5%），加工过程无污染，且贮藏、运输和销售都很方便。但是冻干工艺的加工能耗较高。
4 辐射保鲜
辐射保鲜一般采用Co60为放射源的γ射线照射食用菌，多用于鲜菇。γ射线穿透力极强，当其穿透菇体时，机体细胞中的水分子及其它物质发生电离或处于激发态，直接或间接抑制核酸合成、钝化酶分子，引起胶体状态变化，从而减慢菇体生长开伞及其它代谢反应速度，抑制或杀死病原微生物，达到保鲜目的。
与低温保鲜比，辐射保鲜可以节省能源。辐射保鲜加工效率高，可以连续作业，适宜自动化生产，是一种具有广阔前景的保鲜方法。具体做法是将漂洗后的食用菌（如鲜菇）装于多孔聚乙烯塑料袋内，用Co60的γ射线照射，剂量20万～30万Gy，经照射的可食用菌水分蒸发少，失重率低，明显抑制褐变、开伞及菌柄伸长，并可改变菌盖表面色泽，抑制疣孢霉等杂菌生长。
5 气调保鲜
氧气促进鲜菇新陈代谢，而二氧化碳抑制鲜菇生理活动，故可通过调节气体浓度达到保鲜目的。菇类保鲜时，调节二氧化碳浓度可达到很好的保鲜效果，其浓度为5%可抑制开伞10～20 d。
目前使用较多的是MA（Modified Atmosphere）即薄膜包装保鲜技术。食用菌呼吸使袋内的氧气浓度下降，二氧化碳浓度上升，通过薄膜的透气性使氧气、二氧化碳达到适当比例，形成动态平衡。应用MA法保鲜时，应先了解香菇的最佳贮藏气体成分，并选择适当的包装薄膜，使物品处于最佳气体氛围。采用MA气调、且在采前12 h喷洒生长延缓剂矮壮素（CCC 2-氯乙基三甲基氯化铵），可使双孢菇的货架期从1 d延长至4～5 d。具體做法是：将漂洗分级后的鲜菇沥干水分，装入塑料袋，通过气调设备调整袋内气体组成，使氧气浓度降至2%，二氧化碳浓度保持10%左右。在这种情况下，食用菌的新陈代谢受到抑制，生长极为缓慢，开伞率低，菇体洁白。也可将食用菌贮存于有一定透气性的塑料袋内，利用其自身的呼吸作用来降低氧气浓度，提高二氧化碳浓度。这种方法简单易行，但效果不如前者。
6 薄膜包装保鲜
薄膜包装保鲜技术简称MA保鲜技术，其利用包装、覆被、薄膜内衬等方法，使鲜活农产品在改变了气体成分的小环境中贮藏，通过有机体的呼吸作用降低氧气和升高二氧化碳浓度，达到抑制呼吸、乙烯产生和病菌活动，延缓成熟和衰老的目的。
研究表明，适合MA气调保鲜的食用菌直径为3～4 cm；通过采后避免机械伤害和保鲜处理前切除菇柄下1/2等措施，可有效降低食用菌贮藏过程中的褐变；食用菌包装方式的较优组合为采用厚度0.05 mm的防雾聚乙烯（PE）薄膜包装，装菇时不超过总容积的80%，贮藏第3 d在单面用细针扎2个小孔，在3±1 ℃的保鲜时间可达9 d。
硅窗袋是利用镶嵌在塑料薄膜袋上的硅橡胶膜进行袋内外气体交换，由于硅橡胶膜具有较大的透气率及较大的CO2和O2透气比，因此比塑料薄膜更能准确控制袋内的气体比例，鲜菇的安全贮藏效果更好。
参考文献
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运用信息技术优化物理教学 篇12
一、信息技术：开阔学生视野的渠道
如今，互联网中的信息量非常大，简直就是一个资源库，可以说无所不包，应有尽有，我们需要了解什么，上网一查就行，所以教师只要让学生学会如何上网搜索，就能在互联网上获取很多急需的新知识，这大大拓宽了学生的视野，丰富了学生的知识。
例如初二《物理》教材第十章中《物体的浮和沉》一节中，如何让学生掌握应用物体浮沉条件及浮力在日常生活和工业生产中的应用呢？教师通过指导学生上网搜索，查询到许多有关浮力方面的知识，然后将学生搜索到的资料进行整合汇总。采取这样的办法，可以让学生充分认识到浮力在生活和生产中的广泛应用，而且也丰富了学生的课外知识，如学生很感兴趣的潜水艇的浮沉原理、气球怎样实现升和降、沉船是怎样被打捞上来的、孔明灯的制作原理等。所以首先应让学生设定上网的目标，指导学生如何上网，这样学生就能充分利用互联网来获取更多、更新、更有用的知识。
二、资源共享：教师电子备课素材的源泉
如今教室都安装了多媒体设备，教师的教学手法多样化，课堂效率相应得到提高。但同时，这也对教师的备课提出了更高的要求，几乎每所学校都要求教师实行无纸化备课，即电子备课。如想进行多媒体辅助教学，就必须做好电子备课这项工作。而要备好一节电子课是很不容易的，既要输入大量的文字，还要制作动画等，对于物理学科来说，还有许多公式、物理量和单位的特殊符号要输入，备好每一节课都要花费大量的时间，何况不是每位教师都能熟练掌握计算机技术，一些特殊的符号也很难马上找到。但运用互联网技术，借助他人成果，实现资源共享，即可大大节约个人的时间和精力，使电子备课变得轻松多了，即使不会制作动画，也可以先到网上去找，然后下载复制过来。还可以结合学生的实际情况加以修改补充，加入自己的想法和观点，这样就可以变成自己主创的课件了，从而大大提高教师的备课效率和质量。
三、网上资源：提高物理教学质量的法宝
传统的教学手段在正逐步退出历史舞台，学生对传统的“粉笔+黑板”的教学模式也感到枯燥厌烦。学生每天都要上很多节课，如果整天对着冰冷死板的书本，再看着教师传统陈旧的教学方法，还有什么兴趣可言呢？学生只能傻乎乎地坐着发呆，教学效果可想而知。把课本里死板抽象的东西变得生动、具体、形象，这在以前是很难做到的，但现在不同了，借助信息技术的优势，可以轻松地从互联网找到所需的教学资源，并可直接运用到教学实践中去。
例如初二《物理》课本第七章《从粒子到宇宙》的第二节《探索更小的微粒》中，讲到了物质的微粒结构，其中介绍了卢瑟福提出的原子结构的行星模型，说明原子是由原子核和绕原子核旋转的电子组成的。课本上的平面图是很死板的，那怎样解释更利于学生的理解呢？笔者从网上的资源库中搜索到这部分内容的教学动画，这些动画既形象又生动，极富活力，学生看后很容易就能明白：原子核在原子的中心位置且质量很大，就像太阳系中的太阳，而电子很小且离开原子核一定距离，但又绕原子核旋转，就像太阳系中的行星。这样的教学方式，极大地激发了学生的学习兴趣，也相应提高了教学质量。
四、共同任务：齐建教学资源库
在长期的教学实践中，每位教师都有自己的教学特色和思路，应该尽可能地发挥每位教师的优点和特长。在创建中，可以分配每位教师制作1～2个不同内容的精品课件，然后再以学科或学校为单位进行汇总，最后上传到网上，实现资源共享。经过持续不断地补充，教学资源库的内容就会变得越来越丰富，以后教师的备课就会变得越来越容易。
在资源库的建立过程中，有些问题难度较高、专业技术较强，不是每位教师都能做好。譬如教学用的模拟动画，就需组织专门人员进行开发制作，一般教师制作课件最好用PPT，这种软件简单易学，互动性强，容易操作。作为课件，不是所有内容都能用得上，而是需要经过筛选的，用PPT的好处就是能进行修改。
五、结束语