EWB软件在初中物理仿真实验教学中的应用

林艳钦

摘 要：仿真实验中电路的建立简单方便，虚拟仪表功能强大，相比在实验室中直接进行电路设计更经济和更节省时间。仿真实验可以对一些高压的电学实验和对电阻短路、开路等进行仿真，具备传统实验所无法比拟的优点。仿真实验不再局限于课堂上，学生还能在课余时间进行仿真实验，大大地调动了学生的学习积极性。

关键词：初中物理；仿真；实验教学

计算机仿真实验通过人机对话界面和仿真操作，可以从实验原理、仪器使用、实验过程及数据处理等方面模拟各种物理实验。学生在仿真实验中通过虚拟电路来模拟实际电路工作的过程，加深对电路工作原理的理解，增强了物理实验的能力。

传统实验中，教师在讲台上进行实验演示，学生可能因为距离远无法清晰观察到实验的一些细节，造成实验教学效果不佳。运用计算机仿真技术可以将实验的细节清晰地展现在每一个学生的面前，增强了实验教学的效果。此外，仿真实验的进行也不再局限于课堂上，学生还能在课余时间进行仿真实验，大大地调动了学生的学习积极性。

1 传统中学物理实验教学存在的问题

1.1 实验设备陈旧

农村学校实验室的设备陈旧，因无力购买新的实验仪器，很多老师一边做实验一边还要对实验仪器进行维护修理，影响了正常的实验教学。学生在实验的过程中，也因为仪器陈旧的问题，很多实验做得不顺利。例如，在做滑动变阻器的实验时，经常会因变阻器调节不当或是变阻器接触不良，观察不到明显的实验现象。

实验前老师详细讲解实验原理，示范实验的操作步骤，坐在实验室后面的学生往往难以清晰地看到老师的演示操作。一些高压的危险的电学实验和一些难于实现的电路如某个电阻短路、开路等在陈旧的实验设备条件下，教师根本无法在课堂上向学生进行演示。教师演示之后学生再对实验步骤进行简单的模仿，学生对实验过程缺少分析思考，实验效率不高，学习效果不理想。

1.2 实验过程缺乏探究性

有限的实验设备和课堂时间，使得教师大多采用简单的实验进行演示和教学，谈不上对物理实验进行真正意义上的探究，更遑论对学生的实验探究能力的培养。

1.3 实验存在的问题

因学校实验时间有限，初中生电学实验的时间无法充分保证，学生在实验过程中存在的主要问题有：电学仪器的使用不熟练，如电表正、负接线柱接错；不会使用滑动变阻器；不会连接实验电路；不能排除电路故障，如出现电路不通、小灯泡不亮等问题。

EWB仿真实验可以弥补学生在校实验时间不够的问题。安装了该软件后学生可以利用课余时间多次进行实验模拟操作，直至熟练掌握为止。

EWB是电子设计平台（Electronics Workbench）的英文简称。它是由加拿大一家图像处理公司在20世纪90年代推出的一个电路仿真软件。它不仅有丰富的元器件库和基础仪器仪表，还具有各种分析功能，因此被称为虚拟电子实验室。利用EWB软件可以模拟中学所有的电学实验。

2 仿真实验教学的优点

实验教学中引入EWB软件，具有以下优点。

2.1 电路连接简单方便 节省实验时间

EWB软件采用了下拉式菜单，常用的工具直接用图标工具栏进行显示，因此操作简单方便。常用的电子元器件存放在基本器件库中。例如，要使用一个电阻我们可以单击基本器件库打开基本器件库，单击选择电阻并拖至工作区即可。我们还可以对每一个元器件的预设参数值进行修改。若不满意元件在工作区中的位置方向，可以使用工具栏中的旋转，水平或垂直映射图标来调整元件的位置方向，使电路布局更美观。两个元件之间需要连线时可以移动鼠标到一个元件的一端，当出现了连接点时拖动鼠标移至另一元件的端点、当出现另一个连接点时松开鼠标即可自动连线。要实现一个元件和一条电线间的连接时也是一样，我们可以把鼠标移到元件的一端，当出现了连接点时拖动鼠标移至到要连接的线上，当产生连接點时再松开鼠标。若删除连线，则选中此线，并选择删除命令。仪器仪表的连接与电路连接方法一样。因此，比起实际电路的连接，EWB的电路连接要简便很多，从而节省了实验所需要的时间。

2.2 设计性实验更便捷

实验中学生会经常面临实验器材的选择和电路设计。在EWB中学生选错实验仪器或是电路设计出错不会造成电路烧毁等不可挽救的严重后果[1]。因此通过多次试错，学生可以在实验的基础上总结实验仪器的选择和设计电路的正确方法。因此，使用EWB 软件进行电路的设

计相比在实验室中直接进行电路设计更加经济和更能节省时间。

2.3 虚拟仪表使用更方便

EWB提供的虚拟仪表使用起来比实际仪表更方便。例如在EWB中示波器不仅可以同时输入两个信号，还能对信号的颜色进行设置，方便学生观察这两个信号。

3 计算机仿真是真实实验的有力辅助工具

3.1 仿真实验的作用

仿真实验中，学生通过对实验元件和仪器的自主选择，可以采用不同的电路来完成同一个实验。学生能够完全按照自己的实验设计思路进行实验，不再生搬硬套老师的实验步骤进行实验。仪器的调节和线路的连接尽管是用鼠标点击和拖动来完成的，但由于仿真模拟实验的真实感很强，通过仿真学生同样能够熟悉实验仪器的使用，熟练掌握实验内容和实验方法。

3.2 预习实验的作用

学生可以利用仿真模拟实验来进行预习，对实验建立起直观的感性认识。在课前事先掌握了一个实验的原理、实验的内容和实验的方法之后，学生在课堂上再进行常规实验的操作，能达到事半功倍的效果。

3.3 延伸课内实验内容的作用

课内实验的内容是依照全班大多数学生的水平来设定的，无法满足优秀学生更高的需求。有了仿真软件工具优秀学生可以自行设计实验。

4 结语

仿真实验中电路的建立简单方便，虚拟仪表功能强大，相比在实验室中直接进行电路设计更经济和更节省时间。仿真实验还可以对一些高压的电学实验和对电阻短路、开路等进行仿真，具备传统实验所无法比拟的优点。学生可以利用仿真模拟实验来进行预习；掌握实验仪器的使用和实验方法；优秀学生还可以自行设计感兴趣的实验。因此，仿真物理实验为广大物理教师所喜爱，具有非常广阔的发展前景。

参考文献：

[1]张秀敏.仿真实验室在初中物理虚拟实验中的应用[J].中国教育技术装备，2015（11）.