MATLAB在高校物理实验教学实践中的运用分析

马磊

【摘要】物理学以实验为基础，发现任何物理概念、定律，都需要通过实验进行验证。物理学的突破也需要利用实验技术完成。通过物理实验不仅可以帮助学生树立正确的物理观念，也可以深入的理解物理规律。本文主要对于MATLAB在高校物理实验教学实践中的运用进行系统的论述，从而对于相关的研究提供理論基础。

【关键词】MATLAI 高校物理 实验教学实践

在高校物理实验教学当中利用MATLAB，可以促进高校物理实验教学方法实现现代化，提高学生的学习兴趣，获得良好的学习效果。MATLAB具有良好的计算功能和图形功能，有利于开展物理实验教学，同时物理实验教学也会变得更加生动。在高校物理实验课程当中利用MATLAB图像，可以促进物理实验教学发展，获得明显的教学应用效果，通过实践可以明确，利用MATLAB可以为高校物理实验教学提供更多的便利之处。

1.概述MATLAB

MATLAB属于一种简便的工程计算语言，MATLAB具备矩阵处理和运算功能以及丰富的图形功能，在当今工业应用和科学领域都利用了MATLAB。MATLAB结合了数值分析和矩阵运算以及信号处理等，使用者可以利用丰富的库函数和各种工具箱，这样就不会再受到底层编程强大的工作压力，实现科学计算结果的可视化，转化使用者的抽象思维为形象思维，这样有利于更深入理解相关概念。在教学当中利用MATLAB，可以调整教学内容，学生可以直观的理解课程内容，并且可以实时出来实验结果，有利于培养学生的自主创新能力。MATLAB自身具备很多优点，工程技术人眼和科技专家都喜欢利用MATLAB完成工作。在当今很多领域都开始利用MATLAB，在很多高校当中，也要求本科生、研究生必须要要掌握MATLAB软件。

2.高校物理实验教学现状

因为传统教育思想的影响，再加上教育经费不够充足，很多高校不够重视物理实验课程。物理实验课程体系多年来都没有改变，实验内容缺乏时代信息，利用的教学模式和教学方法比较落后，缺乏综合性、设计性实验，这样一来，高校物理实验课程就无法满足现代科技发展需求。在实验教学过程中，实验教学模式都是固定的，实验教学内容也太过陈旧，利用的实验教学方法也太过死板，通常都是由教师安排实验内容和实验仪器，教师给出实验原理和实验步骤，甚至还设计好数据表格，这种教学方式无法激发学生的学习兴趣，在这个过程中学生不需要开洞脑筋，只是被动的按照步骤完成实验。这种实验教学模式抑制了学生的学习积极性和主动性，无法激发学生的思维发展，不利于培养学生的创新意识和创新能力。这就需要教师利用MATLAB，改革高校物理实验教学。

3.MATLAB在高校物理实验教学实践中的运用

3.1利用MATLAB制作实验教学课件

教师在讲解基础物理学的过程中，需要在黑板上作图，但是做出来的图总是不够准确，此外还浪费教学时间。因此可以利用MATLAB制作实验教学课件，可以改变图形参数，建立具体的数学模型，让学生自己去观察图形产生的变化，这样有利于学生深入的理解知识。例如在光学实验教学过程中，这次实验的关键内容就是让学生学会调整实验仪器，可以捕捉到光学现象，并且可以准确的观察测量。在调整实验仪器的过程中，很多光学现象都很难进行控制，而且这些光学现象只是短暂的出现，同时还存在假象和虚像，在这些因素的干扰下，获得的实验教学总是不够理想。利用MAT-LAB作为演示平台，对于光学现象进行模拟，可以将上述问题全部解决。例如实践单缝衍射实验，可以利用MATLAB编程，将衍射现象演示出来，给予模型不同的数据，就可以获得在不同缝宽条件下产生的各种衍射结果，从而掌握衍射条纹的实际变化规律，帮助学生可以了解实验效果。

结合实验物理教学和MATLAB软件，可以为学生提供直观的物理现象，帮助学生掌握物理现象和规律，同时还可以提高学生的学习主动性，激发学生的思维。

3.2在实验仿真方面利用MATLAB

利用MATLAB软件可以建立数学模型，并且可以将其中的参数进行改变。这样一来学生可以直接观测图形变化。更好的理解知识。例如在分析单自由度阻尼系统的阻尼系数对于固有振动模式的影响的过程中，可以利用MATLAB求解，并且画出波形变化。

实际上后一组曲线就是系统脉冲过渡函数，脉冲激励可以形成一个单位初速度为v0，那么最终得到的波形就是脉冲过渡函数。

MATLAB利用指令，可以在物理实验当中利用信息技术，将传统物理实验课程进行整合，这样可以对于高校物理实验发挥出辅助作用，学生可以获得基本技能训练和基本实验操作，同时也可以在物理实验当中利用信息技术获得良好的物理实验教效果。

3.3在实验数据处理方面利用MATLAB

数据处理方法在物理实验当中发挥着非常重要的作用。如果利用手工处理数据，那么只能对于线性关系发挥效果，并且处理效率非常低，还会出现人为误差。利用Excel和计算机高级语言编程工具等，相关操作不够便利，编程过程又比较复杂，因此无法在实际教学当中利用。一些学生想获得正确的实验报告，去随意改变数据，这样一来就无法客观处理数据，导致实验失去意义。而MAT-LAB可以提供大量的科学计算函数，可以在极短的时间内处理数据插值和曲线拟合等各种问题。

结束语：在高校物理实验教学当中利用MATLAB，可以模拟实验，减少实验的盲目性，也会减少仪表仪器的损坏，此外还可以学生的学习积极性和主动性，激发学生的学习兴趣和学习热情。