牛海波，李育新，刘会玲，王小克

(西安交通大学城市学院，陕西 西安 710018)

基础物理实验课程覆盖面广，不仅包含了丰富的物理知识和思想、物理实验方法和手段，也包含了各种类型的实验仪器[1]. 课程中的很多实验项目需要经常使用基本仪器，如千分尺、游标卡尺、显微镜等，特别是有些实验项目就是围绕着特定仪器的使用学习来设置，如分光计、示波器等. 这些仪器的原理、结构和操作涉及到较为复杂的空间三维关系，而刚进入大学的学生，实验能力普遍薄弱，空间想象力不足，仅凭教材中的仪器平面图示和文字说明，难以在预习及课堂阶段进行有效学习，导致教师难以在课堂开展有效教学. 此外，现有的一些商业化的物理实验虚拟仿真系统，其中的仪器为二维结构，侧重于实验整体的学习，如实验的接线、数据测量等，没有专门针对实验仪器的三维仿真教学. 因此，这些具有复杂空间三维关系的仪器成为基础物理实验教学中的难点，造成了“教师难教,学生难学”的教学问题.

针对以上基础物理实验教学问题，采用三维虚拟仿真技术[2-6]，开发了部分仪器的虚拟仿真系统. 系统重在仪器结构、原理及调节的学习，不仅可以虚拟拆解仪器，还具有展示、光路跟随、动态调节、测量结果判断等功能. 系统具有良好的人机交互、多平台支持、学生听讲与操作互不干扰等特点. 这些特点弥补了学生存在的空间思维能力不足的缺点，提升了基础物……