初中物理“虛擬實(shí)驗(yàn)”的再思考

黃東

【關(guān)鍵詞】物理實(shí)驗(yàn) 虛擬實(shí)驗(yàn)

演示 探究

【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2015）05A-

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物理“虛擬實(shí)驗(yàn)”指的是沒有實(shí)際操作，但也能被學(xué)生接受認(rèn)可的“實(shí)驗(yàn)”。隨著多媒體教學(xué)的普及，使用課件來(lái)進(jìn)行“模擬實(shí)驗(yàn)”逐漸成為教師廣泛采用的教學(xué)手段。盡管“虛擬實(shí)驗(yàn)”迎合了初中物理教學(xué)之抽象的特點(diǎn)，但是我們?cè)跒椤疤摂M實(shí)驗(yàn)”教學(xué)高興的同時(shí)，也應(yīng)該清醒地認(rèn)識(shí)到“虛擬實(shí)驗(yàn)”對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)所產(chǎn)生的影響。

一、模擬再真，能賽過事實(shí)嗎

科學(xué)的根基是真實(shí)，我們用真實(shí)的實(shí)驗(yàn)來(lái)反映真實(shí)的世界。如果學(xué)生的思想完全建筑在屏幕、投影傳輸?shù)摹艾F(xiàn)象”之上，那教師傳授的就不是科學(xué)，而只能說(shuō)是一種思想了。

比如在學(xué)習(xí)熔化和凝固時(shí)，需要學(xué)生理解熔化和凝固的特點(diǎn)，很多教師都借助“虛擬實(shí)驗(yàn)”來(lái)讓學(xué)生觀察，雖然學(xué)生知道了熔化和凝固的特點(diǎn)，但是對(duì)于真實(shí)的情況（比如熔化前和熔化時(shí)的溫度并不是呈現(xiàn)折線，而是曲線，然后溫度才保持不變），學(xué)生就不得而知了。因此，在教學(xué)時(shí)，教師就沒有必要采用“虛擬實(shí)驗(yàn)”來(lái)進(jìn)行，而應(yīng)通過真實(shí)的實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生看到熔化和凝固的特點(diǎn)。有了這樣的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，再講解熔化和凝固的條件就水到渠成了。

二、虛擬演示，能呈現(xiàn)失敗嗎

教師教給學(xué)生的，除知識(shí)外，應(yīng)該還有技能。這其中，包括觀察能力、動(dòng)手操作的能力、尋找錯(cuò)因并糾正錯(cuò)誤的能力以及合作協(xié)調(diào)的能力等。在真實(shí)的實(shí)驗(yàn)中，有很多實(shí)驗(yàn)都不可避免地會(huì)出現(xiàn)一些失敗的操作、煩瑣的數(shù)據(jù)以及實(shí)驗(yàn)誤差，這些都是真實(shí)實(shí)驗(yàn)的一部分，也都是物理教學(xué)的一部分。如果學(xué)生不去體驗(yàn)和感悟，在遇到這樣的問題時(shí)，自然會(huì)束手無(wú)策。比如在研究伏安特性曲線時(shí)，需要學(xué)生關(guān)注實(shí)驗(yàn)過程中的數(shù)據(jù)（包括錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)、誤差偏大的數(shù)據(jù)），需要學(xué)生動(dòng)手畫圖，以此來(lái)提高學(xué)生的畫圖能力。但“虛擬實(shí)驗(yàn)”只是完美地呈現(xiàn)了曲線，對(duì)于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差就無(wú)法很好地體現(xiàn)出來(lái)。因此，這種情況下最好讓學(xué)生自己親自做。

三、虛擬過程，能展現(xiàn)對(duì)話交流嗎

如果僅僅用課件演示來(lái)代替演示實(shí)驗(yàn)，用“虛擬實(shí)驗(yàn)”代替學(xué)生的探究實(shí)驗(yàn)，那教師就只能淪落為一名操作員，學(xué)生很難實(shí)現(xiàn)與其交往、溝通，更不用說(shuō)形成交互影響，產(chǎn)生教學(xué)共振了。比如在學(xué)習(xí)《歐姆定律》的實(shí)驗(yàn)時(shí)，如果用“虛擬實(shí)驗(yàn)”，幾分鐘就完成了，但是學(xué)生在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)過程中，需要通過提問、解答、辯論、討論等活動(dòng)不斷地修正、減小誤差，最后得到歐姆定律的初步結(jié)果，進(jìn)一步提高認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)思維能力。這一切在“虛擬實(shí)驗(yàn)”中很難做到。因此，教師應(yīng)通過真實(shí)實(shí)驗(yàn)使教學(xué)在互動(dòng)中進(jìn)行，使知識(shí)在對(duì)話中生成、在交流中重組、在共享中倍增。

當(dāng)然，這些反思并不是完全否定或拋棄“虛擬實(shí)驗(yàn)”，而是應(yīng)該讓“虛擬實(shí)驗(yàn)”和真實(shí)實(shí)驗(yàn)有效地結(jié)合在一起，充分發(fā)揮“虛擬實(shí)驗(yàn)”的作用，為我們的教學(xué)更加有效、高效奠定基礎(chǔ)。

（一）要真實(shí)更要實(shí)驗(yàn)的可視度

實(shí)驗(yàn)需要真實(shí)，但是有時(shí)候教師的演示實(shí)驗(yàn)在前邊做，由于教室較大、學(xué)生多，只有前面的學(xué)生看得清，影響了教學(xué)效果。利用“虛擬實(shí)驗(yàn)”就能很好地解決這一問題。例如學(xué)習(xí)影響摩擦力的因素的實(shí)驗(yàn)時(shí)，把演示實(shí)驗(yàn)制成Flash動(dòng)畫，用多媒體顯示，學(xué)生觀看后很容易得出影響摩擦力的兩個(gè)因素。這樣，既沒有讓實(shí)驗(yàn)失真，又讓學(xué)生認(rèn)清了摩擦力的影響因素。

（二）要“失敗”也要實(shí)驗(yàn)的效率

物理實(shí)驗(yàn)不可避免會(huì)出現(xiàn)“失敗”的數(shù)據(jù)，教學(xué)時(shí)，教師可以結(jié)合“虛擬實(shí)驗(yàn)”，讓學(xué)生避免出現(xiàn)盲目操作，損壞儀器。例如，在做電路連接類“虛擬實(shí)驗(yàn)”時(shí)，如果連接出現(xiàn)錯(cuò)誤，“虛擬實(shí)驗(yàn)”系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出警告，并提示學(xué)生重新連接，只有線路連接正確才能進(jìn)行下面的內(nèi)容。這樣的實(shí)驗(yàn)安排，使學(xué)生實(shí)驗(yàn)思路較清晰，縮短了做真實(shí)實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，提高了教學(xué)效率。

（三）要交流也要實(shí)驗(yàn)的突破點(diǎn)

在物理教學(xué)中，很多教學(xué)重點(diǎn)受到時(shí)間、空間等因素影響，不容易突破，教師可以利用“虛擬實(shí)驗(yàn)”的強(qiáng)大功能來(lái)彌補(bǔ)其中不足。例如講電流時(shí)，電流的方向判斷在初三電學(xué)中是重點(diǎn)，但電流在導(dǎo)體中是看不見、摸不著的，對(duì)初中學(xué)生來(lái)說(shuō)是比較抽象難以理解的，即使讓學(xué)生互相交流也很難理解。雖然教材中有許多幅相關(guān)插圖，但卻是靜止的，不能讓學(xué)生產(chǎn)生電荷流動(dòng)的感覺。而借助“虛擬實(shí)驗(yàn)”，通過人機(jī)交流，就可以讓學(xué)生觀察到正、負(fù)電荷流動(dòng)的畫面，這樣把微觀粒子夸張化，學(xué)生理解起來(lái)就不那么困難。

所以，要讓實(shí)驗(yàn)教學(xué)更加有效地為教學(xué)服務(wù)，教師不能過分地依賴“虛擬實(shí)驗(yàn)”，但是也不能拋棄模擬實(shí)驗(yàn)，而應(yīng)在實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)上下一番工夫。

首先，“虛擬實(shí)驗(yàn)”不能忽視真實(shí)的實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)。要把傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)與現(xiàn)代多媒體技術(shù)下的“虛擬實(shí)驗(yàn)”教學(xué)有機(jī)地結(jié)合，以此來(lái)促進(jìn)學(xué)生對(duì)物理概念、規(guī)律的理解。其次，“虛擬實(shí)驗(yàn)”不能偏離真實(shí)的實(shí)驗(yàn)過程。教師要認(rèn)真學(xué)習(xí)物理課程標(biāo)準(zhǔn)，深入鉆研教材，挖掘知識(shí)之間的內(nèi)在聯(lián)系，選擇貼近學(xué)生實(shí)際的“虛擬實(shí)驗(yàn)”，這樣才能高效地實(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)，實(shí)現(xiàn)課堂的高效。

（責(zé)編 林 劍）