虛擬實驗在初中物理實驗教學中的運用

曾維六

【摘 要】隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，各種先進技術(shù)和科技產(chǎn)品被廣泛運用于社會各個領域，同時也在教育教學領域中發(fā)揮出了重要的作用，促進了教學方法的轉(zhuǎn)變和發(fā)展。初中物理是一門實驗性較強的課程，物理實驗在物理教學中具有重要地位，虛擬實驗的運用，突破了傳統(tǒng)物理實驗的局限，實現(xiàn)了先進技術(shù)與傳統(tǒng)實驗的有機結(jié)合，能夠有效提升教學質(zhì)量。本文就虛擬實驗在初中物理實驗教學中的運用進行了研究分析。

【關(guān)鍵詞】虛擬實驗；初中物理；實驗教學

新課標要求教師重視對學生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，初中物理學實驗性較強，能夠有效提升學生的科學探究能力，并且在物理實驗中，能夠充分調(diào)動學生的學習積極性，激發(fā)學生的創(chuàng)造力，為學生進行科學研究創(chuàng)造了良好的環(huán)境。但是在傳統(tǒng)的初中物理實驗中，存在著一定的局限性，一定程度上阻礙了實驗的開展。而虛擬實驗的運用，能夠有效解決這些問題，改善實驗內(nèi)容和設備，提升教學質(zhì)量。

一、虛擬實驗相關(guān)概述

虛擬實驗主要包括虛擬仿真實驗室和Flash課件。主要是運用網(wǎng)絡技術(shù)、計算機仿真技術(shù)等進行整個實驗的模擬，使實驗教學與虛擬現(xiàn)實技術(shù)相結(jié)合，利用仿真系統(tǒng)，將實驗教學數(shù)字化。在初中物理實驗中運用虛擬實驗，是科學技術(shù)發(fā)展和教育事業(yè)深入改革的必然趨勢，利用這一方法，能夠有效提升學生對物理實驗的興趣，達到增強學生學習效果的目的。

虛擬實驗在初中物理實驗教學中的運用優(yōu)勢

1.不受時間及空間限制

傳統(tǒng)的初中物理實驗教學通常會受到時間和空間的限制。由于學校經(jīng)費有限，實驗器材數(shù)量有一定的限制，實驗室相對較小，無法滿足較多的學生一起進行實驗，因此，學校往往會采取分班輪流進行的策略，但是由于課時較短，這種方法也不能完全滿足學生的學習需求。而虛擬實驗能夠突破這一局限性，學生可以在任何需要的時候，通過互聯(lián)網(wǎng)進入虛擬實驗室網(wǎng)站進行試驗，且沒有時間限制，為學生提供了更多的學習機會。

2.具有可控性

虛擬實驗相對于傳統(tǒng)實驗來說具有一定的可控性。傳統(tǒng)的初中物理實驗不能夠控制實驗的節(jié)奏，導致學生在實驗過程中很難觀察到瞬間出現(xiàn)的實驗現(xiàn)象，而虛擬實驗則能夠控制其實驗節(jié)奏，如將較快的實驗過程放緩，將較慢的實驗過程加快等。這種試驗方式能夠幫助學生全面、細致的觀察實驗現(xiàn)象，記錄、整理、分析相關(guān)數(shù)據(jù)，還能夠通過學生的實際需求進行實驗過程的截取，便于學生對實驗的理解和思考，提升學習效果。

3.減少實驗成本

傳統(tǒng)的初中物理實驗中，主要運用實驗相關(guān)器材來完成，而實驗器材的費用往往較為昂貴，學校的經(jīng)費有限，因此，購買的器材數(shù)量有限，一定數(shù)量的器材需要供全校師生使用，極易出現(xiàn)損壞，維修、更換的費用又是一大筆資金。虛擬實驗的運用能夠使實驗器材數(shù)字化，在實驗過程中不存在實驗器材損壞的情況，并能夠供應多人同時使用，有效減少了初中物理實驗的試驗成本。

4.安全性較高

一些物理實驗本身存在著一定的危險性，在傳統(tǒng)實驗中，一旦出現(xiàn)學生操作失誤的情況，就很有可能給學生帶來危害。虛擬實驗的運用，能夠有效避免這些危險因素，學生可以操作任何危險系數(shù)的實驗，不再局限于集中危險性較小的實驗，拓展了學生的學習內(nèi)容，提升了實驗的安全性，有效提升了教學質(zhì)量。

三、虛擬實驗在初中物理實驗教學中的運用

1.測量型試驗中的運用

測量型實驗在初中物理實驗中屬于最基本的實驗，相對于其他實驗更為簡單，教師可以利用虛擬實驗幫助學生學習其中較為復雜的實驗，加深學生印象。

例如在研究小燈泡電阻測量方法的試驗中，教師可以先用通俗易懂的語言向?qū)W生講解“伏安法”測電阻實驗的原理，在要求學生根據(jù)原理，利用虛擬實驗，進行實物電路圖的連接。學生在連接完畢后，從左至右滑動變阻器的滑片，并記錄滑動時，顯示出的電流和電壓的數(shù)據(jù)，學生通過數(shù)據(jù)結(jié)果能夠輕易看出小燈泡電阻隨著電壓的增大而增大。教師在要求學生將電阻換成定值電阻，再次滑動變阻器，發(fā)現(xiàn)電阻阻值沒有變化。通過兩種結(jié)果的比較，激發(fā)學生的探究欲望。教師利用電阻材料對學生適當引導，學生很快得出小燈泡鎢絲溫度升高導致阻值變大的結(jié)論，并再次通過虛擬實驗進行驗證，證實了自己實驗設計的可行性，有效提升了學生的自信心和是研究性，加深了學生對這一實驗相關(guān)知識的印象，提升了實驗效果。

2.探究型實驗中的運用

探究型實驗在初中物理實驗中具有重要的價值，這一實驗一般會要求學生對某一物理問題進行獨立的實驗設計，通過實驗方案對這一問題進行探究或是根據(jù)已有的實驗方案完成實驗。虛擬實驗的運用，能夠通過模擬相關(guān)的實驗現(xiàn)象，幫助學生探究相關(guān)問題。

例如在進行平面鏡成像特點的實驗中，需要學生探究某一物體與其平面鏡中成像的位置關(guān)系和大小，由于平面鏡中的成像不能夠直接進行測量，因此需要利用完全相同的物體輔助實驗。學生可以利用虛擬實驗，將兩支點燃的蠟燭分別立于一塊玻璃板的兩面，并移動其中一支蠟燭，直到其與像完全重合，并將這時兩支蠟燭的位置記錄下來，得出像與物體之間的關(guān)系。教師還可以要求學生再次改變未曾移動的蠟燭位置，對實驗結(jié)果進行驗證，提升實驗的可信度。

這是一個非常經(jīng)典的模擬平面鏡成像過程的實驗。學生能夠通過這一虛擬實驗進行平面鏡成像規(guī)律的探究，而不是僅依靠教師的講解進行知識的學習，加深學生對相關(guān)知識的印象和成像規(guī)律的認知。

3.演示實驗中的運用

演示實驗是初中物理實驗中較為常見的實驗之一，這一實驗主要是要求教師借助虛擬實驗完成整個實驗過程，這種方法能夠使學生的注意力更為集中，更好的進行試驗過程的觀察，提升學生發(fā)現(xiàn)結(jié)論的準確性。教師在進行演示實驗前，需要進行精心設計，以保證實驗原理能夠得到很好的還原，提升學生認知的準確性。

例如在進行光的反射實驗時，教師可以利用虛擬實驗，采用平面鏡和平行光源進行實驗模型的設計。首先利用光的反射圖向?qū)W生講解光的反射定理及相關(guān)概念，要求學生利用量角器對反射角及入射角進行測量，并在教師的引導下共同總結(jié)其定理。教師安排學生利用虛擬實驗進行結(jié)論驗證，通過改變?nèi)肷浣谴笮?，發(fā)現(xiàn)反射角的變化，記錄兩者所對應的大小數(shù)據(jù)，比較分析，驗證結(jié)論。

四、虛擬實驗在初中物理實驗教學中的運用建議

虛擬實驗具有信息技術(shù)的特殊性。教師應加強自身信息技術(shù)的運用能力和教學設計能力，提升自身的專業(yè)素養(yǎng)。充分明確虛擬實驗的優(yōu)勢和不足，盡量發(fā)揮其優(yōu)勢，以達到滿意的教學效果。學校也應加強對虛擬實驗軟件的研究，不斷研究創(chuàng)新，開發(fā)更有效的虛擬實驗軟件，以適應教學需求的變化。同時處理好虛擬實驗和真實實驗之間的關(guān)系，實現(xiàn)兩者的有機結(jié)合。

五、結(jié)論

物理實驗是初中課程中十分重要的內(nèi)容，現(xiàn)階段很多學校實驗儀器數(shù)量不足，已經(jīng)不能滿足學生的學習需求，因此，教師應積極研究運用虛擬實驗，為學生提供不受時間空間限制，安全性較高的實驗平臺，激發(fā)學生興趣，提升學習效果。

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