探究中學(xué)物理教學(xué)中虛擬實驗的運用方式

孫成

摘要：我國教育事業(yè)正處于不斷發(fā)展的階段，越來越多的新內(nèi)容開始被應(yīng)用與我國教育中，虛擬實驗本身在科研方面有著較大的作用，但是現(xiàn)在開始被應(yīng)用于我國中學(xué)的教學(xué)環(huán)節(jié)之中。物理課是一門以實驗作為基礎(chǔ)的課程，物理實驗?zāi)軌驗槲锢斫虒W(xué)提供較大的幫助，虛擬實驗在中學(xué)物理教學(xué)中的使用能夠幫助中學(xué)生更好的對物理課程中的內(nèi)容進(jìn)行理解，讓我國的物理教學(xué)進(jìn)入一個新的發(fā)展階段。

關(guān)鍵詞：中學(xué)物理教學(xué)；虛擬實驗；運用

一、中學(xué)物理教學(xué)中實驗教學(xué)現(xiàn)狀

（一）中學(xué)不重視實驗教學(xué)

實驗是物理教學(xué)的基礎(chǔ)，也是物理教學(xué)中非常重要的一環(huán)，但是很多中學(xué)為了追求學(xué)生成績以及升學(xué)率，忽視了物理實驗方面的教學(xué)，這就造成了學(xué)生在物理實驗這一方面的缺失，他們能夠記憶的只是理論知識，而并不是實驗原理，教師自身也更為偏重理論方面的教學(xué)，他們所希望的是讓學(xué)生多了解一些知識，多做一些習(xí)題，這樣才能夠讓他們在考試中獲得較好的成績，雖然教師偶爾也會帶領(lǐng)學(xué)生到物理實驗室進(jìn)行相關(guān)實驗，但大多數(shù)情況只是走走形式，沒有任何的實際意義，而且由于中學(xué)對實驗教學(xué)的不重視，對實驗器材方面的采購，物理實驗室的整修等工作都非常不到位，這也是造成學(xué)生缺少物理實驗知識的一個重要原因。

（二）實驗教學(xué)體系存在問題

目前中學(xué)物理教學(xué)中實驗教學(xué)的體系存在著較大的問題，它的教育方法過于單一，學(xué)生無法從實驗中獲得他們想要知道的東西，而且即使是進(jìn)行實驗也是較為簡單易懂的實驗，這樣的實驗自身并不具備相關(guān)價值，而且很多重要的實驗學(xué)生只能通過觀察教師的操作來了解相關(guān)內(nèi)容，沒有辦法親自進(jìn)行操作，這樣的直接結(jié)果就是學(xué)生在物理這一方面無法進(jìn)行思考，自身的想法無法提出，這對于學(xué)生的物理學(xué)習(xí)會造成很大的影響。

二、虛擬實驗概述

虛擬實驗的本質(zhì)是模擬真實的實驗過程，讓學(xué)生通過對虛擬實驗的觀察了解實驗所涉及到的部分知識，深化對這一方面知識的記憶。虛擬實驗由flash軟件以及虛擬實驗室這兩部分構(gòu)成，它通過計算機技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)制作成虛擬實驗室，在通過flash軟件在其中的作用對整個實驗過程進(jìn)行模擬，過程較為逼真，如同在現(xiàn)實中進(jìn)行實驗一樣。物理是以實驗作為基礎(chǔ)的一門學(xué)科，但是由于受到種種條件限制，物理實驗無法大規(guī)模的進(jìn)行，但是虛擬實驗的出現(xiàn)非常好彌補了這一點，它通過對這個實驗過程的模擬，提高學(xué)生對這一方面課程的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生樂于對物理知識進(jìn)行學(xué)習(xí)，提高相關(guān)的學(xué)習(xí)效果。虛擬實驗自身具有以下幾個特點。

首先，虛擬實驗具有安全性。實驗本身存在著失誤的可能，而失誤就可能帶來危險，危險性是很多中學(xué)物理實驗無法進(jìn)行的重要原因，如果因為物理實驗對學(xué)生的身體造成傷害，校方無法承擔(dān)相關(guān)責(zé)任，但是虛擬實驗本身是在電腦中進(jìn)行的，除非電腦出現(xiàn)故障才存在造成危險的可能，因此進(jìn)行虛擬實驗無需為安全問題所擔(dān)心，它能夠?qū)W(xué)生的安全以及實驗效果、教學(xué)效果有著較好的保障。

其次，虛擬實驗成本較低。以往的物理實驗需要使用大量的實驗器材，但是相關(guān)的實驗器材往往價格不菲，校方如果為了滿足學(xué)生進(jìn)行實驗的條件大規(guī)模購買物理器材那么必然是一筆較大的支出，而且考慮到進(jìn)行物理實驗面對的種種限制，如果器材購買了而實驗沒有進(jìn)行那么真的是得不償失了，虛擬實驗進(jìn)行的平臺是電腦與網(wǎng)絡(luò)，通過連接網(wǎng)絡(luò)對電腦中的相關(guān)程序進(jìn)行操作就可以完成，校方只需要在微機室安裝相關(guān)程序就可以讓學(xué)生在電腦上進(jìn)行虛擬實驗，這樣能夠為校方節(jié)約大量的資金。

再次，虛擬實驗所受限制較少。很多物理實驗需要在實驗室中才能夠進(jìn)行，但是部分中學(xué)對物理實驗室的投入有限，物理實驗室很難滿足大量學(xué)生在同一實驗室內(nèi)進(jìn)行實驗的條件，很多需要進(jìn)行物理實驗的課程被迫只能進(jìn)行理論教學(xué)，這樣對教學(xué)效果有著較大的影響，虛擬實驗通過電腦進(jìn)行操作就可以完成，而且只要電腦通電并且連接網(wǎng)絡(luò)就可以進(jìn)行，不受太多條件的限制，每個學(xué)生都有通過電腦進(jìn)行虛擬實驗的機會。

最后，虛擬實驗?zāi)軌虮徊倏亍，F(xiàn)實中進(jìn)行的物理實驗往往難以得到控制，實驗中很多瞬間出現(xiàn)的現(xiàn)象是最為關(guān)鍵的，但是現(xiàn)實中往往很難對這些瞬間出現(xiàn)的現(xiàn)象進(jìn)行仔細(xì)的觀察，會對學(xué)生的實驗結(jié)果造成影響，虛擬實驗無需為這一方面的問題所煩惱，因為它能夠被控制，對于這些瞬間現(xiàn)象的觀察可以放慢實驗速度，仔細(xì)的觀察整個過程以及現(xiàn)象，最后再得出結(jié)論，保證實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性，讓自身能夠?qū)ο嚓P(guān)結(jié)果更為了解。

三、虛擬實驗在中學(xué)物理教學(xué)中的運用方式

（一）演示實驗方面

這一類實驗是中學(xué)物理教學(xué)中比較多見的一種實驗類型，教師通過虛擬實驗對這一類實驗進(jìn)行模擬可以讓學(xué)生對實驗的過程與結(jié)果有著充分的了解，并且可以讓學(xué)生根據(jù)實驗進(jìn)行的過程聯(lián)想到與這一實驗相關(guān)的其他方面，提高學(xué)生自身的思考能力，教師在進(jìn)行虛擬實驗時要注重對各個實驗環(huán)節(jié)的設(shè)計，保證學(xué)生對實驗的方方面面都能夠有所思考，例如在進(jìn)行凸透鏡與凹透鏡方面的實驗時，教師通過虛擬實驗用光對凸透鏡與凹透鏡進(jìn)行照射，讓學(xué)生對實驗過程進(jìn)行觀察，不同距離的照射會顯示出怎樣的效果，教師需要多進(jìn)行幾次實驗，讓學(xué)生對結(jié)果做出總結(jié)，對其中的變化進(jìn)行說明，最后得出相關(guān)結(jié)論。

（二）測量實驗方面

測量實驗的操作較為簡單，但是對于物理教學(xué)來說同樣有著重要的意義，利用虛擬實驗進(jìn)行測量實驗可以讓學(xué)生對一些原本簡單的知識具有更加清晰的認(rèn)識，例如電壓與電阻方面，在實驗進(jìn)行前，教師需要向?qū)W生說明“伏安法”的原理以及運作過程，之后再進(jìn)行虛擬實驗，在整個電路組裝完畢后，通過對變阻器的操作觀察燈泡以及整個電路的發(fā)應(yīng)，并且通過對電阻值的調(diào)動再次觀察相關(guān)反應(yīng)，最終得出結(jié)論，而且教師可以鼓勵學(xué)生自行進(jìn)行這一方面的虛擬實驗，讓學(xué)生自主的進(jìn)行探究，加深學(xué)生對相關(guān)實驗的印象，提高整體的教學(xué)效果。

（三）探究實驗方面

探究實驗在物理實驗中是難度較大，但是最為重要的一方面實驗，它需要教師與學(xué)生對整個實驗過程進(jìn)行設(shè)計，之后再去完成相關(guān)實驗，虛擬實驗的出現(xiàn)可以讓學(xué)生進(jìn)行在現(xiàn)實中無法進(jìn)行的實驗，保證學(xué)生對這一方面知識的探究，例如杠桿與滑輪，這些在考試中較為重要，但是學(xué)生在現(xiàn)實中無法接觸，虛擬實驗可以滿足這一要求，學(xué)生可以對不同的滑輪組合進(jìn)行設(shè)計，之后進(jìn)行虛擬實驗，觀察不同類型組合的具體效果，并且記錄不同類型組合的每一次運動需要做功多少，得出哪一種組合的滑輪做工最大，哪一種組合的滑輪做功最小，之后將其運用到習(xí)題之中會事半功倍。

結(jié)語

實驗是物理的基礎(chǔ)，物理教學(xué)離不開實驗的輔助，在以往，中學(xué)物理教學(xué)由于種種原因?qū)嶒灲虒W(xué)無法正常展開，但是隨著虛擬實驗的出現(xiàn)，為中學(xué)物理實驗的進(jìn)行提供了條件，它成本較低，所受限制較少，而且可以進(jìn)行多種實驗，是進(jìn)行初中物理實驗的一個好選擇，因此中學(xué)應(yīng)該重視對這一技術(shù)的使用。

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