虛擬實驗在中學(xué)物理教學(xué)中的重要作用

岳志兵++甘清源

摘 要：在物理教學(xué)中，對教師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)重要且有效的方式就是做物理實驗。在科學(xué)技術(shù)和信息快速發(fā)展的今天，物理實驗也上升到了具有科技化和信息化的高水平方法。虛擬實驗一開始是人們在做科學(xué)研究時使用的，慢慢的它被發(fā)展到了學(xué)生的課堂中，它在教學(xué)中發(fā)生了非常重要的作用，使教師和學(xué)生都可以使用先進(jìn)的科技設(shè)備，解決了傳統(tǒng)實驗所不能解決的問題，增強了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高了課堂效率。虛擬實驗在中學(xué)物理課堂的使用，給物理課堂帶來了新的生命力和活力。本文主要談虛擬實驗在中學(xué)物理教學(xué)中的重要作用。

關(guān)鍵詞：虛擬實驗；物理教學(xué)；作用

一、 虛擬實驗可以幫助中學(xué)生更好的理解物理的抽象概念，可以讓學(xué)生更有效的掌握理論知識

物理實驗是對各種自然現(xiàn)象的反映，在中學(xué)物理課堂上，教師運用虛擬實驗的方式給學(xué)生展示實驗步驟方法以及得出的結(jié)論，也可以讓學(xué)生積極參與自己動手操作，讓學(xué)生進(jìn)行有目的、有計劃的觀察。學(xué)生在這一系列的過程中，就會理解并且加對本節(jié)課所做實驗的印象，這樣一來，就可以把抽象的物理概念、枯燥的理論知識運用直觀形象的方式展現(xiàn)在學(xué)生的眼前，從而使學(xué)生對物理概念和理論知識有了更深刻的理解。這樣也可以提高課堂效率。例如，在講到有關(guān)于指南針的知識時，真實實驗只能是教師拿指南針讓學(xué)生使用觀察，而虛擬實驗時可以更好的展示給學(xué)生指南針的設(shè)計原理，可以運用動畫給學(xué)生展示形象具體的指南針的相關(guān)知識。這些都可以加深學(xué)生的印象，有助于學(xué)習(xí)。

二、 虛擬實驗可以促進(jìn)學(xué)生對所學(xué)習(xí)的物理課程產(chǎn)生濃厚的興趣以及激發(fā)學(xué)生對新事物的好奇心，同時可以利用學(xué)生的興趣讓他們更快的學(xué)習(xí)計算機的使用

虛擬實驗具有較強的直觀性，教師運用虛擬實驗進(jìn)行教學(xué)，給學(xué)生的視覺帶來了極大的沖擊。教師要充分利用虛擬實驗來設(shè)計課程所需要的實驗過程，尋找一些學(xué)生感興趣的東西，這樣虛擬實驗在學(xué)生眼里就會變得非常的神奇，學(xué)生就會對虛擬實驗這種新事物產(chǎn)生強烈的好奇心。這樣就可以提高學(xué)生對物理這門課程的學(xué)習(xí)熱情。與此同時，在學(xué)生的眼里，虛擬實驗只需要輕松的進(jìn)行電腦操作就可以展現(xiàn)出非常完整清晰的實驗過程，這樣能夠促使學(xué)生更快的去學(xué)習(xí)計算機的使用，掌握基本的計算機的操作能力。虛擬實驗過程中，會需要學(xué)生自己積極的去觀察，每個實驗都會產(chǎn)生很多不同的數(shù)據(jù)和規(guī)律以及每個實驗的要求，這個時候就需要學(xué)生在教師的講解之外自己去處理自己觀察到的各種信息，這一過程能夠很好的培養(yǎng)學(xué)生對信息的處理能力。

三、 虛擬實驗可以為各個學(xué)校提供學(xué)校條件和環(huán)境所不能滿足的實驗場景，而且會給學(xué)校節(jié)省一部分真實實驗需要的費用

傳統(tǒng)的實驗對學(xué)校的教學(xué)條件和環(huán)境都有著很多的要求，經(jīng)濟條件好的學(xué)校就有好的教學(xué)條件，也可以為學(xué)生提供良好的環(huán)境讓學(xué)生去進(jìn)行實驗。而對于一些經(jīng)濟條件和學(xué)校環(huán)境不那么好的學(xué)校，他們就沒有能力給學(xué)生提供物理實驗室，甚至也不能提供物理實驗所需要的各種儀器。這樣硬件設(shè)施就會影響學(xué)生受教育的水平。而虛擬實驗的出現(xiàn)就很大程度上解決了學(xué)校面臨的這一問題。

虛擬實驗不需要建設(shè)設(shè)備完善的物理實驗室，也不需要學(xué)校購買足夠的實驗儀器材，虛擬實驗利用圖像技術(shù)在電腦上制造虛擬的實驗環(huán)境，教師在教學(xué)過程中通過軟件通過電子設(shè)備就可以讓學(xué)生體會到和真實實驗一樣精彩的過程，這樣就使得大多數(shù)的學(xué)生可以感受到物理實驗的有趣和奇妙。教師運用虛擬實驗在物理課堂上給學(xué)生呈現(xiàn)實驗過程，這樣就可以使學(xué)校節(jié)省一部分資金的支出。

四、 虛擬實驗可以防止學(xué)生受到像真實實驗會出現(xiàn)的各種危險和不安全，而且會起到一定的環(huán)保作用

在物理實驗中，總是會有一些實驗過程非常危險，操作不慎就會受到傷害。而虛擬實驗則避免了教師以及學(xué)生在實驗過程中會遇到的各種危險，使物理課堂變得安全。例如在做和電路有關(guān)的實驗時，傳統(tǒng)的實驗會因為學(xué)生的操作不當(dāng)而具有危險性，利用虛擬實驗給學(xué)生展示電路的連接電燈泡的發(fā)亮這些實驗時，就不會存在安全隱患，也一樣可以讓學(xué)生真實感受實驗過程。同時，傳統(tǒng)實驗對于一些高危險的實驗是不能被操作的，在物理課堂上，學(xué)生就只能通過教師的講解或者畫圖描述來理解，而運用虛擬實驗進(jìn)行教學(xué)則可以展示給學(xué)生生動的實驗過程。

虛擬實驗使得物理實驗不再需要很多的實驗器材，這樣一來，實驗器材的減少使用就會起到一定的環(huán)境保護(hù)的作用。例如電池、塑料、藥品的使用都會造成環(huán)境污染，運用虛擬實驗則可以不使用這些物品。

五、 虛擬實驗使教學(xué)不再會受到時間不足、空間有限的影響，改變了以前教師的教學(xué)方式，這樣可以讓學(xué)生能夠及時有效的進(jìn)行學(xué)習(xí)和實驗

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)，會因為學(xué)校經(jīng)費有限、實驗室設(shè)備不足、學(xué)生時間不同等問題而使學(xué)生不能及時操作所需要學(xué)習(xí)的實驗。這樣有的班級就會自己分組進(jìn)行實驗，但是人數(shù)太多，時間又不充分，這些都不能達(dá)到學(xué)生學(xué)習(xí)的要求。而虛擬實驗就可以讓學(xué)生需要的時候及時的進(jìn)行學(xué)習(xí)，可以教師統(tǒng)一讓學(xué)生觀看實驗過程然后講解研究，也可以讓學(xué)生回家自己進(jìn)行學(xué)習(xí)。這樣一來，就能有效保證中學(xué)物理課堂實驗?zāi)軌蚓o跟學(xué)習(xí)內(nèi)容，為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供了更多的機會。

六、 虛擬實驗的實驗過程可以人為控制和把握，這樣就可以使學(xué)生對實驗現(xiàn)象和結(jié)果進(jìn)行重復(fù)的觀察和了解

傳統(tǒng)的物理實驗中，學(xué)生和教師對于每一節(jié)課的實驗只有時間和能力做一次，如果在做實驗的過程中，學(xué)生注意力不集中，或者實驗進(jìn)行過快，就會導(dǎo)致學(xué)生在做實驗記錄時不能夠完整的描述整個實驗。而且，學(xué)生如果當(dāng)堂課不能完全掌握實驗知識，在課后學(xué)習(xí)時就需要進(jìn)行回憶，短時間還可以有大概的印象，時間過長的話就會缺失很大一部分的記憶。這種時候，虛擬實驗就可以彌補這樣的不足，虛擬實驗可以完全真實沒有錯誤的呈現(xiàn)每個實驗過程，時間又可以很短，這樣就很方便同學(xué)進(jìn)行回憶復(fù)習(xí)，可以對同一個實驗現(xiàn)象以及結(jié)果進(jìn)行反復(fù)的觀察和了解。

七、 虛擬實驗的實驗效果非常精確和真實，甚至能夠得到比在實驗室做真實實驗更好的效果endprint

在傳統(tǒng)的人工進(jìn)行物理實驗過程中，會因為一些原因?qū)е聦嶒灣霈F(xiàn)誤差。比如，在做一組需要測量的實驗時，會因為學(xué)生使用的尺子的不同或者學(xué)生自己操作觀察記錄時的不同而影響整個實驗的進(jìn)行，也會使得實驗結(jié)果出現(xiàn)多種情況而不能有效反映所需要的規(guī)律。如果使用虛擬實驗軟件來進(jìn)行操作的話，就不會存在這樣客觀條件的影響，從而使得整個實驗結(jié)果高度真實和精確。在測量物體的體積時也是一樣的，總會因為天平和物體本身的不同而導(dǎo)致有誤差，而使用虛擬實驗則完全可以避免這一問題。

八、 虛擬實驗的實驗內(nèi)容可以達(dá)到最新的科學(xué)發(fā)展水平的要求，能夠獲得比較新的資源和方法

科學(xué)發(fā)展十分迅速，物理實驗所需要的各種儀器藥品也都在不斷的進(jìn)行優(yōu)化發(fā)展。如果是在傳統(tǒng)的實驗過程中，學(xué)校提供的儀器資源都是不能夠隨時更新變換的，這樣就使得實驗一直在舊的發(fā)展階段進(jìn)行。而虛擬實驗的使用，不僅能夠隨時跟隨科學(xué)技術(shù)發(fā)展的水平，使教學(xué)處于發(fā)展的前沿，而且還有可能具有超前意識，自己運用知識構(gòu)建自己想要的實驗，不必拘泥于過去的規(guī)律。

九、 虛擬實驗的運用能夠使教師在教學(xué)過程中可以使用各種各樣的實驗方法，拓寬學(xué)生的視野

在傳統(tǒng)的物理課堂的教學(xué)中，教師在進(jìn)行物理實驗的教學(xué)時，只能嚴(yán)格按照實驗室規(guī)定去操作實驗來進(jìn)行教學(xué)。而虛擬實驗的出現(xiàn)，使教師可以利用各種各樣的教學(xué)手段。學(xué)生在實驗時，不用再受到客觀因素的影響，比如學(xué)校實驗室會有開放時間的限制，在課堂實驗操作時必須嚴(yán)格按照書本要求來進(jìn)行操作。學(xué)生可以自由的進(jìn)行操作，將實驗內(nèi)容、課本知識與自己的思考有機結(jié)合起來，拓寬在實驗時的視野。因此，虛擬實驗的運用能夠使教師在教學(xué)過程中可以使用各種各樣的實驗方法，提高課堂效率。

十、 總結(jié)

物理實驗在中學(xué)的教學(xué)中有著非常重要的作用，虛擬實驗的使用就會使得物理實驗在學(xué)生的學(xué)習(xí)中更加的錦上添花。虛擬實驗給物理課堂注入了新的生機和活力，它可以為學(xué)校減輕經(jīng)濟壓力，可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，促進(jìn)學(xué)生的各種能力的提高。教師和學(xué)生都要有效應(yīng)用虛擬實驗，充分發(fā)揮其優(yōu)點，為物理實驗做積極的貢獻(xiàn)。

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作者簡介：岳志兵，一級教師，甘肅省隴南市，成縣陜西師范大學(xué)成州中學(xué)；甘清源，二級教師，甘肅省隴南市，成縣陜西師范大學(xué)成州中學(xué)。endprint