VR如何與初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)整合

福建省尤溪縣梅仙中學(xué) 陳培煒

初中物理八年級(jí)剛剛起步，為了吸引學(xué)生興趣，讓他們更好地駕馭物理，實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)學(xué)好這科起著至關(guān)重要的作用。學(xué)生只有通過(guò)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，才能真正理解和掌握該學(xué)科，從而知道一定的基本知識(shí)、掌握一些實(shí)踐能力，并初步學(xué)會(huì)操作實(shí)驗(yàn)的基本技能。隨著技術(shù)發(fā)展，利用V R等輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)工具的應(yīng)用已成為教育者和被教育者所關(guān)心的重要問(wèn)題。V R的英文全稱為V irtual Reality，它的中文譯名五花八門，沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的說(shuō)法。我國(guó)著名科學(xué)家錢學(xué)森曾建議把它翻譯為“靈境技術(shù)”。當(dāng)然，V R技術(shù)就是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，它能夠讓我們?cè)谒鶆?chuàng)造的虛擬世界中體驗(yàn)著現(xiàn)實(shí)世界同樣的情境，V R在很多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。隨著現(xiàn)代化技術(shù)不斷發(fā)展，V R技術(shù)應(yīng)用到教育教學(xué)中的例子也越來(lái)越多。把V R與初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)整合，將給予學(xué)生更多的參與實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，讓V R輔助的教育教學(xué)更好地保證初中義務(wù)教育階段的教學(xué)高效性。讓V R輔助的教育教學(xué)更好地激發(fā)初中義務(wù)教育階段孩子的創(chuàng)新性。

一、VR與初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)整合的意義

現(xiàn)階段農(nóng)村初中基本沒(méi)有實(shí)驗(yàn)員，以至于沒(méi)有辦法在上課之前準(zhǔn)備好相應(yīng)課程實(shí)驗(yàn)所用的器材。再加上維護(hù)跟不上，有些實(shí)驗(yàn)根本無(wú)法完成。并且儀器設(shè)備更新率很低，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊，無(wú)法激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性。實(shí)驗(yàn)室有限，無(wú)法滿足整個(gè)年段學(xué)生分組探究的需求。實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)主要也是驗(yàn)證書本上的理論、讀取一些數(shù)據(jù)的單一性實(shí)驗(yàn)。這樣的實(shí)驗(yàn)很難讓學(xué)生們處于主體地位。由于這些種種原因的限制，初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)往往不能很好地進(jìn)行。

此時(shí)出現(xiàn)了V R，不僅不需要實(shí)驗(yàn)員每堂課前煩瑣的準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)儀器，還能完成有些本身根本無(wú)法完成的實(shí)驗(yàn)。而且V R技術(shù)如今已十分成熟。雖然它只是計(jì)算機(jī)所創(chuàng)造的虛擬世界的事物，但是具有感知性、智能性、交互性和構(gòu)想性的基本特征。V R這種技術(shù)整合了計(jì)算機(jī)圖形圖像技術(shù)、現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)、多維度空間技術(shù)等等的多種先進(jìn)科學(xué)技術(shù)。V R還能夠模擬出人的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等的感官功能。讓我們?cè)谀M的世界里也可以通過(guò)語(yǔ)言、動(dòng)作等方式進(jìn)行實(shí)時(shí)交流。具有實(shí)驗(yàn)的親身體驗(yàn)性，這樣的高科技應(yīng)用于教育教學(xué)學(xué)生能不感興趣嗎？

二、VR照亮初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)“暗區(qū)”

信息技術(shù)的高速發(fā)展給經(jīng)濟(jì)發(fā)展插上了騰飛的翅膀，也給我們教育教學(xué)帶來(lái)全新的教學(xué)模式。這種新模式下，V R技術(shù)為初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)“暗區(qū)”開(kāi)啟了新的門窗。滬科版《物理》八年級(jí)第一章《打開(kāi)物理世界大門》就讓學(xué)生們感知物理研究的就是大到宇宙小的夸克的一門自然科學(xué)。可是老師絞盡腦汁即使配上形象生動(dòng)的ppt也無(wú)法讓學(xué)生感受宇宙的浩瀚和夸克的渺小。此時(shí)，V R給我們帶來(lái)了全方位多角度的輔助。讓學(xué)生親眼看著由一個(gè)女孩到一片草地到地球、太陽(yáng)系、銀河系感知什么叫浩瀚的宇宙。再由女孩的眼睛到神經(jīng)系統(tǒng)到一個(gè)分子、原子、原子核感知每一個(gè)夸克在游動(dòng)。短短幾分鐘的V R展示，高效率于我們滔滔不絕敘述一節(jié)課。

牛頓第一定律貫穿初中到高中乃至大學(xué)，然而每次講牛頓第一定律時(shí)，理想實(shí)驗(yàn)要讓學(xué)生明白就得花費(fèi)不少心思。光滑的世界是什么樣子的？這個(gè)難題終于可以讓V R來(lái)解決了。V R世界里，光滑的生活情境呈現(xiàn)在學(xué)生眼前。學(xué)生從中形成深刻的印象。學(xué)起來(lái)自然輕松有趣。V R還可以解決某種物理現(xiàn)象或規(guī)律的形式，并能讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中體驗(yàn)到強(qiáng)烈的親切感，效果可想而知。

三、VR捍衛(wèi)初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)“險(xiǎn)區(qū)”

十三五規(guī)劃后，更注重培養(yǎng)學(xué)生的自主意識(shí)。如今的學(xué)生自主意識(shí)也很強(qiáng)，出于好奇常常會(huì)進(jìn)行一些你講解時(shí)提及不能怎么樣的操作?！盀槭裁床荒苓@樣做？”教師再怎么娓娓道來(lái)也扼殺不了一些孩子的求知欲。為了滿足求知欲，這些學(xué)生會(huì)忍不住自己進(jìn)行嘗試。這一嘗試輕者損壞了儀器、重者可能會(huì)危及孩子生命安全。這時(shí)候我們何不自己把這些“險(xiǎn)區(qū)”讓孩子在V R中體驗(yàn)，讓學(xué)生有深刻的認(rèn)識(shí)呢？

就以電學(xué)為例。我們初中強(qiáng)調(diào)，不高于36v的電壓為安全電壓。而學(xué)生看見(jiàn)的第一反應(yīng)是高于36v的電壓我們接觸后會(huì)怎樣？而且我們生活用電電壓高達(dá)220v。雖然我們反復(fù)強(qiáng)調(diào)220v我們接觸短時(shí)間就會(huì)斃命。萬(wàn)一學(xué)生鋌而走險(xiǎn)出于好奇去試試呢？這時(shí)候V R就能既保證學(xué)生安全又能讓學(xué)生親身體驗(yàn)觸電的感覺(jué)。從此對(duì)看不見(jiàn)、摸不得的電有了新的認(rèn)識(shí)。還有在學(xué)習(xí)熱機(jī)時(shí)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的做功沖程講解時(shí)，為了更形象描述“爆缸”，老師們會(huì)想到用小鞭炮在剪斷的礦泉水瓶里爆炸。很形象生動(dòng)展示了能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程。但是如果課后學(xué)生不滿足于課堂的小實(shí)驗(yàn)，自己再去過(guò)把癮。孩子又不知道其中的危險(xiǎn)，可能就會(huì)帶來(lái)不必要的麻煩。V R就能讓學(xué)生感受大爆炸帶來(lái)的沖擊感和震懾力。既滿足了“問(wèn)題”學(xué)生的求知欲，又給學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)規(guī)則有了深刻的印象。又避免傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式帶來(lái)的危險(xiǎn)。明確了初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的“險(xiǎn)區(qū)”。

四、VR覆蓋初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)“盲區(qū)”

新課程之后，探究性實(shí)驗(yàn)更是成為了物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重中之重。在探究活動(dòng)中，通過(guò)經(jīng)歷和科學(xué)家進(jìn)行探究時(shí)的相似過(guò)程，知道物理知識(shí)與技能，感受科學(xué)探究的樂(lè)趣，了解科學(xué)家的研究方法，領(lǐng)悟科學(xué)的思想和精神。這正體現(xiàn)了《課程標(biāo)準(zhǔn)》中著重培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的精神。V R實(shí)驗(yàn)室更好地為學(xué)生提供了一個(gè)自主探究的平臺(tái)。學(xué)生可以完全按照自己的設(shè)想去進(jìn)行實(shí)驗(yàn)情境的創(chuàng)設(shè)。并可以由多人通過(guò)該平臺(tái)進(jìn)行合作與討論，共同完成探究性學(xué)習(xí)。教師不必出于某種擔(dān)心而畏首畏尾。在V R中，學(xué)生通過(guò)自主探究，用最直接的方式獲取了自己最想要的知識(shí)。身臨其境的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)將是學(xué)生最深刻最難以忘記的知識(shí)。V R深入應(yīng)用在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)和學(xué)生現(xiàn)實(shí)生活的實(shí)驗(yàn)情景相比較。通過(guò)提出問(wèn)題、猜想假設(shè)、動(dòng)手操作、交流合作等探究活動(dòng)，獲得新知識(shí)、獲取新技能、掌握新方法、領(lǐng)悟新情感。讓探究性學(xué)習(xí)不再是一句空話。讓初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)真正的內(nèi)涵在V R中得以拓展。讓V R成為初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的營(yíng)養(yǎng)液，為初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)更高效地服務(wù)于義務(wù)教育物理教學(xué)提供強(qiáng)有力的保障。

總之，隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，V R與物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的整合將更好地輔助初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂。V R引進(jìn)教育教學(xué)領(lǐng)域?qū)⒔o教育者、受教育者帶來(lái)一個(gè)新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式契機(jī)。與此同時(shí)，我們也要看到，V R與初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)整合是一個(gè)新興事物，還有許多問(wèn)題需要同仁們?nèi)パ芯俊⑻剿?。但我們要確信V R與初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的整合終將在初中物理教育教學(xué)中大有作為。

[1]高鋒鋒.中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革探索.科學(xué)之友 B 版，2010（01）.

[2]李榮香.多媒體課件輔助物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)探究.基礎(chǔ)教育，2010（03）.

[3]豆丁.現(xiàn)代信息技術(shù)下的初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué).初中教育，2015（03）.

[4]李文倫.上好初中物理實(shí)驗(yàn)課的幾個(gè)思考.新課程(教育學(xué)術(shù)版)，2008（08）.