仿真實(shí)驗(yàn)輔助高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐探究

王姣

摘 要高中物理教學(xué)，是一門需要經(jīng)過實(shí)驗(yàn)來(lái)證明很多知識(shí)的學(xué)科。因此，實(shí)驗(yàn)在高中物理教學(xué)中擁有非常重要的位置和作用。而應(yīng)用仿真物理實(shí)驗(yàn)來(lái)輔助高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅能夠解決學(xué)生與教師在實(shí)驗(yàn)中選擇實(shí)驗(yàn)器材的困難和區(qū)間，還能夠不受時(shí)間、空間的束縛，進(jìn)而對(duì)培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的創(chuàng)新精神起到重要作用，能夠引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中獲得創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方案。本文就自身物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)方針實(shí)驗(yàn)輔助高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐進(jìn)行相關(guān)探討。

關(guān)鍵詞仿真實(shí)驗(yàn)；高中物理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類號(hào)：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002-7661（2018）30-0255-02

高中生在學(xué)習(xí)物理的知識(shí)過程中，很多的知識(shí)都是需要靠物理實(shí)驗(yàn)來(lái)獲得，因此，物理實(shí)驗(yàn)是學(xué)生獲取和掌握知識(shí)的重要途徑，因此，教師應(yīng)該對(duì)物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行深入的研究，進(jìn)而可以提升高中物理教學(xué)的效率，并且物理實(shí)驗(yàn)也是高中物理教師在教學(xué)中的重要研究課題。傳統(tǒng)的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，都要依靠比較復(fù)雜的物理實(shí)驗(yàn)器材來(lái)完成，但是實(shí)際情況是可以供物理實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)器材不多，而如果在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中利用仿真物理實(shí)驗(yàn)來(lái)輔助或替代真實(shí)物理實(shí)驗(yàn)，就可以利用仿真物理實(shí)驗(yàn)中所使用的電腦、或者是軟件，將真實(shí)物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行模擬，解決了真實(shí)物理實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)過程中的局限性。仿真物理實(shí)驗(yàn)可以擺脫時(shí)間、空間的約束，不用再因?yàn)閷?shí)驗(yàn)器材的短缺而影響實(shí)驗(yàn)效果。并且運(yùn)用仿真物理實(shí)驗(yàn)來(lái)輔助高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，還可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，可以引導(dǎo)學(xué)生與教師合作，共同設(shè)計(jì)出創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)方案。因此，在運(yùn)用仿真物理實(shí)驗(yàn)輔助高中實(shí)驗(yàn)教學(xué)，有著不可替代且長(zhǎng)遠(yuǎn)的重要意義。

一、仿真物理實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)與不足

所謂仿真物理實(shí)驗(yàn)，是以真實(shí)物理實(shí)驗(yàn)原理為基礎(chǔ)，利用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行開發(fā)，或者是對(duì)真實(shí)物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行模擬情景，或者是利用仿真物理實(shí)驗(yàn)軟件和計(jì)算機(jī)就可以完成相應(yīng)物理實(shí)驗(yàn)的一種實(shí)驗(yàn)。在高中物理教學(xué)中利用仿真物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)，會(huì)有利于提升高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量和效率。

（一）仿真實(shí)驗(yàn)輔助高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)

在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，不是所有的實(shí)驗(yàn)都可以有足夠的實(shí)驗(yàn)器材，因此，就無(wú)法對(duì)所有的物理現(xiàn)象利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，而如果運(yùn)用仿真物理實(shí)驗(yàn)來(lái)輔助物理實(shí)驗(yàn)，就可以避免由于器材不足的問題導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)無(wú)法進(jìn)行的不足。運(yùn)用仿真物理實(shí)驗(yàn)，只需要通過在電腦和軟件中輸入一些物理實(shí)驗(yàn)所需的參數(shù)，電腦和軟件就可以自行模擬與真實(shí)物理實(shí)驗(yàn)一樣的實(shí)驗(yàn)情境，從而保證學(xué)生可以直觀、形象的觀看物理實(shí)驗(yàn)，掌握相應(yīng)的知識(shí)，這樣就可以保證高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課程數(shù)量。

在傳統(tǒng)的高中物理實(shí)驗(yàn)中所使用的實(shí)驗(yàn)器材，多數(shù)是一種微縮性的器材，學(xué)生在觀看物理實(shí)驗(yàn)的過程中，無(wú)法給予學(xué)生更加直觀、真實(shí)的視覺感受，因此，傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)力不高，無(wú)法達(dá)到更好的實(shí)驗(yàn)效果。而如果運(yùn)用仿真物理實(shí)驗(yàn)取代傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)，就可以利用電腦和軟件的功能，如放大工具，將實(shí)驗(yàn)中所要關(guān)注的細(xì)節(jié)、局部進(jìn)行放大，進(jìn)而可以詳細(xì)的了解實(shí)驗(yàn)局部的內(nèi)容。另外，可以在仿真物理實(shí)驗(yàn)中，讓每個(gè)學(xué)生都操作一臺(tái)電腦，這樣就解決了在傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)中，一個(gè)班級(jí)的學(xué)生只能共同觀察一個(gè)實(shí)驗(yàn)道具的情況。

在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，一些大型的物理現(xiàn)象無(wú)法通過真實(shí)物理實(shí)驗(yàn)展現(xiàn)給學(xué)生，例如海市蜃樓等，而如果利用仿真物理實(shí)驗(yàn)就可以擺脫這類物理實(shí)驗(yàn)對(duì)空間的要求，擺脫空間對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的束縛，這是傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的物理現(xiàn)象。另外，運(yùn)用仿真物理實(shí)驗(yàn)還可以展現(xiàn)很多傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)所不能展現(xiàn)出的一些物理現(xiàn)象，如電流、磁感線等。不僅如此，在傳統(tǒng)的真實(shí)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，有很多的實(shí)驗(yàn)都具有一定的危險(xiǎn)性，也許會(huì)對(duì)學(xué)生造成傷害，在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用仿真物理實(shí)驗(yàn)，可以有效避免在實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的危險(xiǎn)。

仿真物理實(shí)驗(yàn)可以通過當(dāng)今普及的手機(jī)、電腦等智能終端來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此，擺脫了真實(shí)物理實(shí)驗(yàn)對(duì)器材、場(chǎng)地、環(huán)境等多方面的條件限制，進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)將更加靈活、方便。學(xué)生可以根據(jù)自身的需要，隨時(shí)隨地的利用手機(jī)、平板電腦等設(shè)備進(jìn)行相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)，或者是隨時(shí)進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)知識(shí)的復(fù)習(xí)和研究。另外，學(xué)生還可以利用仿真實(shí)驗(yàn)軟件自行設(shè)計(jì)一些實(shí)驗(yàn)方案，在軟件中完成嘗試，進(jìn)而對(duì)自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行檢驗(yàn)，如此能夠有效培養(yǎng)學(xué)生的求知欲和探究心理，有效提升學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)的積極性和興趣，并同時(shí)提高了學(xué)生對(duì)高中物理知識(shí)的了解和認(rèn)知水平。

（二）仿真物理實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的不足

第一，仿真物理實(shí)驗(yàn)感知程度較差。仿真物理實(shí)驗(yàn)究其根本仍然是對(duì)真實(shí)實(shí)驗(yàn)的模擬，在仿真物理實(shí)驗(yàn)的過程中，必然會(huì)降低學(xué)生對(duì)真實(shí)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的感知，于此同時(shí)，無(wú)法在仿真物理實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的實(shí)際操作能力。在仿真物理實(shí)驗(yàn)的過程中，唯一可以提供給學(xué)生的只有來(lái)自聽覺方面、視覺方面的感受，進(jìn)而就無(wú)法讓學(xué)生感受到真實(shí)實(shí)驗(yàn)帶來(lái)的直觀、真實(shí)的刺激和感受。并且，仿真物理實(shí)驗(yàn)屬于虛擬性的實(shí)驗(yàn)，基于此，學(xué)生就會(huì)在潛意識(shí)之中懷疑實(shí)驗(yàn)的科學(xué)合理性，即使仿真物理實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是真實(shí)的，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果和結(jié)論也回產(chǎn)生懷疑的態(tài)度。而且，仿真物理實(shí)驗(yàn)是一種過于理想化的實(shí)驗(yàn)，本身實(shí)驗(yàn)用時(shí)就非常短，在實(shí)際教學(xué)過程中，無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間的對(duì)學(xué)生形成有效的記憶刺激，進(jìn)而就無(wú)法達(dá)成與真實(shí)實(shí)驗(yàn)一般的實(shí)驗(yàn)效果。

第二，仿真物理實(shí)驗(yàn)不利于培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。在仿真物理實(shí)驗(yàn)中一般都會(huì)在關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)步驟給予學(xué)生一些步驟及注意事項(xiàng)方面的提示，這樣學(xué)生就很難進(jìn)行獨(dú)立的思考，在進(jìn)行仿真物理實(shí)驗(yàn)中就會(huì)過于依賴其中的提示，弱化了自己的獨(dú)立思考能力。并且在仿真物理實(shí)驗(yàn)中，用于實(shí)驗(yàn)的軟件會(huì)自動(dòng)的進(jìn)行對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果等進(jìn)行分析和處理工作，因此，如果某些學(xué)生的自制能力比較差，就會(huì)導(dǎo)致這些學(xué)生喪失了自主解決問題的機(jī)會(huì)，也降低了學(xué)生自主解決問題的能力和意識(shí)。在仿真實(shí)驗(yàn)室之中，各種條件都非常理想，因此不會(huì)出現(xiàn)一些突發(fā)事件，也不會(huì)出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)故障，也不需要真實(shí)實(shí)驗(yàn)所需的實(shí)驗(yàn)設(shè)備檢修，基于這些因素，非常不利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作能力以及不利于培養(yǎng)學(xué)生的解實(shí)際問題的能力。

第三，物理教師無(wú)法掌握學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)的真實(shí)水平。在仿真物理實(shí)驗(yàn)中，所使用的軟件會(huì)自動(dòng)解決在實(shí)驗(yàn)中所會(huì)碰見的問題，自然學(xué)生不用自主思考解決的辦法，不用擔(dān)心、也不必?fù)?dān)心實(shí)驗(yàn)不會(huì)成功，這樣教師就不會(huì)知道學(xué)生在物理實(shí)驗(yàn)中是否遇到了問題，遇到了什么樣的問題，問題依靠軟件解決后學(xué)生是否理解和掌握其中的知識(shí)。并且教師也無(wú)法判斷和掌握學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)水平，這樣十分不利于教師根據(jù)學(xué)生的反饋信息來(lái)判斷自身的教學(xué)工作成效和效率，自然會(huì)對(duì)教師的下一步教學(xué)產(chǎn)生不同程度的影響。另外，如果用一句話來(lái)描繪仿真物理實(shí)驗(yàn)，就是紙上談兵，這樣的物理實(shí)驗(yàn)方式很難對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成果和過程做出準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。

總而言之，無(wú)論是真實(shí)物理實(shí)驗(yàn)，還是仿真物理實(shí)驗(yàn)，都有其優(yōu)勢(shì)和不足。在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中進(jìn)行真實(shí)實(shí)驗(yàn)，永遠(yuǎn)是物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要教學(xué)方式，真實(shí)實(shí)驗(yàn)所能起到的教學(xué)效果是無(wú)法取代的。而有些實(shí)驗(yàn)也是無(wú)法進(jìn)行真實(shí)實(shí)驗(yàn)的，因此，在實(shí)際進(jìn)行高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要對(duì)真實(shí)物理實(shí)驗(yàn)、仿真物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行深入的研究，根據(jù)在高中物理教學(xué)中的實(shí)際需要，并結(jié)合真實(shí)物理實(shí)驗(yàn)與仿真物理實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)和差異，有針對(duì)性的合理使用相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)類型，并且應(yīng)該以真實(shí)物理實(shí)驗(yàn)為主，以仿真物理實(shí)驗(yàn)為輔，也可以將兩者進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，從而提升高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率和質(zhì)量，提升學(xué)生的實(shí)際操作能力和教學(xué)效率。

二、仿真實(shí)驗(yàn)輔助高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐

在物理教學(xué)過程中，不是所有的物理現(xiàn)象都可以用傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)器材來(lái)實(shí)現(xiàn)，很多的定律也無(wú)法表達(dá)出來(lái)，雖然教師制作了一些相關(guān)的實(shí)驗(yàn)器材，但是即便有這些實(shí)驗(yàn)器材，學(xué)生也無(wú)法詳細(xì)的了解和掌握實(shí)驗(yàn)的真正原理，不能夠通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證所要講解的物理知識(shí)內(nèi)容和得出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

例如，在講解《動(dòng)量守恒定律》的教學(xué)過程中，如果教師利用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行該知識(shí)的教學(xué)，學(xué)生就無(wú)法真正的了解定量守恒定律的真正原理，而動(dòng)量守恒定律還是高中物理教學(xué)中最重要的知識(shí)點(diǎn)之一，也是必須進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容，而傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)無(wú)法良好的展現(xiàn)動(dòng)量守恒定律中存在的實(shí)際阻力，并且，學(xué)習(xí)動(dòng)量守恒定律，教師一般都是重復(fù)教材中所規(guī)定的實(shí)驗(yàn)，沒有創(chuàng)新性和變化，自然導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和興趣都不高，進(jìn)而降低了物理教學(xué)的效率和質(zhì)量。而如果在這部分教學(xué)中運(yùn)用仿真物理實(shí)驗(yàn)，就會(huì)明顯提升學(xué)生對(duì)這部分知識(shí)的直觀感受和感知，同時(shí)還可以利用仿真物理實(shí)驗(yàn)得出更加完美的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，下文筆者以動(dòng)量守恒定律為例，進(jìn)行仿真物理實(shí)驗(yàn)在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的實(shí)踐進(jìn)行相關(guān)探索。

（一）教學(xué)目標(biāo)

首先，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生掌握和熟悉仿真物理實(shí)驗(yàn)所要運(yùn)用的軟件以及計(jì)算機(jī)，先讓學(xué)生對(duì)軟件中操作的頁(yè)面進(jìn)行熟悉，然后教會(huì)學(xué)生如何在軟件中設(shè)置所要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)所需的參數(shù)、屬性等內(nèi)容。在此之后，教師在課堂中仔細(xì)的給學(xué)生講解定量守恒定律的含義、知識(shí)點(diǎn)，然后要求學(xué)生可以理解并掌握動(dòng)量守恒定律相關(guān)的使用條件，以及動(dòng)量守恒定律使用的范圍。

在教學(xué)過程中，教師應(yīng)該在實(shí)驗(yàn)之前先為學(xué)生列舉一些學(xué)生生活中較為常見且熟悉的與動(dòng)量守恒定律相關(guān)的物理現(xiàn)象，并根據(jù)這些現(xiàn)象提出相應(yīng)的問題，如此，就可以有效激發(fā)出學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并引發(fā)學(xué)生的對(duì)這些物理現(xiàn)象的好奇心，促使學(xué)生可以積極主動(dòng)的來(lái)學(xué)習(xí)物理知識(shí)，探究這些問題的答案。并且可以有效引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自覺的討論和分析，進(jìn)而提升學(xué)生進(jìn)行物理學(xué)習(xí)中形成良好的分析、解決問題的能力和習(xí)慣，最終提高高中物理教學(xué)的質(zhì)量和效率。例如，很多高中學(xué)生尤其是男學(xué)生，對(duì)于新聞中常見的火箭飛入宇宙中都有極強(qiáng)的好奇心，教師就可以利用學(xué)生的好奇心，給學(xué)生講解其實(shí)火箭飛入太空的現(xiàn)象，屬于動(dòng)量守恒定律中的反沖現(xiàn)象，而學(xué)生還會(huì)產(chǎn)生疑問，為什么火箭會(huì)飛到科學(xué)家指定的位置？教師就可以告知學(xué)生這些都是需要通過周密的計(jì)算來(lái)實(shí)現(xiàn)，這些計(jì)算過程都與物理有密切的關(guān)系，在此之后，教師就可以帶領(lǐng)學(xué)生利用仿真物理實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生自行在其中填寫一些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，來(lái)模仿真實(shí)物理實(shí)驗(yàn)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的火箭升空過程。

（二）教學(xué)重難點(diǎn)知識(shí)

在動(dòng)量守恒定律教學(xué)中，教學(xué)難點(diǎn)在于讓學(xué)生可以掌握其定律，強(qiáng)化對(duì)定律的認(rèn)知，而重點(diǎn)在于可以促使學(xué)生在運(yùn)用動(dòng)量守恒定律來(lái)解決實(shí)際問題。針對(duì)于這些教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生自主進(jìn)行發(fā)現(xiàn)和進(jìn)行仿真物理實(shí)驗(yàn)。例如，可以讓學(xué)生在仿真物理實(shí)驗(yàn)中自行多次改變相應(yīng)的參數(shù)，然后自主進(jìn)行操作，從而可以將動(dòng)量守恒定律與多種實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，進(jìn)而提升學(xué)生在現(xiàn)實(shí)生活中應(yīng)用動(dòng)量守恒定律的能力。

三、總結(jié)

綜上所述，隨著我國(guó)新課改的實(shí)施，高中教學(xué)更加側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生可以自主發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力，可以將知識(shí)在實(shí)際生活中靈活應(yīng)用。在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用仿真物理實(shí)驗(yàn)輔助教學(xué)，可以促使學(xué)生形成發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]白凡.仿真實(shí)驗(yàn)輔助高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐[J].中國(guó)教育技術(shù)裝備，2018（01）：39-41.