虛擬實(shí)驗(yàn)在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用研究

龐明紅

摘 要：本文主要就虛擬實(shí)驗(yàn)在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行了全面的分析，對(duì)在測(cè)量型實(shí)驗(yàn)、探究型實(shí)驗(yàn)、演示型實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)以及操作型實(shí)驗(yàn)等方面的應(yīng)用做了總結(jié)，旨在為初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供基礎(chǔ)支撐，從而提高初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：虛擬實(shí)驗(yàn) 初中物理 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 應(yīng)用

一、虛擬實(shí)驗(yàn)在測(cè)量型實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

測(cè)量型的實(shí)驗(yàn)操作比較簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)設(shè)備也比較好準(zhǔn)備，如果是理解困難、抽象的測(cè)量型實(shí)驗(yàn)，需要借助虛擬實(shí)驗(yàn)展示實(shí)驗(yàn)成果，虛擬實(shí)驗(yàn)一般是在老師的指導(dǎo)下進(jìn)行，通過虛擬實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠掌握測(cè)量的方法，并且利用實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果解決實(shí)際問題。

例如：在伏安法測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)的理解難度較大，因此需要借助虛擬實(shí)驗(yàn)來得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，首先，老師應(yīng)該針對(duì)實(shí)驗(yàn)的原理進(jìn)行相應(yīng)的演示和展示，然后學(xué)生在之前老師的講解中嘗試實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行電路圖的連接，利用鼠標(biāo)拖動(dòng)變阻器，將實(shí)驗(yàn)中的電壓、電流進(jìn)行準(zhǔn)確記錄，然后繪制小燈牌的電阻伏安性圖，在實(shí)驗(yàn)中體驗(yàn)電壓的變化會(huì)影響電阻大小的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出電壓的增大會(huì)導(dǎo)致電阻的增大。在虛擬實(shí)驗(yàn)的過程中，老師要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行問題的思考，在小燈泡的電阻設(shè)置為定值之后，然后將電阻器進(jìn)行拖動(dòng)，記下這時(shí)的電流值和電壓，再繪制定值情況下的電阻伏安特性圖，在該圖中得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在定值電阻不變的情況，小燈泡電阻值仍然會(huì)發(fā)生變化，但是為什么會(huì)存在這種情況，老師應(yīng)該向?qū)W生拋出問題，然后在全班進(jìn)行討論，最后再由老師進(jìn)行總結(jié)和答疑。

二、虛擬實(shí)驗(yàn)在演示型實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

演示實(shí)驗(yàn)一般是由老師主場(chǎng)，學(xué)生在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中扮演觀眾的角色，但是在演示型的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生人數(shù)較多的情況下，可能會(huì)影響所有學(xué)生的觀察，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)學(xué)校失去興趣。在這種情況下，就需要借助虛擬實(shí)驗(yàn)，克服環(huán)境因素的制約，將實(shí)驗(yàn)過程通過虛擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行全面展示。

例如：在進(jìn)行光的反射實(shí)驗(yàn)時(shí)，老師可以借助虛擬實(shí)驗(yàn)，在平面鏡和平行光源的幫助下，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。但是在正式的?shí)驗(yàn)開始之前，學(xué)生首先應(yīng)該了解和掌握光的反射和相關(guān)概念，老師可以提供給學(xué)生一個(gè)光的反射圖，比較形象直觀的告訴學(xué)生其中的原理。然后讓學(xué)生測(cè)量反射角和入射角，最后和老師一起總結(jié)得出的定理。

三、虛擬實(shí)驗(yàn)在探究型實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

在探究型的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象去得出相應(yīng)的規(guī)律，但是在真正的實(shí)驗(yàn)中，如果實(shí)驗(yàn)受到來自外界因素的影響，最終學(xué)生就愛很難在實(shí)驗(yàn)中得出比較準(zhǔn)確的結(jié)果，則需要利用虛擬實(shí)驗(yàn)減小來自外界因素的影響。

例如：在進(jìn)行凸透鏡成像規(guī)律探究實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)室的光線會(huì)影響到凸透鏡成像的結(jié)果，導(dǎo)致學(xué)生不能得出比較準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)，這就需要利用虛擬實(shí)驗(yàn)，首先學(xué)生在虛擬平臺(tái)中，在遠(yuǎn)處放置物體，然后把物體進(jìn)行遠(yuǎn)近移動(dòng)，在移動(dòng)的過程中觀察凸透鏡中的成像問題，并且將一種變化的中物體和凸透鏡之間的距離進(jìn)行準(zhǔn)確記錄。通過這些實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生就會(huì)比較快速的發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中的規(guī)律，一旦物距超出兩倍焦距，透過凸透鏡的成像就會(huì)是縮小、倒立的情況，剛好等于兩倍焦距的時(shí)候，成像會(huì)等大，也是倒立的像，在小于兩倍焦距時(shí)，成像就會(huì)放大，然后變成正立的像。在虛擬實(shí)驗(yàn)的過程中，學(xué)生能夠比較清楚的找出其中的規(guī)律，然后在老師的引導(dǎo)下進(jìn)行規(guī)律的總結(jié)。

四、虛擬實(shí)驗(yàn)在設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

學(xué)生在實(shí)際的生活和學(xué)習(xí)過程中，他們會(huì)利用一些工具去解決遇到的問題，同樣這也適合于物理實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生需要借助實(shí)驗(yàn)平臺(tái)來理解物理現(xiàn)象。

例如：在進(jìn)行牛頓第一定律的實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生很難準(zhǔn)確理解力和運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系，特別是剛剛開始接觸這一定律的學(xué)生，因此，老師應(yīng)該利用物體運(yùn)動(dòng)受到摩擦力的影響實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生理解牛頓第一定律，因?yàn)閷W(xué)生很難準(zhǔn)確控制摩擦力，最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果變化較小，學(xué)生并不能快速的對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行精準(zhǔn)總結(jié)，因此這就需要借助虛擬實(shí)驗(yàn)，為了讓學(xué)生感受到摩擦力，老師可以讓學(xué)生進(jìn)行搓手或者是搓臉等活動(dòng)，以此來讓學(xué)生感知物體的運(yùn)動(dòng)會(huì)受到來自摩擦力的影響。

五、虛擬實(shí)驗(yàn)在操作型實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

初中物理中的電學(xué)實(shí)驗(yàn)一般是老師進(jìn)行操作，但是這并不便于所有的學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的觀看，甚至很多學(xué)生根本不會(huì)參觀實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)失去興趣，因此為了讓所有的學(xué)生都能夠?qū)Σ僮餍偷膶?shí)驗(yàn)有所了解，能夠理解實(shí)驗(yàn)結(jié)果，就需要借助虛擬實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生能夠清楚整個(gè)實(shí)驗(yàn)操作過程。

例如：在進(jìn)行電阻的連接方式實(shí)驗(yàn)中，首先讓學(xué)生明顯串聯(lián)和并聯(lián)的連接方式，然后讓學(xué)生將兩個(gè)電阻分別進(jìn)行串聯(lián)和并聯(lián)，根據(jù)相關(guān)的計(jì)算方法計(jì)算串聯(lián)或者并聯(lián)之后的電阻值，最后將這兩種連接方式中電阻值的大小作對(duì)比，學(xué)生就能夠會(huì)很快的得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，串聯(lián)的電阻值比并聯(lián)的電阻值大。

總結(jié)

綜上所述，虛擬實(shí)驗(yàn)在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中具有重要的意義，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)也在不斷發(fā)展，為物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的提升提供有力的技術(shù)支撐。初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，需要依靠學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，才會(huì)提高學(xué)生的自主性，但是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)教學(xué)的局限，導(dǎo)致一部分學(xué)生沒有參與實(shí)驗(yàn)過程，因此需要利用虛擬實(shí)驗(yàn)，為每個(gè)學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，體會(huì)實(shí)驗(yàn)過程，為初中學(xué)生物理學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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