利用NB虛擬實(shí)驗(yàn)助推物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)

馬琦

摘要：實(shí)驗(yàn)教學(xué)是物理教學(xué)的重要組成部分，將NOBOOK虛擬實(shí)驗(yàn)（簡(jiǎn)稱NB虛擬實(shí)驗(yàn)）教學(xué)納入到中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)中，與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)相互作用，將會(huì)對(duì)整體物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的運(yùn)行和結(jié)果產(chǎn)生新的影響。

關(guān)鍵詞：NB虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)；傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)；物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)

doi：10.16083/j.cnki.1671-1580.2018.08.002

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671—1580（2018）08—0005—04

一、NB虛擬實(shí)驗(yàn)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的功能與作用

（一）理想性

所謂理想性是指排除外界環(huán)境的任何干擾因素和限定條件將事物及其狀態(tài)純凈化和自由化。理想化在現(xiàn)實(shí)世界中很難實(shí)現(xiàn)，但在科學(xué)上可以用理想化的方法來(lái)解決問(wèn)題。在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，用NB虛擬實(shí)驗(yàn)對(duì)“理想實(shí)驗(yàn)”進(jìn)行形象化處理和對(duì)“經(jīng)典實(shí)驗(yàn)”進(jìn)行理想化處理，為物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來(lái)了很多好處。

理想實(shí)驗(yàn)是在不使用任何器材、設(shè)備的情況下，在思維中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，是把客觀的實(shí)驗(yàn)條件和研究對(duì)象加以純化，塑造出來(lái)的理想化過(guò)程的“實(shí)驗(yàn)”，是物理學(xué)理論研究的一種科學(xué)思維方法。理想實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)是邏輯推理，對(duì)物理學(xué)的發(fā)展、新理論的建立、對(duì)已有理論的補(bǔ)充和完善都起到了積極的推動(dòng)作用。作為中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中的重要組成部分，應(yīng)用理想實(shí)驗(yàn)課使學(xué)生了解和學(xué)習(xí)理想實(shí)驗(yàn)法，幫助學(xué)生建立“理想模型”，體會(huì)研究過(guò)程并理解物理概念、定理和定律。

NB虛擬實(shí)驗(yàn)由于能夠突破客觀因素所帶來(lái)的限制、支持任意實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景的搭建和物理模型的建立而改變了物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀。NB虛擬實(shí)驗(yàn)展現(xiàn)了教材中理想實(shí)驗(yàn)的邏輯過(guò)程，化靜為動(dòng)、變抽象為具體，使看不見(jiàn)摸不到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可視化、數(shù)據(jù)化，在理想實(shí)驗(yàn)所謂“操作”的思維過(guò)程中，學(xué)生可以自由調(diào)節(jié)空氣阻力、重力加速度等實(shí)驗(yàn)環(huán)境，身臨其境感悟物理概念、定理和定律的形成過(guò)程，嘗試和檢驗(yàn)探索物理問(wèn)題的各種思維方法和實(shí)驗(yàn)手段、帶著看到和聽(tīng)到的實(shí)驗(yàn)信息進(jìn)入到物理知識(shí)的學(xué)習(xí)中去。隨著虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)的推廣運(yùn)用，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的感性知識(shí)和理性知識(shí)的割裂，直接經(jīng)驗(yàn)與間接經(jīng)驗(yàn)脫節(jié)等情況都將得到進(jìn)一步解決。

NB虛擬實(shí)驗(yàn)理想性的優(yōu)點(diǎn)除了形象展示“理想實(shí)驗(yàn)”之外，還體現(xiàn)在對(duì)“經(jīng)典實(shí)驗(yàn)”的理想化處理上。物理許多重要的概念、定理和定律都是建立在“經(jīng)典實(shí)驗(yàn)”基礎(chǔ)上的，但是我們?cè)谖锢斫虒W(xué)中再現(xiàn)這些實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)條件，氣候和地點(diǎn)等因素，都可能影響到實(shí)驗(yàn)的效果，在自然條件下所產(chǎn)生的偏差或失敗的實(shí)驗(yàn)可能就會(huì)對(duì)學(xué)生理解造成困難，而教師對(duì)出現(xiàn)偏差或失敗原因的解釋往往也是蒼白無(wú)力的。NB虛擬實(shí)驗(yàn)就可以通過(guò)采取理想化處理的手段使被觀察對(duì)象“完美出現(xiàn)”，給了學(xué)生反復(fù)進(jìn)行觀察研究的機(jī)會(huì)。這種理想化處理可不只是高效，還能讓學(xué)生在對(duì)虛擬和真實(shí)的對(duì)比中，意識(shí)到必然性和偶然性、確定性和非確定性之間的關(guān)系，體會(huì)一些物理定律不過(guò)是針對(duì)偶然進(jìn)行大量統(tǒng)計(jì)的平均結(jié)果，所期望的物理學(xué)思想就在如此的辯證關(guān)系中孕育而生。

（二）靈活性

靈活多變是NB虛擬實(shí)驗(yàn)的另一個(gè)重要屬性，而傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)由于受課程計(jì)劃和實(shí)物條件的制約，難以發(fā)揮靈活的功能和作用。利用NB虛擬實(shí)驗(yàn)的靈活性進(jìn)行輔助教學(xué)，可以優(yōu)化課堂實(shí)驗(yàn)演示效果，使單調(diào)繁瑣的實(shí)驗(yàn)課變得更加簡(jiǎn)捷高效，更能彰顯物理學(xué)科的特點(diǎn)，提高課堂教學(xué)的質(zhì)量和效率。

NB虛擬實(shí)驗(yàn)可以使每個(gè)實(shí)驗(yàn)器材“活”起來(lái)，讓其自由擺放，任意組裝、靈活變更，可以將實(shí)驗(yàn)過(guò)程化整為零進(jìn)行分解或讓實(shí)驗(yàn)停留在某一實(shí)驗(yàn)步驟上進(jìn)行反復(fù)“操作”，強(qiáng)化某些隱性的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以便于對(duì)那些在真實(shí)操作中容易被忽視或不易觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行直觀立體的觀察。NB虛擬實(shí)驗(yàn)還可以任意調(diào)節(jié)參數(shù)、設(shè)計(jì)各種相互影響的因素并進(jìn)行疊加運(yùn)算。如果在傳統(tǒng)的通過(guò)物化過(guò)程進(jìn)行的物理實(shí)驗(yàn)中做這些靈活性實(shí)驗(yàn)，不僅意味著物理實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間的高成本消耗，同時(shí)還削弱了可操作性物理實(shí)驗(yàn)真實(shí)反映客觀現(xiàn)實(shí)世界物質(zhì)運(yùn)行規(guī)律的功能與作用。

獨(dú)具靈活性的NB虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)，其教育意義在于打破現(xiàn)有客觀條件的限定，使教育內(nèi)容，教學(xué)的手段和方法現(xiàn)代化，為學(xué)生學(xué)習(xí)物理提供極富動(dòng)態(tài)感的實(shí)驗(yàn)操作平臺(tái)。靈活的虛擬實(shí)驗(yàn)增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的樂(lè)趣，將學(xué)生置于一種快樂(lè)的學(xué)習(xí)情緒之中，為他們?cè)诮虒W(xué)活動(dòng)中充分發(fā)揮智能潛力提供最佳的情緒“學(xué)習(xí)場(chǎng)”，同時(shí)不受物理空間、時(shí)間的限制，隨時(shí)隨地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究、自由探究和按需學(xué)習(xí)。在探究、趣味、多樣和科學(xué)等多維度融合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，建立起“嘗試一思考一調(diào)整一再嘗試”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，然后通過(guò)模式的運(yùn)用啟迪學(xué)生的思維。

（三）仿真性

仿真模擬各種真實(shí)環(huán)境中的具體物理實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、與之相對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、可能出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)誤差甚至仿真模擬真實(shí)環(huán)境中實(shí)驗(yàn)事故，并將這些仿真模擬重復(fù)呈現(xiàn)給學(xué)生。完整再現(xiàn)真實(shí)物化實(shí)驗(yàn)是NB虛擬實(shí)驗(yàn)所擁有的又一個(gè)特殊功能。對(duì)學(xué)生而言，NB虛擬實(shí)驗(yàn)的仿真重復(fù)功能意義重大，它為物理課堂的有效教學(xué)、學(xué)生自主學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)提供了另一種方式的資源保障。

首先，物理定律一般都是經(jīng)過(guò)大量嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的物理學(xué)規(guī)律，學(xué)生要真正領(lǐng)悟物理概念、定理和定律，就需要反復(fù)多次觀察實(shí)驗(yàn)。如果學(xué)生脫離或缺少這些實(shí)證環(huán)境和實(shí)證基礎(chǔ)，在空中樓閣中建立起來(lái)的概念、定理和定律就成為完全沒(méi)有說(shuō)服力、與現(xiàn)實(shí)世界割裂的無(wú)意義知識(shí)。利用NB虛擬實(shí)驗(yàn)的仿真實(shí)驗(yàn)就可以擺脫目前課堂教學(xué)的某些困境來(lái)滿足反復(fù)強(qiáng)化學(xué)生的教學(xué)需求，學(xué)生進(jìn)入NB虛擬實(shí)驗(yàn)室的仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)后，在逼真的“實(shí)驗(yàn)空間”學(xué)生可以反復(fù)操作、反復(fù)觀察和多次采集數(shù)據(jù)，再經(jīng)過(guò)相應(yīng)實(shí)驗(yàn)信息的加工處理，最終建立概念、發(fā)現(xiàn)規(guī)律、初步形成理論。這種學(xué)習(xí)方式的意義不僅僅在于彌補(bǔ)實(shí)際教學(xué)的不足，關(guān)鍵在于它強(qiáng)調(diào)了學(xué)習(xí)過(guò)程，在清晰可見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生們依靠實(shí)驗(yàn)工具、自主參與發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、探究問(wèn)題和解決問(wèn)題過(guò)程，領(lǐng)悟物理方法的選擇和使用過(guò)程，從中獲得過(guò)程體驗(yàn)和情感體驗(yàn)并產(chǎn)生成就感。

其次，NB虛擬實(shí)驗(yàn)中的仿真實(shí)驗(yàn)，不僅實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象“真實(shí)”，還遵循實(shí)驗(yàn)事實(shí)，可直接在電腦上在線模擬操作，教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)直觀、形象、高效。學(xué)生在真實(shí)的實(shí)驗(yàn)中不被注意到的種種失誤和問(wèn)題，在仿真實(shí)驗(yàn)操作中都會(huì)被發(fā)現(xiàn)并逐步得到改善，反復(fù)的仿真操作會(huì)讓學(xué)生知道什么樣的操作是規(guī)范的，怎樣采集數(shù)據(jù)才能精準(zhǔn)無(wú)誤，哪些物理方法和手段更加有利于解決實(shí)際問(wèn)題等等。反過(guò)來(lái)，來(lái)自于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的技能訓(xùn)練又作用于現(xiàn)實(shí)物理教學(xué)之中，當(dāng)學(xué)生把從虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中學(xué)到的技能和方法運(yùn)用到實(shí)際的學(xué)習(xí)實(shí)踐活動(dòng)中時(shí)，就會(huì)去關(guān)注怎樣優(yōu)選器材和如何優(yōu)化操作，還會(huì)發(fā)現(xiàn)真正意義的動(dòng)手操作和仿真實(shí)驗(yàn)中的“動(dòng)手”操作是有差別的，注意到這一點(diǎn)之后，學(xué)生就要在學(xué)習(xí)中考慮如何消除這種差別并想辦法進(jìn)行無(wú)障礙轉(zhuǎn)化，這無(wú)疑對(duì)開(kāi)發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能是有幫助的。

最后，NB虛擬實(shí)驗(yàn)的仿真性還可以避免學(xué)生與現(xiàn)實(shí)世界的脫節(jié)，在NB虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中，也會(huì)有真實(shí)實(shí)驗(yàn)中所生成的各種誤差，真實(shí)實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的各種實(shí)驗(yàn)故障，這有利于學(xué)生以一個(gè)研究者的姿態(tài)去面對(duì)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，然后試著在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中找出設(shè)計(jì)的缺欠、事故的成因，去思考解決問(wèn)題的辦法，獲得一定的經(jīng)驗(yàn)之后再應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)的學(xué)習(xí)中去。NB虛擬實(shí)驗(yàn)的仿真功能對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生誠(chéng)實(shí)地面對(duì)現(xiàn)實(shí)世界、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和正確的科學(xué)價(jià)值觀都是有幫助的。

（四）創(chuàng)新性

NB虛擬實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件的開(kāi)發(fā)和利用，為物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)注入了新環(huán)境、新形式和新資源。NB虛擬實(shí)驗(yàn)自身所擁有的新技術(shù)突破了許多現(xiàn)實(shí)物理教學(xué)中無(wú)力解決的難題，給物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來(lái)了活力和創(chuàng)新力。

其一，在NB虛擬實(shí)驗(yàn)室里，理想實(shí)驗(yàn)被設(shè)計(jì)成“具體的實(shí)驗(yàn)步驟”，學(xué)生要完成這些“具體操作”，就必須要先調(diào)出原有知識(shí)并重新組織知識(shí)，還要運(yùn)用邏輯推理，創(chuàng)造性地使用物理方法。而在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，僅憑閱讀教材或教師語(yǔ)言講解就不會(huì)有這樣的機(jī)會(huì)和過(guò)程去有效發(fā)展學(xué)生的思維。

其二，對(duì)于微觀世界中物理現(xiàn)象的理解需要學(xué)生發(fā)揮想象力。在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師枯燥無(wú)味的講解、空洞的抽象和感應(yīng)材料不足對(duì)激發(fā)學(xué)生的想象力都是不利因素。但是NB虛擬實(shí)驗(yàn)借助于它的高新信息技術(shù)，將微觀世界中物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和高能條件下，這些物質(zhì)相互轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象，以及產(chǎn)生這些現(xiàn)象的原因和規(guī)律形象地揭示了出來(lái)。在NB虛擬實(shí)驗(yàn)室里，當(dāng)學(xué)生突破時(shí)空從宏觀進(jìn)入微觀世界時(shí)，會(huì)在短時(shí)間內(nèi)調(diào)動(dòng)多種感官參與活動(dòng)，從而形成感性認(rèn)識(shí)，為進(jìn)一步形成概念，上升為理論奠定基礎(chǔ)。

其三，在現(xiàn)實(shí)的物理教學(xué)中，學(xué)生儲(chǔ)存的知識(shí)容量和結(jié)構(gòu)以及對(duì)知識(shí)的需要各不相同，面對(duì)學(xué)習(xí)對(duì)象和實(shí)驗(yàn)題目學(xué)生有自己的一套辦法，也會(huì)產(chǎn)生不一樣的想法，同時(shí)還很好奇自己的辦法是否奏效、想法是否合理。但是在統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)課程和有限的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備和時(shí)間面前，這些想法都沒(méi)有機(jī)會(huì)進(jìn)行嘗試。而虛擬實(shí)驗(yàn)解決了實(shí)驗(yàn)器材缺失、設(shè)備陳舊等問(wèn)題，學(xué)生可以發(fā)揮想象，自由創(chuàng)建組裝新實(shí)驗(yàn)、大膽嘗試新想法，檢驗(yàn)解決問(wèn)題的新途徑。NB虛擬實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生經(jīng)歷的同時(shí)又滿足了學(xué)生的好奇心，為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性思維提供了可能。

二、傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的利與弊

研究NB虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)中的功能和作用，并不意味著可以忽略或替代傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)中的功能和作用。虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的兩個(gè)構(gòu)成要素，各自發(fā)揮著不同的功能和作用，二者缺一不可。

（一）認(rèn)識(shí)現(xiàn)實(shí)世界的窗口

在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中，通過(guò)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，使學(xué)生從物理學(xué)的視角認(rèn)識(shí)現(xiàn)實(shí)世界，用物理學(xué)的思想去理解物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，所以傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)成為連接學(xué)生個(gè)體和現(xiàn)實(shí)世界的紐帶。作為學(xué)生認(rèn)識(shí)客觀世界的窗口，傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)給學(xué)生的是真實(shí)性的一面和局限性的一面。

傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)就是把學(xué)生完全置身于真實(shí)的世界當(dāng)中，并以此為切入點(diǎn)去觀察他們所生存的現(xiàn)實(shí)世界，了解物質(zhì)世界的運(yùn)行方式，尋找事物的本質(zhì)從而發(fā)現(xiàn)存在于客觀世界中的規(guī)律。傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有限的演示實(shí)驗(yàn)和分組實(shí)驗(yàn)，往往含有更多偶然性的成分在其中，物理學(xué)中的很多概念、定理和定律，就是通過(guò)對(duì)這些偶然實(shí)驗(yàn)的大量累積，對(duì)研究對(duì)象反復(fù)觀察，對(duì)研究過(guò)程不斷抽象概括形成的。其意義在于為學(xué)生提供理解現(xiàn)實(shí)世界的行進(jìn)人口和操作方法。

局限性是指?jìng)鹘y(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)所涉及到的實(shí)驗(yàn)范圍和空間尺度只能限定在現(xiàn)實(shí)物質(zhì)世界的數(shù)量級(jí)層次之內(nèi)，諸多的客觀因素和不確定條件限制之下。在這個(gè)前提下，有些實(shí)驗(yàn)會(huì)產(chǎn)生意料之外的實(shí)驗(yàn)誤差，有的實(shí)驗(yàn)甚至不能成功。如摩擦起電，若當(dāng)天空氣濕度大，空氣中塵埃比較多可能造成實(shí)驗(yàn)失敗，造成實(shí)驗(yàn)與所得結(jié)論出入較大。有些實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中根本不能操作，如汽車拐彎時(shí)摩擦力的方向、火車拐彎時(shí)所需的向心力、電流的形成、電子的躍遷等。有些實(shí)驗(yàn)客觀條件可能造成實(shí)驗(yàn)失敗，有一些實(shí)驗(yàn)耗時(shí)長(zhǎng)，教學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)間不夠，造成得不到演示實(shí)驗(yàn)的效果。有些實(shí)驗(yàn)由于儀器尺寸不夠大、演示現(xiàn)象瞬間完成、變化量很微弱等原因，達(dá)不到實(shí)驗(yàn)教學(xué)預(yù)期的效果。而恰恰正是這些實(shí)驗(yàn)告訴了學(xué)生客觀世界的不完美，更具有鮮明的現(xiàn)實(shí)感。其意義在于為學(xué)生提供問(wèn)題，迫使學(xué)生去尋找解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的新途徑。

（二）親歷探究過(guò)程的平臺(tái)

美國(guó)國(guó)家研究理事會(huì)在其《國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》中提出：學(xué)習(xí)科學(xué)是一種能動(dòng)的過(guò)程，是要學(xué)生親自動(dòng)手做而不是要?jiǎng)e人做給他們看到事情。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生們需要描述物體和作用的過(guò)程，提出問(wèn)題，獲取知識(shí)，對(duì)自然現(xiàn)象作出解釋，以多種不同的方式對(duì)所作解釋進(jìn)行檢驗(yàn)，最后把自己的看法傳遞給別人。

NB虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)為學(xué)生理解“物理概念、定理和定律是怎么形成的？”提供了另一條渠道。在NB虛擬實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生的學(xué)習(xí)行為更多的是“看”和“模仿”，具有較多的“動(dòng)腦”體驗(yàn)。而在傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，重心環(huán)節(jié)是學(xué)生親自“動(dòng)手”的探究實(shí)踐活動(dòng)，是不能由別人代勞的、具有清晰步驟的、實(shí)實(shí)在在的探究過(guò)程。

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師為學(xué)生們準(zhǔn)備的實(shí)驗(yàn)大多數(shù)是依據(jù)物理課程來(lái)制定的，利用教材提供的相關(guān)材料，按照一定方法和步驟一步步完成操作并得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。雖然這些探究過(guò)程是按照教材要求按部就班進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，但卻是學(xué)生一定要經(jīng)歷的基本科學(xué)研究過(guò)程，也是必不可少的實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)知識(shí)的原始積累過(guò)程，通過(guò)這些必須要掌握的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生體驗(yàn)探究學(xué)習(xí)方式、感受物理實(shí)驗(yàn)之魅力。與NB虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)相比，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的探究學(xué)習(xí)方式要求教學(xué)時(shí)間長(zhǎng)、儀器設(shè)備成本高和實(shí)驗(yàn)效率低等問(wèn)題，學(xué)生的物理探究設(shè)計(jì)、步驟和結(jié)論也可能不盡如人意，但是卻更加貼近生活，符合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)和知識(shí)水平。

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的某些過(guò)于固定、單一的實(shí)驗(yàn)方式，確實(shí)造成了學(xué)生們對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣大大降低的局面。還有一些傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)其儀器集成度過(guò)高，學(xué)生動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)的步驟被忽略，學(xué)生只需要按幾個(gè)按鈕，觀察一下結(jié)果就可以完成，沒(méi)有給學(xué)生提供探究“為什么會(huì)出現(xiàn)如此的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論”的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，致使學(xué)生不能深刻理解實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)方法，這大大削弱了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的親自“動(dòng)手”和“探究”功能。

三、傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與NB虛擬實(shí)驗(yàn)的有機(jī)結(jié)合

傳統(tǒng)教學(xué)方法和NB虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)都有其自身的優(yōu)勢(shì)和價(jià)值，在進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，如果合理運(yùn)用交替使用使其優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，將現(xiàn)代化的教學(xué)手段與傳統(tǒng)教學(xué)有效結(jié)合，將更加有利于課堂教學(xué)，提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。盡管NB虛擬實(shí)驗(yàn)有許多優(yōu)勢(shì)，也只能作為一種輔助手段，一種能幫助學(xué)生更好地理解學(xué)習(xí)內(nèi)容的方式，其價(jià)值在于它能幫助師生進(jìn)行整體實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和優(yōu)化，不足之處則是始終無(wú)法反映按照該實(shí)驗(yàn)體系進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)的真實(shí)情況。

利用技術(shù)促進(jìn)教學(xué)，既是一個(gè)古老的話語(yǔ)，又是一個(gè)富有前景的課題。要想創(chuàng)新性地利用NB虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)去助推物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，讓技術(shù)與教材無(wú)縫對(duì)接而發(fā)揮潛力，不僅要了解虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)的本質(zhì)、作用和局限性，還要不斷進(jìn)行實(shí)踐以便積累經(jīng)驗(yàn)。

NB虛擬實(shí)驗(yàn)的操作過(guò)程是設(shè)定在特定條件下的思維中進(jìn)行的，是在傳統(tǒng)的真實(shí)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的延伸，對(duì)現(xiàn)實(shí)中無(wú)法完成的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)虛擬的方式呈現(xiàn)給學(xué)生，以幫助學(xué)生理解物理知識(shí)。

NB虛擬實(shí)驗(yàn)蘊(yùn)含著與“實(shí)際實(shí)驗(yàn)”對(duì)應(yīng)的諸多物理規(guī)律，有的規(guī)律運(yùn)用數(shù)學(xué)方法推導(dǎo)不僅繁雜且無(wú)必要，理想實(shí)驗(yàn)則可解決這些問(wèn)題。通過(guò)兩者的結(jié)合，不僅學(xué)生對(duì)物理規(guī)律有了更深理解，而且使理解的過(guò)程提升為進(jìn)行創(chuàng)造的過(guò)程，變理解為創(chuàng)造。

總之，物理教學(xué)離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的啟發(fā)和幫助，NB虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)是在現(xiàn)代化信息技術(shù)蓬勃發(fā)展的大環(huán)境下發(fā)展起來(lái)的一種新型的教學(xué)模式，能解決一些傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中無(wú)法解決的教學(xué)問(wèn)題。筆者認(rèn)為：合理利用NB虛擬實(shí)驗(yàn)將會(huì)優(yōu)化整體物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，有利于物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量的提升，但是不能追求“為用而用”，應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)類型、功能和特點(diǎn)找準(zhǔn)切入點(diǎn)，把握“適時(shí)”和“適度”。如何把NB虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)完美結(jié)合，虛擬與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)形式具有一定的優(yōu)勢(shì)，對(duì)學(xué)生而言也是一種值得探討的新型學(xué)習(xí)方式；如何運(yùn)用系統(tǒng)方法和系統(tǒng)思想，考察并設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的運(yùn)行方式、具體步驟和環(huán)節(jié)，達(dá)到有機(jī)結(jié)合將是未來(lái)教育技術(shù)研究的一個(gè)重要課題。

[責(zé)任編輯：黃可心]