高中物理實(shí)驗(yàn)中VR技術(shù)的應(yīng)用分析

郝瑞磊 趙洪芹

摘 要：高中物理學(xué)習(xí)涉及到大量的實(shí)驗(yàn)，其中有一部分實(shí)驗(yàn)難以借助傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)道具和器材來進(jìn)行真實(shí)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景展示。為了更好提升物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)成效，讓學(xué)生能夠直觀的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過程觀摩，在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程中，可以借助VR技術(shù)的引入，進(jìn)行高難度物理實(shí)驗(yàn)的模擬，提升高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的趣味性。本文在研究過程中，主要是立足高中物理實(shí)驗(yàn)課程視角，針對(duì)VR技術(shù)在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：高中物理;實(shí)驗(yàn);VR技術(shù);應(yīng)用

物理是一門有較強(qiáng)實(shí)踐性質(zhì)的學(xué)科。在高中物理課程設(shè)置上，設(shè)計(jì)了大量的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。在這些實(shí)驗(yàn)中，有一部分實(shí)驗(yàn)難以通過傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)道具進(jìn)行實(shí)驗(yàn)效果演示，所以這也給傳統(tǒng)高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來了一些消極影響。

一、將VR技術(shù)引入高中物理實(shí)驗(yàn)的價(jià)值和意義

近年來，隨著科技水平的改善，VR技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。在高中物理實(shí)驗(yàn)課堂中進(jìn)行VR技術(shù)的引入，能夠有效解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)無法演示的難題，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)過程中，可以更直觀的進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)效果的理解和把控。同時(shí)借助虛擬模擬技術(shù)的引入，還可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)知識(shí)學(xué)習(xí)的興趣，讓學(xué)生在更真實(shí)的實(shí)驗(yàn)?zāi)M環(huán)境下，去探尋物理實(shí)驗(yàn)知識(shí)的趣味性。

二、在高中物理實(shí)驗(yàn)中VR技術(shù)的具體應(yīng)用分析

在運(yùn)用VR技術(shù)進(jìn)行教學(xué)工作開展上，應(yīng)用的情境包括兩類，第一種是實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)情境的創(chuàng)設(shè)，第二種就是進(jìn)行抽象概念的表述和展示。就高中物理課程教學(xué)而言，通過VR技術(shù)的引入，主要是用來進(jìn)行一些傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)道具難以演示，或是借助肉眼無法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)效果觀察的物理實(shí)驗(yàn)。在進(jìn)行具體的實(shí)驗(yàn)課程實(shí)踐中，借助VR技術(shù)，可以幫助學(xué)生更好的進(jìn)行物理知識(shí)點(diǎn)的理解。

（一）借助VR技術(shù)進(jìn)行理論的實(shí)驗(yàn)化展示

物理學(xué)習(xí)中會(huì)涉及到較多的概念和理論。在進(jìn)行這些虛擬的理論教學(xué)過程中，如果可以有效的引入VR技術(shù)，借助VR技術(shù)進(jìn)行理論的展示，則能夠提升學(xué)生對(duì)理論內(nèi)涵的理解，加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握。所以在進(jìn)行物理理論教學(xué)上，教師可以借助VR技術(shù)來進(jìn)行理論的實(shí)驗(yàn)演示。

以牛頓第一定律的教學(xué)為例。實(shí)際上牛頓第一定律是完全立足理想化狀態(tài)下提出的理論，所以如果是通過現(xiàn)實(shí)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行該理論的演示，是永遠(yuǎn)都不可能成功的。借助VR技術(shù)技術(shù)，教師可以在實(shí)驗(yàn)演示的過程中人為的進(jìn)行摩擦力的設(shè)置，設(shè)定摩擦力是零，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)該理論實(shí)驗(yàn)操作的成功模擬。通過實(shí)驗(yàn)的方式，幫助學(xué)生更好的去理解牛頓第一定律，理解力和運(yùn)動(dòng)間關(guān)系有重要的價(jià)值和意義。

在具體實(shí)驗(yàn)?zāi)M上，可以結(jié)合不同的情況來做出不同的仿真模擬環(huán)境營(yíng)造。比如設(shè)定斜面上有摩擦力存在，可以結(jié)合不同要求，對(duì)摩擦力的大小進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置。此外還可以模擬斜面上不存在摩擦力的情況。通過不同情況的模擬進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)展示，讓學(xué)生通過肉眼的觀察去理解斜面上小球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。結(jié)合這種模擬仿真，讓學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察的同時(shí)，也可以加深對(duì)相關(guān)理論知識(shí)點(diǎn)的理解和記憶。

（二）借助VR技術(shù)進(jìn)行抽象實(shí)驗(yàn)?zāi)M

以“聲波傳播”的教學(xué)為例，在高中物理課程中，關(guān)于真空是否能夠進(jìn)行聲音的傳遞，是高中物理實(shí)驗(yàn)規(guī)定要求必做的實(shí)驗(yàn)。在進(jìn)行這個(gè)實(shí)驗(yàn)的演示上，由于實(shí)驗(yàn)本身對(duì)環(huán)境有較為嚴(yán)苛的要求，所以在進(jìn)行課堂實(shí)驗(yàn)演示的過程中，想要實(shí)現(xiàn)徹底真空環(huán)境的營(yíng)造有較大的實(shí)現(xiàn)難度。結(jié)合過往的教學(xué)案例來看，有不少物理教師在進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)?zāi)M的過程中，嘗試了用多種方式來進(jìn)行絕對(duì)真空空間的營(yíng)造，但是鮮少有真正達(dá)成目標(biāo)的情況。為了更好的改善實(shí)驗(yàn)效果，在進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)的演示上，通過VR技術(shù)的引入，能夠更好的去實(shí)現(xiàn)真空情境的營(yíng)造，通過模擬的方式，達(dá)成實(shí)驗(yàn)掩飾目的。

在進(jìn)行教學(xué)上，實(shí)際上關(guān)于真空中是否能夠進(jìn)行聲音的傳播，是一個(gè)非常有趣的聲現(xiàn)象。聲音的傳播是通過聲波方式實(shí)現(xiàn)的，但是對(duì)于聲波，由于這是一種難以觸摸，且無法用肉眼觀察的東西，所以在進(jìn)行聲波內(nèi)容的教學(xué)上，往往會(huì)有較大的教學(xué)難度。為了加深學(xué)生對(duì)聲波的理解，在這部分知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)設(shè)置上，會(huì)有大量的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。比如在進(jìn)行聲波的理解上，一般教師會(huì)借助示波器來向?qū)W生演示聲波的存在。但事實(shí)上即便如此，也無法真正讓學(xué)生體會(huì)到聲波的形態(tài)和存在，學(xué)生在進(jìn)行聲波理解上依然會(huì)有較大的難度。所以在進(jìn)行聲波教學(xué)實(shí)踐上，通過VR技術(shù)的引入，就可以借助仿真模擬的方式，將聲波傳遞過程中引發(fā)的周邊空氣震動(dòng)的情況真實(shí)的模擬出來，通過空氣介質(zhì)疏密分布以及波動(dòng)的情況，幫助學(xué)生加深對(duì)聲波存在的理解。在這個(gè)過程中，借助VR技術(shù)實(shí)際上是把無色無形的聲波通過仿真模擬的方式，以可視化的方式呈現(xiàn)在學(xué)生的視野中。這對(duì)于更好的強(qiáng)化學(xué)生對(duì)聲波觀點(diǎn)的理解，提升聲波相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)成效，有非常突出的價(jià)值和意義。

結(jié)語

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，越來越多先進(jìn)技術(shù)的涌現(xiàn)讓我們的生活、學(xué)習(xí)環(huán)境都發(fā)生了相應(yīng)的變革。在高中物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的過程中，也應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)，引入更多先進(jìn)的技術(shù)，提升高中物理實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)驗(yàn)演示成效。借助VR技術(shù)，可以針對(duì)一些難以采用傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備演示的物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行模擬、演示，以更真實(shí)的視覺效果幫助學(xué)生加深對(duì)實(shí)驗(yàn)本身的理解，提升學(xué)生對(duì)高中物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的興趣，同時(shí)也幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)對(duì)高中物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的更深入理解和掌握。

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作者簡(jiǎn)介：

郝瑞磊，1983.8，男，漢，山東聊城，榮成市第二十四中學(xué)，大學(xué)本科，教師，中學(xué)一級(jí)，物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新

趙洪芹，1979.10，女，漢，山東榮成，榮成市第二中學(xué)，大學(xué)本科，教師，中學(xué)一級(jí)，物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新