用好NB物理虛擬實驗 輔助物理教學(xué)

李文英

(陜西省寶雞市第二發(fā)電有限公司子弟學(xué)校 陜西 寶雞 721000)

實驗在物理教學(xué)中具有非常重要的作用。隨著信息技術(shù)的發(fā)展,計算機和網(wǎng)絡(luò)的日益普及,隨著物聯(lián)網(wǎng)大、數(shù)據(jù)時代的到來，以Nobook為代表的中學(xué)物理仿真實驗軟件已悄然應(yīng)用于物理教學(xué)。如何恰當運用虛擬實驗，才能充分發(fā)揮其在教學(xué)中的作用呢？下面結(jié)合自己的教學(xué)實際，談?wù)勔恍┎怀墒斓淖龇?，與大家交流。

1.充分認識傳統(tǒng)實驗與虛擬實驗的優(yōu)勢，切忌用虛擬實驗全盤代替?zhèn)鹘y(tǒng)實驗，或排斥虛擬實驗

1.1 虛擬實驗的優(yōu)勢：虛擬實驗具有安全性、仿真性、交互性等特點，得到了廣泛的應(yīng)用。同時虛擬實驗可以具體化抽象的問題，將微觀的現(xiàn)象放大，方便學(xué)生的觀察與理解，在教學(xué)過程中采用虛擬實驗可以彌補新課程改革中在實驗教學(xué)方面存在的一些不足。且虛擬實驗可以不受時間、空間的限制，方便學(xué)生在課下開展實驗，同時，虛擬實驗可以模擬現(xiàn)實不容易達到的實驗場景，給學(xué)生提供實驗內(nèi)容的學(xué)習(xí)及幫助。

1.2 虛擬實驗存在如下不足：缺少傳統(tǒng)實物實驗的“實物感”。 虛擬實驗中的各個實驗器材，雖然是對現(xiàn)實器材功能的虛擬，但是對于學(xué)生來說，對一個只能看到而摸不到的實驗器材，即便是立體感極強的3D實驗，也很難獲得觸覺摸到的真實感，學(xué)生只能依靠自己的想象來理解器材的結(jié)構(gòu)、功能或使用方法。

虛擬實驗缺乏傳統(tǒng)實物實驗的真實性。傳統(tǒng)電學(xué)實驗中，學(xué)生經(jīng)常在連接完電路閉合開關(guān)后會出現(xiàn)燈泡不亮等現(xiàn)象，像燈泡與燈座接觸不良、接線柱有松動等，這些問題的查找、解決，虛擬實驗很難做到。而這些問題也是學(xué)生現(xiàn)實生活中經(jīng)常遇到的問題，這些能力只能在實體實驗中得到培養(yǎng)。

在傳統(tǒng)實驗過程中，難免會出現(xiàn)實驗誤差。如在“探究串聯(lián)電路的電流規(guī)律”時，傳統(tǒng)實驗由于接線柱的接觸是否良好、燈絲溫度等諸多因素的影響，實驗測量電路不同處的電流可能有所不同，這就要求學(xué)生學(xué)會分析處理實驗數(shù)據(jù)。而虛擬實驗是理想化實驗，無法獲得這樣的真實體驗。

虛擬實驗教學(xué)缺乏傳統(tǒng)實體實驗的嚴謹性。我最初在用NB虛擬實驗進行電學(xué)教學(xué)時，課堂上實驗器材損壞時的刺耳聲此起彼伏。因為NB物理虛擬損壞的器材可一鍵修復(fù)，這使得學(xué)生在使用的時候毫無顧忌，學(xué)生不用擔(dān)心實驗器材損壞，不用擔(dān)心實驗過程中會出現(xiàn)什么危險現(xiàn)象，這對學(xué)生嚴謹科學(xué)態(tài)度的養(yǎng)成會產(chǎn)生一定的消極作用。

可見，用虛擬實驗全盤代替?zhèn)鹘y(tǒng)實體實驗，或拒絕排斥虛擬實驗的做法都是不可取的。

2.以傳統(tǒng)實驗為主，發(fā)揮虛擬實驗在課前、課中、課后的輔助的作用的

下面以“探究電流與電壓電阻的關(guān)系”為例，談?wù)勎锢硖摂M實驗在課前、課中、課后的作用。

2.1 用好虛擬實驗，翻轉(zhuǎn)實驗課堂。傳統(tǒng)的實驗課教學(xué)，由于受時間、空間、實驗器材的限制，學(xué)生無法在課外完成實驗過操。在實驗課課前預(yù)習(xí)時，教師一般給出預(yù)習(xí)任務(wù)、問題，學(xué)生完成教師預(yù)設(shè)的問題，實驗預(yù)習(xí)往往是“紙上講實驗”，“做”假實驗，缺乏體驗感和互動性，缺少認同感和成功的滿足感，因此很難實現(xiàn)實驗課的翻轉(zhuǎn)課堂。而NB虛擬實驗多終端、不受時間、空間限制的特點，方便學(xué)生在課下開展實驗，實現(xiàn)了實驗教學(xué)的真正翻轉(zhuǎn)。

例如在教學(xué)“探究——電流與電壓電阻關(guān)系”時，結(jié)合班級學(xué)生實際情況，課前發(fā)放導(dǎo)學(xué)案，從實驗的目的、實驗的器材，電路設(shè)計、電路連接、數(shù)據(jù)分析、結(jié)論歸納等方面，全方位深入了解實驗，學(xué)生通過在家可通過NB物理實驗在線網(wǎng)絡(luò)、Pc端、移動App等多終端進入NB物理實驗室，并自主選擇器材搭建實驗，設(shè)置實器材相關(guān)參數(shù)，完成實驗操作，并分析獲得的數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。同時記錄實驗過程中的問題，以便課堂進行交流。NB物理虛擬實驗，增強了實驗預(yù)習(xí)課的真實性和體驗感，學(xué)生可自主設(shè)置相關(guān)實驗器材參數(shù)，大大增強了實驗的交互性、創(chuàng)造性，真正實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂。這樣的課前預(yù)習(xí)，為后續(xù)傳統(tǒng)實物實驗教學(xué)教學(xué)奠定了牢固的基礎(chǔ)。

2.2 用好虛擬實驗，輔助傳統(tǒng)實驗，提高實驗教學(xué)的深度和廣度。在“探究——電流與電壓電阻關(guān)系”課堂教學(xué)中，我采用傳統(tǒng)實驗課的形式，由于學(xué)生經(jīng)歷課前虛擬實驗，大大提高了課堂實物實驗的熟練性，為后續(xù)的交流展示環(huán)節(jié)節(jié)約了大量的時間。小組通過協(xié)作完成實驗探究，培養(yǎng)了學(xué)生的合作協(xié)作意識和團隊精神。在“交流與反思”環(huán)節(jié)，利用NB物理虛擬實驗易操作、可視性強的特點，小組間從操作的規(guī)范性、實驗的嚴謹性等方面進行展示和評比，并對優(yōu)勝組進行打分獎勵，有效的規(guī)避了虛擬實驗的操作的隨意性，培養(yǎng)了學(xué)生嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

在實驗反思環(huán)節(jié)，采用一個小組提出問題，其他小組進行搶答，并通過NB物理實驗進行答疑，大大提高了學(xué)生參與課堂活動的積極性。反思環(huán)節(jié)，不僅從各小組提出問題的普遍性、價值性、有效性進評價打分獎勵，對解答組答案的合理性、科學(xué)性也進行評價、打分獎勵。因此，此環(huán)節(jié)學(xué)生的參與度、積極性都比較高，在探究“電流與電阻關(guān)系”時，提出了諸如如何選取“滑動變阻器最大值”、“如何設(shè)定定值電阻兩端電壓”等質(zhì)量較高的問題，充分體現(xiàn)了學(xué)生在實驗課堂教學(xué)中的主體地位。

2.3 用好虛擬實驗，輔助課后作業(yè)，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力的能力?！半娐饭收稀?、“指出并改正電路的連接錯誤”、“按要求設(shè)計電路”是學(xué)生學(xué)習(xí)電學(xué)的難點。利用NB物理虛擬實驗，學(xué)生不必擔(dān)心燒壞實驗器材，可以模擬故障電路的真實實驗環(huán)境，找出故障的原因。借助虛擬實驗的靈活多變性性，學(xué)生設(shè)計實驗方案后，可通過NB物理實驗進行反復(fù)修改驗證，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和解決實際問題的能力。

總之，物理教學(xué)離不開實驗教學(xué)的啟發(fā)和幫助，“適時”和“適度”將傳統(tǒng)實驗與虛擬實驗相融合，使虛擬實驗與真實實驗在物理實驗教學(xué)中優(yōu)勢互補，將會優(yōu)化整體物理實驗教學(xué)，有利于物理實驗教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量的提升。