虛擬仿真實驗技術(shù)在物理實驗教學(xué)中的運用分析

【摘? 要】為了提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，教師要結(jié)合教學(xué)要求和具體教學(xué)流程匹配更加合理的教學(xué)技術(shù)方案，從而打造多元科學(xué)的課堂體系，激發(fā)學(xué)生的思維能力和動手能力，其中，虛擬仿真實驗技術(shù)的應(yīng)用對于優(yōu)化物理實驗教學(xué)具有關(guān)鍵作用。本文分析了物理實驗教學(xué)中應(yīng)用虛擬仿真實驗技術(shù)的意義，并從教學(xué)設(shè)計、教學(xué)模式、教學(xué)評價等方面闡釋了具體應(yīng)用方案。

【關(guān)鍵詞】虛擬仿真實驗技術(shù);物理實驗;意義;應(yīng)用方案

在計算機技術(shù)不斷發(fā)展的時代背景下，互聯(lián)網(wǎng)得到了廣泛的普及和推廣，這對于教學(xué)工作而言具有重要的價值，借助前沿技術(shù)能有效突破傳統(tǒng)設(shè)備組織以及儀器先進(jìn)程度不足等問題，打造更加合理高效的實驗課堂教學(xué)模式，為教學(xué)效率的提高奠定基礎(chǔ)。

一、物理實驗教學(xué)中應(yīng)用虛擬仿真實驗技術(shù)的意義

第一，虛擬仿真實驗技術(shù)能最大程度上打造多元實驗教學(xué)模式。相較于傳統(tǒng)單一化的實驗結(jié)構(gòu)，教師對實驗僅僅是“照本宣科”的講解，引導(dǎo)學(xué)生獲得實驗結(jié)果，缺乏互動性和參與度。而利用虛擬仿真實驗技術(shù)，能充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，指導(dǎo)學(xué)生在探索資料和仿真環(huán)境的基礎(chǔ)上，激發(fā)創(chuàng)新意識，從而更好地掌握實驗流程，在自主探索實驗的過程中收獲知識和學(xué)習(xí)經(jīng)驗^[1]。

第二，虛擬仿真實驗技術(shù)能建構(gòu)更加和諧的師生互動體系，借助技術(shù)流程，教師能充分觀察和監(jiān)督學(xué)生的操作水平，并且結(jié)合學(xué)生的操作效果給予適當(dāng)?shù)脑u估。在傳統(tǒng)的實驗?zāi)Ｊ较?，學(xué)生掌握了原理和操作工序，使得學(xué)生的實驗數(shù)據(jù)非常接近，就算是一些學(xué)生“濫竽充數(shù)”的篡改數(shù)據(jù)，教師也很難迅速判斷真?zhèn)?。而借助虛擬仿真實驗技術(shù)，教師可以在對學(xué)生實操過程進(jìn)行監(jiān)督的基礎(chǔ)上，借助技術(shù)內(nèi)的相關(guān)模塊了解學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，能建立更加完整的實驗流程監(jiān)督模式。在全面提高學(xué)生參與度的同時，推進(jìn)物理教學(xué)工作的發(fā)展進(jìn)程，也為師生良性互動提供保障。

綜上所述，物理實驗教學(xué)中應(yīng)用虛擬仿真實驗技術(shù)具有重要的實踐教學(xué)意義^[2]。

二、物理實驗教學(xué)中應(yīng)用虛擬仿真實驗技術(shù)的具體方案

在明確虛擬仿真實驗技術(shù)優(yōu)勢和作用的基礎(chǔ)上，要整合具體的教學(xué)工序，確保教學(xué)模式和教學(xué)流程匹配學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，從教學(xué)設(shè)計、教學(xué)模式、教學(xué)資源等方面入手，在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動性的同時，還能優(yōu)化學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

（一）整合教學(xué)設(shè)計

為了發(fā)揮虛擬仿真實驗技術(shù)的優(yōu)勢，教師要將技術(shù)應(yīng)用規(guī)范和課程設(shè)計結(jié)合在一起，從而有效建構(gòu)完整的教學(xué)流程^[3]。

第一，教師要將實驗流程、實驗用設(shè)備以及實驗具體操作重點等內(nèi)容集中整理，然后設(shè)置在網(wǎng)絡(luò)資源中，學(xué)生利用預(yù)習(xí)的方式自主了解相應(yīng)操作，有效掌握物理實驗的重點。這種方式不僅僅能提高學(xué)生的興趣和參與度，還能激發(fā)學(xué)生自主探究意識，配合教師課堂講解和實訓(xùn)就能優(yōu)化學(xué)生的知識學(xué)習(xí)效果。

第二，利用虛擬仿真實驗技術(shù)還能突破時間和空間的限制，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)的物理知識解答相應(yīng)的問題，并夯實實驗基礎(chǔ)。加之虛擬仿真實驗軟件是計算機系統(tǒng)模式，學(xué)生能隨意進(jìn)入并開展練習(xí)，這就大大提高了學(xué)生的操作熟練度。

第三，配合實驗講解，教師可以在實驗設(shè)計過程中整合教學(xué)流程，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動參與度，確保學(xué)生能在應(yīng)用知識的同時，進(jìn)一步明確實驗步驟、實驗?zāi)康?，甚至可以在技術(shù)軟件基礎(chǔ)上對衍生物理知識有更加明確的認(rèn)知。

（二）轉(zhuǎn)變教學(xué)模式

相較于傳統(tǒng)單一化的教學(xué)體系，虛擬仿真實驗技術(shù)流程能有效升級教學(xué)體系和應(yīng)用模式，在新的物理實驗教學(xué)結(jié)構(gòu)中，教師作為輔助能突出學(xué)生的主體地位。

一方面，教師可以采取多元化教學(xué)機制，借助虛擬仿真實驗技術(shù)指導(dǎo)學(xué)生自主探索，且教師無需擔(dān)心實驗危險等問題，教師可以配合學(xué)生進(jìn)行跟蹤評估，提高學(xué)生的自信心^[4]。

另一方面，傳統(tǒng)的教學(xué)結(jié)構(gòu)中，教師要向?qū)W生講解實驗過程中的所有內(nèi)容，并且監(jiān)督學(xué)生完成實驗操作。因為受到資源和精力的限制，教師很難面面俱到的針對每一個學(xué)生給予相應(yīng)的教學(xué)指導(dǎo)。而在虛擬仿真實驗技術(shù)支持下的教學(xué)模式，教師能更好地利用教學(xué)資源，教師可以引導(dǎo)學(xué)生自主完成原理學(xué)習(xí)、重點學(xué)習(xí)、儀器識別等，然后在教師輔助講解的基礎(chǔ)上“反復(fù)”進(jìn)行實驗操作，并不斷總結(jié)知識點，這對于提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率具有一定的優(yōu)勢。

（三）轉(zhuǎn)型教學(xué)評價

在物理實驗教學(xué)中，教師的傳統(tǒng)評價模式就是對學(xué)生獲取的試驗數(shù)據(jù)和實驗結(jié)果予以評估，無法精準(zhǔn)的判定學(xué)生物理實驗操作水平以及實驗?zāi)芰?。而借助虛擬仿真實驗技術(shù)時，可以利用教師指導(dǎo)模塊、實驗內(nèi)容模塊、儀器設(shè)備模塊以及實驗過程完成對應(yīng)的教學(xué)工作，并且了解學(xué)生的具體操作過程，從而展開更加具有針對性的教學(xué)評價。最關(guān)鍵的是，虛擬實驗技術(shù)的應(yīng)用系統(tǒng)能及時記錄學(xué)生的實際情況，并且匯總分析，這就能輔助學(xué)生在實驗操作過程中及時了解錯誤并糾正，提高學(xué)生掌握實驗操作的整體水平^[5]。

在傳統(tǒng)的考核模式中，教師受到多方面因素的影響，無法全面且完成的展開教學(xué)評估，而借助虛擬仿真實驗技術(shù)能建立更加精準(zhǔn)的測試環(huán)節(jié)，減少作弊問題，一定程度上提高學(xué)生的操作參與度，也為全面優(yōu)化學(xué)生的實驗水平提供保障。

（四）整合教學(xué)資源

虛擬仿真實驗技術(shù)能更好地維護物理學(xué)科的改革，打造更加多元且規(guī)范的實驗教學(xué)模式，并且匹配互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和計算機分析技術(shù)，建構(gòu)完整且多樣的教學(xué)平臺，確保實驗更新的及時性和科學(xué)性。

首先，教師可以借助虛擬實驗技術(shù)還原物理的本質(zhì)，并且突破傳統(tǒng)單一化的教學(xué)方式，引導(dǎo)學(xué)生從枯燥的觀摩實驗教學(xué)體系中走出來，而重新獲取主動權(quán)，更好地參與實驗，這對于提高教學(xué)資源利用率具有重要的意義。并且，教師可以將一些較為經(jīng)典的實驗利用現(xiàn)代化計算機技術(shù)模式呈現(xiàn)出來，提高資源的利用效率。

其次，針對一些典型物理實驗，教師可以借助虛擬仿真 實驗技術(shù)引導(dǎo)學(xué)生掌握過程技能，并且匹配思維導(dǎo)圖教學(xué)機制，提高學(xué)生利用物理知識完成物理實驗的能力，大大提高學(xué)生的物理綜合素養(yǎng)，將知識、學(xué)習(xí)策略等基礎(chǔ)資源融合在一起，為學(xué)生全面優(yōu)化學(xué)習(xí)效果奠定基礎(chǔ)^[6]。

最后，教師借助虛擬仿真實驗技術(shù)還能建立激發(fā)學(xué)生對教學(xué)資源的多重認(rèn)知，引導(dǎo)學(xué)生“舉一反三”的開展物理學(xué)習(xí)，保證學(xué)生綜合素質(zhì)得以提高。

結(jié)束語：

總而言之，在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷發(fā)展的時代背景下，物理實驗教學(xué)要充分關(guān)注新型技術(shù)模式和課堂教學(xué)體系的融合效果，打造更加科學(xué)規(guī)范的教學(xué)體系，引導(dǎo)學(xué)生掌握學(xué)習(xí)策略，從而提高學(xué)生的綜合水平。結(jié)合技術(shù)應(yīng)用要點，將創(chuàng)新意識、自主學(xué)習(xí)意識等作為人才培養(yǎng)的關(guān)鍵，完善教學(xué)轉(zhuǎn)型升級方案，促進(jìn)學(xué)生物理綜合素養(yǎng)的全面進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

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[6]牛騰.虛擬仿真實驗技術(shù)在物理實驗教學(xué)中的應(yīng)用探討[J].成才之路，2020（3）：68-69.

作者簡介：

王娟（19690705）女，湖北省鐘祥市人，湖北警官學(xué)院副教授，教育學(xué)學(xué)士，研究方向大學(xué)本科實驗教學(xué)。

（作者單位：湖北警官學(xué)院）