高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的作用

吳文祥

【摘要】實(shí)驗(yàn)教學(xué)是物理課程中的重要內(nèi)容，是提升學(xué)生物理素養(yǎng)和思維的重要方式。教師需要優(yōu)化物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以學(xué)科核心素養(yǎng)為中心引導(dǎo)學(xué)生在探索問(wèn)題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、動(dòng)手實(shí)踐的過(guò)程中提升學(xué)習(xí)能力。而仿真實(shí)驗(yàn)可以利用計(jì)算機(jī)和相關(guān)軟件，模擬真實(shí)的實(shí)驗(yàn)情境，可以發(fā)揮重要的作用。本文就仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)在高中物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行了分析，探索了應(yīng)用策略。

【關(guān)鍵詞】高中物理 ? 實(shí)驗(yàn)教學(xué) ? 仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué) ? 作用

【中圖分類號(hào)】G633.7【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1992-7711（2020）28-077-01

物理實(shí)驗(yàn)在高中物理教學(xué)中是一種非常重要的方法，能夠提高學(xué)生對(duì)物理理論的理解程度，而利用仿真實(shí)驗(yàn)可以打破時(shí)間和空間的限制，對(duì)于一些難以用真實(shí)環(huán)境開(kāi)展的物理實(shí)驗(yàn)，都可以用仿真實(shí)驗(yàn)來(lái)完成。所以運(yùn)用仿真式樣也能夠提高教學(xué)的有效性，給學(xué)生充足的思考和實(shí)踐空間，將比較抽象的物理概念展示出來(lái)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)也更加生動(dòng)和正式，可以提升實(shí)驗(yàn)效果。因此教師需要充分利用仿真實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建科學(xué)的課堂，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。

一、仿真實(shí)驗(yàn)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用價(jià)值

（一）擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)的范圍

高中物理實(shí)驗(yàn)中，有許多難以用現(xiàn)實(shí)環(huán)境和工具開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)，比如能量、磁感線、電流等是不能夠用肉眼看到的物理現(xiàn)象，無(wú)法進(jìn)行真實(shí)展示，而有的物理實(shí)驗(yàn)條件非?？量?，比如勻速直線運(yùn)動(dòng)、天體運(yùn)動(dòng)等實(shí)驗(yàn)研究，根本不能靠真實(shí)的實(shí)驗(yàn)器材和環(huán)境來(lái)完成，所以在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)就會(huì)受到一定的限制。而仿真實(shí)驗(yàn)可以提供更加充足的實(shí)驗(yàn)器材，而且可以利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和仿真軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，按照實(shí)驗(yàn)的需求構(gòu)建符合條件的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，提高實(shí)驗(yàn)情境的真實(shí)性和準(zhǔn)確性，才能真正提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的價(jià)值。

（二）有利于提高實(shí)驗(yàn)的可觀性

在物理實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，了解實(shí)驗(yàn)器材、觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是幫助學(xué)生明白實(shí)驗(yàn)原理的重要過(guò)程，在實(shí)際實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，可能有的實(shí)驗(yàn)器材無(wú)法滿足實(shí)驗(yàn)條件，或者在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，難以準(zhǔn)確地記錄到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和變化，導(dǎo)致學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)的效果并不好。而利用仿真實(shí)驗(yàn)時(shí)，是通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)完成的，學(xué)生可以對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的任何環(huán)節(jié)進(jìn)行放大、暫停等操作，可以擁有充足的觀察和思考空間，所以能夠幫助學(xué)生更好地了解實(shí)驗(yàn)的原理，保障了實(shí)驗(yàn)的可視性，有利于提高學(xué)生的理解能力。

（三）有利于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的及時(shí)反饋

在物理實(shí)驗(yàn)中，對(duì)數(shù)據(jù)的記錄和整理是幫助學(xué)生分析物理規(guī)律的重要依據(jù)，但是在實(shí)際實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于存在一定的限制因素和誤差，難以獲得比較全面和準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。而利用仿真實(shí)驗(yàn)就能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件記錄數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需求來(lái)篩選數(shù)據(jù)，還能夠重復(fù)設(shè)置不同的實(shí)驗(yàn)參數(shù)，提高實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性，幫助學(xué)生全面認(rèn)識(shí)物理知識(shí)。

（四）提高實(shí)驗(yàn)的具體性和生動(dòng)性

仿真實(shí)驗(yàn)可以模擬真實(shí)實(shí)驗(yàn)的各種場(chǎng)景，還能夠?qū)Σ荒軐?shí)現(xiàn)的物理現(xiàn)象進(jìn)行模擬，比如星體運(yùn)轉(zhuǎn)、宇宙能量、磁感線等，提高實(shí)驗(yàn)的形象性。而且也能夠避免實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的危險(xiǎn)，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率。而且利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以讓學(xué)生根據(jù)自己的需求來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探索，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性，滿足他們?cè)趯W(xué)習(xí)中的主體需求，提高教學(xué)質(zhì)量。

二、高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中仿真實(shí)驗(yàn)應(yīng)用策略

（一）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)假設(shè)，明確探索任務(wù)

在應(yīng)用仿真實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師要引導(dǎo)學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)的目的，針對(duì)有效的問(wèn)題進(jìn)行假設(shè)，從而實(shí)現(xiàn)有效探索。比如學(xué)習(xí)平拋運(yùn)動(dòng)的知識(shí)時(shí)，需要記錄平拋運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)軌跡，通過(guò)不同時(shí)間點(diǎn)的位置來(lái)探索平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。所以在利用仿真實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以用雞蛋來(lái)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，用計(jì)算機(jī)軟件的控制對(duì)不同時(shí)刻雞蛋的位置進(jìn)行記錄，再通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，將數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和篩選，觀察數(shù)據(jù)的規(guī)律，從而得出相應(yīng)的結(jié)論，推導(dǎo)出平拋運(yùn)動(dòng)的公式。在仿真實(shí)驗(yàn)中，能夠?yàn)閷W(xué)生的認(rèn)知提供良好的條件，從而提升實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效率。

（二）設(shè)計(jì)具體的物理實(shí)驗(yàn)情景，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識(shí)

在物理教學(xué)中，部分實(shí)驗(yàn)由于條件有限，是無(wú)法在現(xiàn)實(shí)中進(jìn)行操作的，此時(shí)就可以利用仿真實(shí)驗(yàn)軟件設(shè)計(jì)具體的物理實(shí)驗(yàn)情景，引導(dǎo)學(xué)生深入觀察實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和現(xiàn)象，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)意識(shí)。比如在學(xué)習(xí)《帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)》這個(gè)課程時(shí)，教師是無(wú)法在現(xiàn)實(shí)中用實(shí)驗(yàn)探究展示出來(lái)的，同時(shí)也對(duì)學(xué)生的空間想象力和分析能力要求較高，而要引導(dǎo)其充分了解帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，教師可以利用仿真實(shí)驗(yàn)來(lái)模擬帶電粒子的運(yùn)動(dòng)的情境，讓學(xué)生觀察粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡，然后加入更多的帶電粒子，通過(guò)這種形象的動(dòng)畫(huà)圖，可以更加清晰地展示知識(shí)的內(nèi)涵，也能夠降低學(xué)習(xí)的難度。這種形象直觀的情景展示能夠豐富教學(xué)的內(nèi)容，仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驅(qū)⒊橄蟮膯?wèn)題變得更加形象，不僅能夠提升學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，還能夠促進(jìn)其自主投入學(xué)習(xí)中。

（三）加強(qiáng)引導(dǎo)，促進(jìn)能力提升

在利用仿真實(shí)驗(yàn)時(shí)，仍然要對(duì)實(shí)驗(yàn)的器材、實(shí)施過(guò)程以及結(jié)果記錄等進(jìn)行設(shè)計(jì)，要讓學(xué)生在明白實(shí)驗(yàn)原理的前提下開(kāi)展仿真實(shí)驗(yàn)，只有明確了實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)，才能通過(guò)一步步實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提升學(xué)習(xí)的效果。因此教師要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的引導(dǎo)，幫助學(xué)生科學(xué)規(guī)劃仿真實(shí)驗(yàn)的步驟，提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。比如在研究動(dòng)能守恒定律的知識(shí)時(shí)，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中就要按照有效的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)，才能夠研究出物理變量之間的關(guān)系，比如小球的質(zhì)量、軌道的摩擦音素和長(zhǎng)度等，都是影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重要因素，必須對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置。過(guò)程中也要對(duì)不同階段的速度和相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，并且在驗(yàn)證之后才能得出結(jié)論。所以教師要關(guān)注學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，進(jìn)行科學(xué)引導(dǎo)，提高實(shí)驗(yàn)質(zhì)量。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中利用仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛴行嵘龑?shí)驗(yàn)的生動(dòng)性和準(zhǔn)確性，教師要以培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)為中心，利用仿真實(shí)驗(yàn)通過(guò)構(gòu)建具象的情景，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的針對(duì)性，同時(shí)借助豐富多彩的計(jì)算機(jī)軟件幫助學(xué)生掌握科學(xué)的學(xué)習(xí)方式，促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)和世界進(jìn)行不斷的創(chuàng)新和探索，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力。

【參考文獻(xiàn)】

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