仿真軟件助力物理課堂提升的研究

武似梅

【摘要】在開(kāi)展高中物理教學(xué)活動(dòng)的過(guò)程中，受實(shí)際環(huán)境制約，教師很難開(kāi)展部分實(shí)驗(yàn)演示活動(dòng)，難以提升物理課堂的教學(xué)質(zhì)量，不利于學(xué)生的學(xué)習(xí)發(fā)展.借助仿真軟件，教師不僅能更好地展示部分實(shí)驗(yàn)過(guò)程，還能引導(dǎo)學(xué)生加強(qiáng)對(duì)部分物理知識(shí)重難點(diǎn)的理解，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動(dòng)性.如此教師也能運(yùn)用仿真軟件實(shí)現(xiàn)物理教學(xué)效率的提升，讓學(xué)生通過(guò)直觀的認(rèn)知加強(qiáng)對(duì)物理現(xiàn)象、物理知識(shí)的理解，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的發(fā)展.本文主要從物理課堂教學(xué)存在的問(wèn)題以及仿真軟件助力物理課堂提升的研究等方面進(jìn)行論述.

【關(guān)鍵詞】仿真軟件；高中物理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

借助物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，教師能夠幫助學(xué)生更好地理解部分物理知識(shí)與現(xiàn)象，加快學(xué)生理解掌握的速度.但部分實(shí)驗(yàn)會(huì)受實(shí)際條件的制約，無(wú)法較好地展現(xiàn)，因而教師也需要借助信息技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)優(yōu)化.但在運(yùn)用信息技術(shù)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)視頻教學(xué)活動(dòng)的過(guò)程中，很多教師都忽視了與學(xué)生之間的有效互動(dòng)，加上實(shí)驗(yàn)視頻的局限性，教師很難運(yùn)用物理實(shí)驗(yàn)視頻引導(dǎo)學(xué)生加強(qiáng)對(duì)物理知識(shí)的理解，進(jìn)而使得學(xué)生不能快速掌握物理實(shí)驗(yàn)知識(shí)，也影響了學(xué)生實(shí)踐能力的發(fā)展.結(jié)合學(xué)生存在的問(wèn)題，教師需要深入思考，借助仿真軟件嘗試解決物理課堂存在的教學(xué)問(wèn)題.

1 物理課堂教學(xué)存在的問(wèn)題

許多物理教師在開(kāi)展物理教學(xué)活動(dòng)時(shí)都會(huì)出現(xiàn)輕視實(shí)驗(yàn)教學(xué)的情況，并難以結(jié)合物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容開(kāi)展直觀化、趣味化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng).在這樣的情況下學(xué)生很難提高自身的實(shí)驗(yàn)操作能力水平，無(wú)法快速地理解物理實(shí)驗(yàn)原理.在實(shí)際的教學(xué)活動(dòng)中，部分教師運(yùn)用視頻教學(xué)或者圖片講解的方式引導(dǎo)學(xué)生加強(qiáng)對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的理解，但這樣的方式往往難以加深學(xué)生的印象，并且難以促進(jìn)學(xué)生動(dòng)手能力的發(fā)展，學(xué)生也會(huì)因物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)難度較大而出現(xiàn)畏難心理，難以靈活地運(yùn)用所掌握的物理知識(shí)解釋物理實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的部分現(xiàn)象.這樣導(dǎo)致學(xué)生很難在理解的基礎(chǔ)上開(kāi)展實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新活動(dòng)，進(jìn)而不利于自身物理核心素養(yǎng)能力的提高.長(zhǎng)期以往，學(xué)生會(huì)出現(xiàn)輕視物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的問(wèn)題，并很難通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)強(qiáng)化對(duì)物理知識(shí)的理解.

不僅如此，部分教師也會(huì)出現(xiàn)盲目引導(dǎo)的情況，運(yùn)用抽象化的文字內(nèi)容引導(dǎo)學(xué)生加強(qiáng)對(duì)物理實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)過(guò)程的理解，使得部分學(xué)生錯(cuò)誤的運(yùn)用死記硬背方式記憶物理實(shí)驗(yàn)知識(shí).這樣的方式雖能幫助學(xué)生記憶實(shí)驗(yàn)步驟和過(guò)程，但卻很難靈活的運(yùn)用、掌握物理實(shí)驗(yàn)知識(shí).既會(huì)增加學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力，也會(huì)影響學(xué)生的發(fā)展，學(xué)生將很難樹(shù)立正確的物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)觀念.

許多教師會(huì)出現(xiàn)盲目使用物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻的情況.受實(shí)際環(huán)境制約，很多物理教師較難還原某些物理實(shí)驗(yàn)，因而，部分物理教師運(yùn)用物理實(shí)驗(yàn)視頻引導(dǎo)學(xué)生加強(qiáng)對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的理解.但物理實(shí)驗(yàn)視頻教學(xué)活動(dòng)存在一定的局限性，學(xué)生可能出現(xiàn)跟不上節(jié)奏的情況.而且教師很難運(yùn)用物理實(shí)驗(yàn)視頻教學(xué)加強(qiáng)與學(xué)生的互動(dòng)交流，學(xué)生容易忽視部分實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié).針對(duì)部分實(shí)驗(yàn)重難點(diǎn)內(nèi)容，教師也只能通過(guò)反復(fù)播放實(shí)驗(yàn)視頻的方式引導(dǎo)學(xué)生強(qiáng)化認(rèn)知.但會(huì)讓學(xué)生產(chǎn)生厭煩心理，不利于學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)的開(kāi)展.并且很多物理實(shí)驗(yàn)視頻會(huì)出現(xiàn)拍攝不夠細(xì)致、清晰化的問(wèn)題，教師將運(yùn)用物理實(shí)驗(yàn)視頻解決物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題.

此外，許多教師出現(xiàn)過(guò)度依賴物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻的情況，難以結(jié)合實(shí)際情況組織學(xué)生開(kāi)展實(shí)驗(yàn)操作活動(dòng).不僅如此，許多教師沒(méi)有結(jié)合物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的指導(dǎo)與啟發(fā)，使得學(xué)生難以結(jié)合物理實(shí)驗(yàn)視頻畫(huà)面來(lái)鞏固物理理論知識(shí)，并且無(wú)法促進(jìn)學(xué)生觀察、認(rèn)知能力的發(fā)展.而缺乏教師的引導(dǎo)，學(xué)生難以快速理解物理實(shí)驗(yàn)過(guò)程現(xiàn)象，并無(wú)法結(jié)合視頻學(xué)習(xí)內(nèi)容鞏固物理理論知識(shí)，也無(wú)法理解物理規(guī)律與原理.

2 在物理課堂引入仿真軟件的意義

通過(guò)引入仿真軟件，物理教師將能更好地開(kāi)展物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，并能夠?qū)⑽锢碚n程的教學(xué)內(nèi)容以更加直觀的形式展現(xiàn)出來(lái)，實(shí)現(xiàn)物理教學(xué)質(zhì)量的提升.如此一來(lái)，學(xué)生可以結(jié)合直觀的學(xué)習(xí)內(nèi)容強(qiáng)化對(duì)物理知識(shí)的理解，并在理解的基礎(chǔ)上更靈活地運(yùn)用物理知識(shí)，實(shí)現(xiàn)自身物理運(yùn)用能力的提升與發(fā)展.以仿真軟件為基礎(chǔ)，教師將能更好地展示物體的運(yùn)動(dòng)軌跡，并引導(dǎo)學(xué)生對(duì)比不同的軌跡，找到產(chǎn)生差異的原因，啟發(fā)學(xué)生主動(dòng)思考，讓學(xué)生積極地思考、解決各種學(xué)習(xí)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)思維能力的提高，為學(xué)生的更好發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ).

在仿真軟件的幫助下，學(xué)生可以從多角度出發(fā)加強(qiáng)對(duì)物理學(xué)習(xí)內(nèi)容的認(rèn)知，并結(jié)合實(shí)際的物理現(xiàn)象加強(qiáng)對(duì)物理學(xué)習(xí)方法的理解，讓學(xué)生通過(guò)探究、總結(jié)找到高效率的物理學(xué)習(xí)方法，助力學(xué)生學(xué)習(xí)能力水平的提高.借助仿真軟件，教師可以運(yùn)用偏真實(shí)化的內(nèi)容指導(dǎo)學(xué)生分析、探索，將物理課堂的抽象化知識(shí)以更加生動(dòng)、形象的方式展現(xiàn)出來(lái)，引導(dǎo)學(xué)生增強(qiáng)認(rèn)知與理解能力.偏真實(shí)化的物理現(xiàn)象能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，保持注意力的集中，并結(jié)合部分細(xì)節(jié)問(wèn)題增強(qiáng)對(duì)物理理論知識(shí)的理解.如此學(xué)生將在理解、掌握的基礎(chǔ)上更加靈活地運(yùn)用掌握的物理學(xué)習(xí)知識(shí)，實(shí)現(xiàn)自身物理學(xué)習(xí)效率與物理核心素養(yǎng)的提升.

3 仿真軟件助力物理課堂提升的研究

3.1 強(qiáng)化物理重難點(diǎn)知識(shí)教學(xué)

教師利用仿真軟件強(qiáng)化物理重難點(diǎn)教學(xué)活動(dòng)，以直觀形式幫助學(xué)生鞏固基礎(chǔ)理論知識(shí)，加快學(xué)生的學(xué)習(xí)理解速度.

例如 在學(xué)習(xí)“速度變化快慢的描述——加速度”這部分內(nèi)容時(shí)，許多學(xué)生會(huì)因加速度概念的抽象而出現(xiàn)理解方面的問(wèn)題.以仿真軟件為基礎(chǔ)，教師可以通過(guò)模擬真實(shí)速度變化的圖象，引導(dǎo)學(xué)生從視覺(jué)角度出發(fā)，加強(qiáng)對(duì)加速度概念的認(rèn)知與理解[1].不僅如此，教師在設(shè)計(jì)相應(yīng)的課堂練習(xí)內(nèi)容時(shí)，也可借助仿真軟件展示動(dòng)態(tài)變化的數(shù)據(jù)信息，讓學(xué)生結(jié)合自己掌握的加速度知識(shí)進(jìn)行靈活的運(yùn)用和探究活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生深入思考，學(xué)會(huì)逐步解決學(xué)習(xí)問(wèn)題.高中生已經(jīng)具備了一定的學(xué)習(xí)能力，因而教師需要給予學(xué)生更多的自由學(xué)習(xí)探索空間，讓學(xué)生運(yùn)用掌握的物理知識(shí)探尋高效率的物理學(xué)習(xí)方法，實(shí)現(xiàn)學(xué)生思維能力的發(fā)展.在仿真軟件的幫助之下，學(xué)生也可以仔細(xì)自行分析數(shù)據(jù)，并結(jié)合仿真軟件展示的運(yùn)動(dòng)圖象與痕跡進(jìn)行多角度思考，鍛煉自身的多方面能力.如此，教師也能指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主化學(xué)習(xí)探究活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的較好發(fā)展.

3.2 解決物理實(shí)驗(yàn)環(huán)境影響問(wèn)題

在實(shí)際環(huán)境中，受多方面因素的影響，部分物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)很難進(jìn)行，而仿真軟件則能夠解決物理實(shí)驗(yàn)環(huán)境的影響問(wèn)題，打造一個(gè)理想的物理實(shí)驗(yàn)環(huán)境，為物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)造適宜的環(huán)境基礎(chǔ)，確保物理實(shí)驗(yàn)的正常進(jìn)行[2].

例如 在開(kāi)展“自由落體運(yùn)動(dòng)”部分的學(xué)習(xí)活動(dòng)時(shí)，教師在指導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展實(shí)踐探索學(xué)習(xí)活動(dòng)時(shí)，其探索學(xué)習(xí)結(jié)果很容易受外界因素的影響而出現(xiàn)誤差.在仿真軟件的幫助下教師將能更好地組織學(xué)生開(kāi)展“自由落體”實(shí)踐探究活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生強(qiáng)化對(duì)“自由落體”問(wèn)題的認(rèn)知與理解.如此一來(lái)，學(xué)生也能排除外界因素的干擾，就實(shí)踐探究結(jié)果進(jìn)行分析、總結(jié)活動(dòng)，加快認(rèn)知、理解的速度.其次，仿真軟件也能解決物理實(shí)驗(yàn)實(shí)踐活動(dòng)中的安全問(wèn)題，并且將肉眼無(wú)法觀察到的現(xiàn)象以更加直觀的形式展現(xiàn)出來(lái)，進(jìn)一步幫助學(xué)生認(rèn)知理解物理知識(shí).如在學(xué)習(xí)電路相關(guān)知識(shí)點(diǎn)時(shí)，教師便可以運(yùn)用仿真軟件引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展電路實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí).當(dāng)學(xué)生出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，仿真軟件能夠快速地提醒學(xué)生，并減少實(shí)驗(yàn)設(shè)備的磨損，避免因?qū)嶒?yàn)操作錯(cuò)誤引發(fā)的各種實(shí)際問(wèn)題.不僅如此，仿真軟件還能展現(xiàn)出電荷的實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡，引導(dǎo)學(xué)生找出電路設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題，降低電路部分的學(xué)習(xí)難度.如此學(xué)生借助直觀的圖象加強(qiáng)認(rèn)知，并從微觀角度出發(fā)，理解電路電荷運(yùn)動(dòng)規(guī)律，鞏固物理基礎(chǔ)理論知識(shí)，逐步提升自身的物理核心素養(yǎng).

3.3 開(kāi)展小組合作學(xué)習(xí)探究活動(dòng)

結(jié)合仿真軟件，物理教師能夠?yàn)閷W(xué)生創(chuàng)造更好的學(xué)習(xí)環(huán)境基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展小組合作學(xué)習(xí)探究活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的逐步發(fā)展[1].如此學(xué)生以仿真軟件為基礎(chǔ)，通過(guò)互相討論、思考、探究，增強(qiáng)對(duì)相關(guān)物理知識(shí)的理解.

例如 在學(xué)習(xí)“摩擦力”這部分內(nèi)容時(shí)，教師便可以讓學(xué)生結(jié)合仿真軟件開(kāi)展物理實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，指導(dǎo)學(xué)生找出影響摩擦力的因素.在仿真軟件的幫助下，學(xué)生可以自由地控制變量，并針對(duì)不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果做出分析和記錄.綜合多次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，互相討論、分析導(dǎo)致某些結(jié)果出現(xiàn)的原因.而在這一過(guò)程中，學(xué)生也能在仿真軟件的幫助下減少干擾因素的影響，并提升對(duì)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的專注度，主動(dòng)解決實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中遇到的問(wèn)題.結(jié)合小組探索學(xué)習(xí)得到的知識(shí)會(huì)為學(xué)生留下深刻的印象，學(xué)生將能加速理解，并逐步掌握實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)方法，實(shí)現(xiàn)自身綜合學(xué)習(xí)能力水平的提高，為自身的更好成長(zhǎng)發(fā)展奠定基礎(chǔ).在仿真軟件的幫助之下，教師進(jìn)一步打造適合學(xué)生的小組學(xué)習(xí)活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、探索，鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力與動(dòng)手能力.

3.4 促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的萌芽

仿真軟件將能較大程度上減弱環(huán)境條件的制約問(wèn)題，并給予學(xué)生更多的自由探索學(xué)習(xí)空間，因而教師也可以仿真軟件為基礎(chǔ)，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新學(xué)習(xí)活動(dòng)，為學(xué)生的創(chuàng)新能力萌芽奠定良好的基礎(chǔ)[3].運(yùn)用仿真軟件，學(xué)生可以更大膽的進(jìn)行想象創(chuàng)造活動(dòng)，并在此基礎(chǔ)上加強(qiáng)對(duì)創(chuàng)新概念的理解，逐步樹(shù)立創(chuàng)新思維.

例如 在開(kāi)展“生活中的圓周運(yùn)動(dòng)”這部分學(xué)習(xí)活動(dòng)時(shí)，教師便可以鼓勵(lì)學(xué)生從生活角度出發(fā)，嘗試運(yùn)用建模的方式展現(xiàn)生活中的圓周運(yùn)動(dòng)，并運(yùn)用物理的形式展示出其運(yùn)動(dòng)規(guī)律.結(jié)合教師的建議，學(xué)生開(kāi)展主動(dòng)化的學(xué)習(xí)探索，并增強(qiáng)對(duì)生活物理現(xiàn)象的認(rèn)知，學(xué)會(huì)從細(xì)節(jié)角度出發(fā)探索物理學(xué)習(xí)規(guī)律.如此一來(lái)，學(xué)生慢慢擁有創(chuàng)新意識(shí)，并結(jié)合自己的認(rèn)知、理解進(jìn)行創(chuàng)新學(xué)習(xí)、研究活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自身創(chuàng)新能力的逐步發(fā)展.這樣教師引導(dǎo)學(xué)生正確的認(rèn)知“創(chuàng)新”含義，為學(xué)生的全面均衡發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ).

4 結(jié)語(yǔ)

運(yùn)用仿真軟件，教師將能更好地開(kāi)展物理教學(xué)活動(dòng)，提升物理教學(xué)活動(dòng)效率，打造更適合學(xué)生的多樣化物理課堂.結(jié)合仿真軟件的優(yōu)越性，教師實(shí)現(xiàn)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革優(yōu)化，幫助學(xué)生強(qiáng)化對(duì)物理知識(shí)、物理現(xiàn)象的理解，實(shí)現(xiàn)學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)能力的發(fā)展，為學(xué)生的更好成長(zhǎng)奠定良好的基礎(chǔ).在仿真軟件的幫助下，學(xué)生逐步掌握物理學(xué)習(xí)方法，加快學(xué)習(xí)理解速度，打下良好的物理學(xué)習(xí)基礎(chǔ).

參考文獻(xiàn)：

［1］歐陽(yáng)建偉.虛擬仿真軟件在中學(xué)物理教學(xué)中的應(yīng)用[J].西部素質(zhì)教育，2019，5（20）：118.

［2］童妍心，李貴安.虛擬仿真技術(shù)在中學(xué)物理教學(xué)中的應(yīng)用[J].科學(xué)咨詢（科技·管理），2021（08）：255-256.

［3］孫曉麗.淺談仿真實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中應(yīng)用的重要性[J].科學(xué)咨詢（科技·管理），2020（07）：278.