曾維六

【摘 要】隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種先進(jìn)技術(shù)和科技產(chǎn)品被廣泛運(yùn)用于社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域，同時(shí)也在教育教學(xué)領(lǐng)域中發(fā)揮出了重要的作用，促進(jìn)了教學(xué)方法的轉(zhuǎn)變和發(fā)展。初中物理是一門實(shí)驗(yàn)性較強(qiáng)的課程，物理實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中具有重要地位，虛擬實(shí)驗(yàn)的運(yùn)用，突破了傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)的局限，實(shí)現(xiàn)了先進(jìn)技術(shù)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的有機(jī)結(jié)合，能夠有效提升教學(xué)質(zhì)量。本文就虛擬實(shí)驗(yàn)在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的運(yùn)用進(jìn)行了研究分析。

【關(guān)鍵詞】虛擬實(shí)驗(yàn)；初中物理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

新課標(biāo)要求教師重視對學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，初中物理學(xué)實(shí)驗(yàn)性較強(qiáng)，能夠有效提升學(xué)生的科學(xué)探究能力，并且在物理實(shí)驗(yàn)中，能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，為學(xué)生進(jìn)行科學(xué)研究創(chuàng)造了良好的環(huán)境。但是在傳統(tǒng)的初中物理實(shí)驗(yàn)中，存在著一定的局限性，一定程度上阻礙了實(shí)驗(yàn)的開展。而虛擬實(shí)驗(yàn)的運(yùn)用，能夠有效解決這些問題，改善實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和設(shè)備，提升教學(xué)質(zhì)量。

一、虛擬實(shí)驗(yàn)相關(guān)概述

虛擬實(shí)驗(yàn)主要包括虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室和Flash課件。主要是運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)等進(jìn)行整個(gè)實(shí)驗(yàn)的模擬，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合，利用仿真系統(tǒng)，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)數(shù)字化。在初中物理實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用虛擬實(shí)驗(yàn)，是科學(xué)技術(shù)發(fā)展和教育事業(yè)深入改革的必然趨勢，利用這一方法，能夠有效提升學(xué)生對物理實(shí)驗(yàn)的興趣，達(dá)到增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的目的。

虛擬實(shí)驗(yàn)在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的運(yùn)用優(yōu)勢

1.不受時(shí)間及空間限制

傳統(tǒng)的初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)通常會(huì)受到時(shí)間和空間的限制。由于學(xué)校經(jīng)費(fèi)有限，實(shí)驗(yàn)器材數(shù)量有一定的限制，實(shí)驗(yàn)室相對較小，無法滿足較多的學(xué)生一起進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，因此，學(xué)校往往會(huì)采取分班輪流進(jìn)行的策略，但是由于課時(shí)較短，這種方法也不能完全滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。而虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛲黄七@一局限性，學(xué)生可以在任何需要的時(shí)候，通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)站進(jìn)行試驗(yàn)，且沒有時(shí)間限制，為學(xué)生提供了更多的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。

2.具有可控性

虛擬實(shí)驗(yàn)相對于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)來說具有一定的可控性。傳統(tǒng)的初中物理實(shí)驗(yàn)不能夠控制實(shí)驗(yàn)的節(jié)奏，導(dǎo)致學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中很難觀察到瞬間出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，而虛擬實(shí)驗(yàn)則能夠控制其實(shí)驗(yàn)節(jié)奏，如將較快的實(shí)驗(yàn)過程放緩，將較慢的實(shí)驗(yàn)過程加快等。這種試驗(yàn)方式能夠幫助學(xué)生全面、細(xì)致的觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，記錄、整理、分析相關(guān)數(shù)據(jù)，還能夠通過學(xué)生的實(shí)際需求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過程的截取，便于學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的理解和思考，提升學(xué)習(xí)效果。

3.減少實(shí)驗(yàn)成本

傳統(tǒng)的初中物理實(shí)驗(yàn)中，主要運(yùn)用實(shí)驗(yàn)相關(guān)器材來完成，而實(shí)驗(yàn)器材的費(fèi)用往往較為昂貴，學(xué)校的經(jīng)費(fèi)有限，因此，購買的器材數(shù)量有限，一定數(shù)量的器材需要供全校師生使用，極易出現(xiàn)損壞，維修、更換的費(fèi)用又是一大筆資金。虛擬實(shí)驗(yàn)的運(yùn)用能夠使實(shí)驗(yàn)器材數(shù)字化，在實(shí)驗(yàn)過程中不存在實(shí)驗(yàn)器材損壞的情況，并能夠供應(yīng)多人同時(shí)使用，有效減少了初中物理實(shí)驗(yàn)的試驗(yàn)成本。

4.安全性較高

一些物理實(shí)驗(yàn)本身存在著一定的危險(xiǎn)性，在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中，一旦出現(xiàn)學(xué)生操作失誤的情況，就很有可能給學(xué)生帶來危害。虛擬實(shí)驗(yàn)的運(yùn)用，能夠有效避免這些危險(xiǎn)因素，學(xué)生可以操作任何危險(xiǎn)系數(shù)的實(shí)驗(yàn)，不再局限于集中危險(xiǎn)性較小的實(shí)驗(yàn)，拓展了學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容，提升了實(shí)驗(yàn)的安全性，有效提升了教學(xué)質(zhì)量。

三、虛擬實(shí)驗(yàn)在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的運(yùn)用

1.測量型試驗(yàn)中的運(yùn)用

測量型實(shí)驗(yàn)在初中物理實(shí)驗(yàn)中屬于最基本的實(shí)驗(yàn)，相對于其他實(shí)驗(yàn)更為簡單，教師可以利用虛擬實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生學(xué)習(xí)其中較為復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)，加深學(xué)生印象。

例如在研究小燈泡電阻測量方法的試驗(yàn)中，教師可以先用通俗易懂的語言向?qū)W生講解“伏安法”測電阻實(shí)驗(yàn)的原理，在要求學(xué)生根據(jù)原理，利用虛擬實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行實(shí)物電路圖的連接。學(xué)生在連接完畢后，從左至右滑動(dòng)變阻器的滑片，并記錄滑動(dòng)時(shí)，顯示出的電流和電壓的數(shù)據(jù)，學(xué)生通過數(shù)據(jù)結(jié)果能夠輕易看出小燈泡電阻隨著電壓的增大而增大。教師在要求學(xué)生將電阻換成定值電阻，再次滑動(dòng)變阻器，發(fā)現(xiàn)電阻阻值沒有變化。通過兩種結(jié)果的比較，激發(fā)學(xué)生的探究欲望。教師利用電阻材料對學(xué)生適當(dāng)引導(dǎo)，學(xué)生很快得出小燈泡鎢絲溫度升高導(dǎo)致阻值變大的結(jié)論，并再次通過虛擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，證實(shí)了自己實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的可行性，有效提升了學(xué)生的自信心和是研究性，加深了學(xué)生對這一實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識的印象，提升了實(shí)驗(yàn)效果。

2.探究型實(shí)驗(yàn)中的運(yùn)用

探究型實(shí)驗(yàn)在初中物理實(shí)驗(yàn)中具有重要的價(jià)值，這一實(shí)驗(yàn)一般會(huì)要求學(xué)生對某一物理問題進(jìn)行獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，通過實(shí)驗(yàn)方案對這一問題進(jìn)行探究或是根據(jù)已有的實(shí)驗(yàn)方案完成實(shí)驗(yàn)。虛擬實(shí)驗(yàn)的運(yùn)用，能夠通過模擬相關(guān)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，幫助學(xué)生探究相關(guān)問題。

例如在進(jìn)行平面鏡成像特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)中，需要學(xué)生探究某一物體與其平面鏡中成像的位置關(guān)系和大小，由于平面鏡中的成像不能夠直接進(jìn)行測量，因此需要利用完全相同的物體輔助實(shí)驗(yàn)。學(xué)生可以利用虛擬實(shí)驗(yàn)，將兩支點(diǎn)燃的蠟燭分別立于一塊玻璃板的兩面，并移動(dòng)其中一支蠟燭，直到其與像完全重合，并將這時(shí)兩支蠟燭的位置記錄下來，得出像與物體之間的關(guān)系。教師還可以要求學(xué)生再次改變未曾移動(dòng)的蠟燭位置，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，提升實(shí)驗(yàn)的可信度。

這是一個(gè)非常經(jīng)典的模擬平面鏡成像過程的實(shí)驗(yàn)。學(xué)生能夠通過這一虛擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行平面鏡成像規(guī)律的探究，而不是僅依靠教師的講解進(jìn)行知識的學(xué)習(xí)，加深學(xué)生對相關(guān)知識的印象和成像規(guī)律的認(rèn)知。

3.演示實(shí)驗(yàn)中的運(yùn)用

演示實(shí)驗(yàn)是初中物理實(shí)驗(yàn)中較為常見的實(shí)驗(yàn)之一，這一實(shí)驗(yàn)主要是要求教師借助虛擬實(shí)驗(yàn)完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，這種方法能夠使學(xué)生的注意力更為集中，更好的進(jìn)行試驗(yàn)過程的觀察，提升學(xué)生發(fā)現(xiàn)結(jié)論的準(zhǔn)確性。教師在進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)前，需要進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，以保證實(shí)驗(yàn)原理能夠得到很好的還原，提升學(xué)生認(rèn)知的準(zhǔn)確性。

例如在進(jìn)行光的反射實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師可以利用虛擬實(shí)驗(yàn)，采用平面鏡和平行光源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷脑O(shè)計(jì)。首先利用光的反射圖向?qū)W生講解光的反射定理及相關(guān)概念，要求學(xué)生利用量角器對反射角及入射角進(jìn)行測量，并在教師的引導(dǎo)下共同總結(jié)其定理。教師安排學(xué)生利用虛擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行結(jié)論驗(yàn)證，通過改變?nèi)肷浣谴笮?，發(fā)現(xiàn)反射角的變化，記錄兩者所對應(yīng)的大小數(shù)據(jù)，比較分析，驗(yàn)證結(jié)論。

四、虛擬實(shí)驗(yàn)在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的運(yùn)用建議

虛擬實(shí)驗(yàn)具有信息技術(shù)的特殊性。教師應(yīng)加強(qiáng)自身信息技術(shù)的運(yùn)用能力和教學(xué)設(shè)計(jì)能力，提升自身的專業(yè)素養(yǎng)。充分明確虛擬實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢和不足，盡量發(fā)揮其優(yōu)勢，以達(dá)到滿意的教學(xué)效果。學(xué)校也應(yīng)加強(qiáng)對虛擬實(shí)驗(yàn)軟件的研究，不斷研究創(chuàng)新，開發(fā)更有效的虛擬實(shí)驗(yàn)軟件，以適應(yīng)教學(xué)需求的變化。同時(shí)處理好虛擬實(shí)驗(yàn)和真實(shí)實(shí)驗(yàn)之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)兩者的有機(jī)結(jié)合。

五、結(jié)論

物理實(shí)驗(yàn)是初中課程中十分重要的內(nèi)容，現(xiàn)階段很多學(xué)校實(shí)驗(yàn)儀器數(shù)量不足，已經(jīng)不能滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，因此，教師應(yīng)積極研究運(yùn)用虛擬實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生提供不受時(shí)間空間限制，安全性較高的實(shí)驗(yàn)平臺，激發(fā)學(xué)生興趣，提升學(xué)習(xí)效果。

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