鄒云飛

【內(nèi)容摘要】虛擬實驗?zāi)軓浹a傳統(tǒng)實驗教學(xué)的不足，為學(xué)生提供豐富的實驗平臺，以拓展學(xué)生思維，培養(yǎng)學(xué)生實踐探究能力。本文主要從測量型、演示型、探究型、設(shè)計型、操作型實驗的角度闡述初中物理教學(xué)的有效策略。

【關(guān)鍵詞】初中物理 信息技術(shù) 虛擬實驗 探究

實驗是物理學(xué)立命安身之本，其概念的形成、規(guī)律的發(fā)現(xiàn)、原理的形成無一不是通過科學(xué)實驗得到的。學(xué)生在實驗中掌握科學(xué)的探究方法，形成科學(xué)的思維方式，也感受到科學(xué)家們探索科學(xué)的艱辛。但在當(dāng)前教學(xué)中，教師難以跨越應(yīng)試的樊籬，實驗開出率不高，主要集中在實驗考查的重點實驗內(nèi)容；教師為提速增效，重實驗結(jié)論而輕方法滲透，先講后做，學(xué)生依葫蘆畫瓢，在模仿中機(jī)械記憶結(jié)論；實驗內(nèi)容單一，以測量、演示、操作等驗證性實驗為主，缺少探究型實驗，不利于學(xué)生探究性能力的培養(yǎng)。

基于計算機(jī)技術(shù)的虛擬實驗?zāi)軓浹a傳統(tǒng)實驗教學(xué)的不足，為學(xué)生提供了豐富的實驗平臺，不囿于教材，充實了實驗內(nèi)容，讓物理教學(xué)走向生活。

一、虛擬實驗在測量型實驗中的應(yīng)用

測量型實驗較為簡單，學(xué)生借助于實驗設(shè)備即可輕松獲得。對一些比較抽象、難以理解的測量型實驗，在真實環(huán)境下費力耗時，而借助于虛擬實驗，在教師引導(dǎo)下抽絲剝繭，讓學(xué)生掌握測量的方法，形成解決問題的意識。如在“伏安法測電阻”實驗中，教師以模擬教學(xué)、演示教學(xué)為主要方式，分三階段進(jìn)行實驗教學(xué)。第一階段，教師講解、演示與學(xué)生剖析實驗原理；第二階段，學(xué)生根據(jù)實驗原理，利用虛擬實驗室嘗試實驗，連接實驗電路圖，用鼠標(biāo)拖動變阻器，記錄電壓、電流，繪制小燈泡的電阻伏安性圖，感受電阻隨電壓的增大而增大。引發(fā)學(xué)生的思考探究，并將小燈泡換成定值電阻，再次拖動滑動變阻器，記錄電壓與電流值，繪制定值電阻伏安特性圖，分析其曲線，發(fā)現(xiàn)定值電阻阻值不變，對小燈泡的阻值在變化產(chǎn)生疑惑。第三階段，教師針對學(xué)生遇到的問題答疑，為學(xué)生提供相應(yīng)材料，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)鎢絲的阻值隨溫度升高而增大的特性。

二、虛擬實驗在演示型實驗中的應(yīng)用

教師在演示實驗時，由于班級生數(shù)眾多，學(xué)生難以全面觀察到實驗現(xiàn)象，導(dǎo)致學(xué)生對物理學(xué)習(xí)缺少興趣。學(xué)生借助于虛擬的實驗，可以擺脫環(huán)境等因素的制約，清晰地再現(xiàn)實驗過程。如在學(xué)習(xí)光的反射現(xiàn)象時，學(xué)生雖對反射現(xiàn)象有一定的了解，但也僅限于生活中的一些簡單現(xiàn)象，缺少深度。教師要采用集體授課與個別教學(xué)相結(jié)合的方式進(jìn)行教學(xué)，一是講解實驗原理，以平行光源、平面鏡設(shè)計反射定理模型，讓學(xué)生了解入射與反射光線，入射角與反射角、法線等基本概念。二是師生互動，學(xué)生用量角器測量入射角與反射角的度數(shù)，師生共同歸納光的反射定理。三是驗證，學(xué)生借助于虛擬平臺，改變?nèi)肷浣堑拇笮?，記錄入射角與反射角的大小，并進(jìn)行比較、驗證。

三、虛擬實驗在探究型實驗中的應(yīng)用

學(xué)生在動手探究中透過現(xiàn)象，探求規(guī)律，提高發(fā)現(xiàn)問題的意識。在真實實驗中，因外界因素的干擾，學(xué)生難以獲得準(zhǔn)確的結(jié)論，而虛擬實驗的引入，能突破外界因素的影響。如在凸透鏡成像的規(guī)律探究實驗時，受實驗室光線等因素的影響，學(xué)生難以準(zhǔn)確地觀察實驗現(xiàn)象，也就談不上規(guī)律的總結(jié)。教師先提出問題，讓學(xué)生由遠(yuǎn)及近觀察透鏡，引發(fā)他們的好奇心，讓他們大膽提出凸透鏡成像與物距大小是否有關(guān)的問題。接著，在虛擬平臺中，學(xué)生把物體放在較遠(yuǎn)的地方，逐漸靠近凸透鏡，在移動中觀察成像特點，記錄像發(fā)生變化時的物距。學(xué)生就會不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)物距大于兩倍焦距時，成縮小、倒立的實像；當(dāng)達(dá)到兩倍焦距時，成等大、倒立的實像；繼續(xù)靠近透鏡，處于一倍焦距與兩倍焦距之間，物體繼續(xù)變大，成放大、倒立的實像；再往透鏡靠近時，像開始變虛，由倒立變?yōu)檎?。?dāng)處于一倍焦距之內(nèi)時，像為放大、正立的虛像。教師與學(xué)生共同總結(jié)凸透鏡成像的規(guī)律，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)物距的大小是影響了凸透鏡成像的特點，并根據(jù)自己的猜想設(shè)計實驗方案，在實踐中記錄數(shù)據(jù)、總結(jié)規(guī)律。

四、虛擬實驗在設(shè)計型實驗中的應(yīng)用

在生活實際中，學(xué)生會遇到各種各樣的問題，他們會選擇合適的工具去解決問題。在物理學(xué)習(xí)中也需如此，當(dāng)學(xué)生不理解物理現(xiàn)象，需在借助實驗平臺去解決。如牛頓第一定律，描述了力與運動的關(guān)系，對初學(xué)者而言有些抽象，教師要通過摩擦力對物體運動的影響實驗讓學(xué)生理解牛頓第一定律的內(nèi)容，但摩擦力較難控制，實驗效果也不明顯。教師讓學(xué)生通過搓手、搓臉等活動讓學(xué)生感知摩擦力，讓學(xué)生認(rèn)識到摩擦力對物體的運動有影響。

五、虛擬實驗在操作型實驗中的應(yīng)用

在電學(xué)實驗中，教師常在講桌上操作實驗，前排學(xué)生尚能勉強看到，而后排學(xué)生聽得云里霧里。教師借助于虛擬實驗，讓學(xué)生清晰地觀察實驗過程。如在探究“電阻的連接方法”教學(xué)中，教者讓學(xué)生串聯(lián)、并聯(lián)兩個相同阻值的電阻，通過數(shù)字歐姆表計算出總電阻，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)串聯(lián)后阻值增大，而并聯(lián)后阻值反減小了，學(xué)生會提出猜想：“當(dāng)兩個相同電阻串聯(lián)，總等于兩電阻之和；兩個相同電阻并聯(lián)，總電阻等于兩電阻之和的一半?！蓖ㄟ^與數(shù)字歐姆表的對比，證實自己的猜想是正確的。接著教者將兩個不同阻值的電阻構(gòu)建并聯(lián)、串聯(lián)電路，讓學(xué)生探討總電阻的求法。

總之，虛擬實驗是信息技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，有其獨特的技術(shù)優(yōu)勢，讓很多探究設(shè)計型實驗成為可能。但虛擬實驗不能達(dá)到高度逼真，也存在自身的缺陷，這就需要我們進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)，避免缺陷，以達(dá)到良好的教學(xué)效果。

（作者單位：江蘇省建湖縣岡西初級中學(xué)）