何濤

【摘要】在物理教學(xué)中虛擬實(shí)驗(yàn)指的是在計(jì)算機(jī)上代替?zhèn)鹘y(tǒng)實(shí)驗(yàn)各操作環(huán)節(jié)的硬件操作環(huán)境，所取得的效果等于或者優(yōu)于真實(shí)環(huán)境的實(shí)驗(yàn)。隨著我國(guó)教育信息化和教育技術(shù)化的發(fā)展，教學(xué)技術(shù)層出不窮，教學(xué)設(shè)備技術(shù)日趨多元，傳統(tǒng)物理課堂中的問題雖然得到有效解決，學(xué)生可以不受時(shí)間、地點(diǎn)利用多媒體信息化技術(shù)學(xué)習(xí)，教師可以利用信息化技術(shù)進(jìn)行授課，師生的溝通渠道變得多元化、有深度，教學(xué)中物理學(xué)科的虛擬實(shí)驗(yàn)的運(yùn)用，賦予了物理實(shí)驗(yàn)課堂新的載體。本文介紹虛擬實(shí)驗(yàn)在初中物理教學(xué)中的作用。

【關(guān)鍵字】物理；虛擬實(shí)驗(yàn)；作用

一、虛擬真實(shí)場(chǎng)景，把問題深入淺出地剖析在學(xué)生面前

以往教學(xué)當(dāng)中，有的演示實(shí)驗(yàn)得出數(shù)據(jù)往往存在很大的誤差，這使得教學(xué)遇到一定的阻礙。有了虛擬實(shí)驗(yàn)運(yùn)行環(huán)境，以往無法完成的實(shí)驗(yàn)都可以在學(xué)生面前展示使得教學(xué)更有說服力和針對(duì)性。

例如，晶體和非晶體熔化、凝固規(guī)律一直是初中物理分組操作實(shí)驗(yàn)中的難點(diǎn)，因其操作難度較大，實(shí)驗(yàn)誤差率高，就算是教師反復(fù)做，成功率都極低。同時(shí)實(shí)驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)、現(xiàn)象效果差，往往一節(jié)課下來都無法引導(dǎo)學(xué)生完成，教師只好應(yīng)用一些枯燥的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)讓學(xué)生畫圖，通過分析得到實(shí)驗(yàn)規(guī)律，學(xué)生缺乏直觀的感受，更沒有實(shí)際親身參與實(shí)驗(yàn)過程。而通過虛擬實(shí)驗(yàn)，可以讓學(xué)生觀察到仿真度高的實(shí)驗(yàn)過程，而且可以比實(shí)際實(shí)驗(yàn)觀察得更為真切、形象、生動(dòng)，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

二、實(shí)驗(yàn)過程獨(dú)立化，拉近學(xué)生個(gè)體能力的距離

傳統(tǒng)的電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，一般以小組為單位，存在優(yōu)秀學(xué)生操作起來簡(jiǎn)單順暢，學(xué)困生受于能力所限使之為“實(shí)驗(yàn)門外漢”，而對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果更是難于深化為知識(shí)。而優(yōu)生可以深入思考內(nèi)化加工的結(jié)果。由于學(xué)生存在個(gè)別的差異，分組實(shí)驗(yàn)并不是可以使每個(gè)學(xué)生都得到教科書般的知識(shí)果實(shí)。

而應(yīng)用虛擬實(shí)驗(yàn)后，可以重復(fù)在電腦上做實(shí)驗(yàn)，把實(shí)驗(yàn)當(dāng)中一些影響因素加之滲透，使學(xué)生把課本的知識(shí)重難點(diǎn)更能深刻牢記在腦中。虛擬實(shí)驗(yàn)也可以由學(xué)生合作完成，讓大家出謀劃策，讓各類學(xué)生都參與到知識(shí)結(jié)果形成過程，把課堂變成學(xué)生的課堂，把知識(shí)的建設(shè)成為每人都參與的快樂過程。

三、抓住實(shí)驗(yàn)時(shí)間變化的尾巴，不能一閃而過

物理實(shí)驗(yàn)中，有的實(shí)驗(yàn)過程變化較快，用眼睛難于觀察。學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果還是存在一定的疑惑，這樣的實(shí)驗(yàn)操作不利于在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行知識(shí)傳授。而虛擬實(shí)驗(yàn)可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求，把實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí)間變化更為細(xì)致分解，還可以重復(fù)播放，學(xué)生通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行知識(shí)內(nèi)化形成。把瞬間實(shí)驗(yàn)變成慢動(dòng)作片段。

例如，有關(guān)慣性的實(shí)例，學(xué)生無法理解小車上木頭為何出現(xiàn)前傾和后傾的現(xiàn)象，不能準(zhǔn)確組織語言表達(dá)，通過播放慢動(dòng)作的方法讓學(xué)生看到片斷運(yùn)動(dòng)，再將片斷式運(yùn)動(dòng)組織成完整的過程，學(xué)生就會(huì)加深對(duì)慣性的理解。將無形的物理知識(shí)生動(dòng)地、形象地展示出來，突破了教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)。

四、大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來讓學(xué)生隨時(shí)學(xué)習(xí)和自我提升

課堂是物理學(xué)習(xí)的主陣地，但物理學(xué)習(xí)是無所不在的，采用虛擬實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以在學(xué)校、家庭等外部環(huán)境借助虛擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行物理探究活動(dòng)。充分利用大數(shù)據(jù)云平臺(tái)的強(qiáng)大功能，布置學(xué)習(xí)家庭作業(yè)，提供豐富的學(xué)習(xí)資源，學(xué)生可以根據(jù)自己的時(shí)間安排，自行開展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生自主探究能力。

五、仿真虛擬實(shí)驗(yàn)效果更能讓師生體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)成果

利用虛擬實(shí)驗(yàn)室技術(shù)，在多媒體計(jì)算機(jī)上建立虛擬實(shí)驗(yàn)室，學(xué)習(xí)者便可以身臨其境般地操作虛擬儀器，使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果更安全便捷地到達(dá)學(xué)生的腦袋。虛擬實(shí)驗(yàn)不消耗器材，也不受場(chǎng)地等外界條件限制，減少了許多不必要的實(shí)驗(yàn)成本。同時(shí)其可反復(fù)重現(xiàn)過程，直為得出滿意結(jié)果，顛覆了傳統(tǒng)演示實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?。虛擬實(shí)驗(yàn)不僅可以達(dá)到真實(shí)實(shí)驗(yàn)效果，還可以將實(shí)驗(yàn)中無法展示的現(xiàn)象根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)觀察。它能夠穩(wěn)穩(wěn)當(dāng)當(dāng)?shù)剡_(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，達(dá)到了剛需的教學(xué)目的。物理虛擬實(shí)驗(yàn)為物理課堂注入了新的活力元素，為學(xué)生物理學(xué)習(xí)過程架設(shè)了成功大道，在日后的科學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)中，可以有效提高學(xué)生的物理學(xué)習(xí)興趣、有利于學(xué)生掌握物理學(xué)習(xí)方法、服務(wù)于所有學(xué)生創(chuàng)新與實(shí)踐能力的提高。

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