物理實驗教學中虛擬實驗的運用探微

以問題驅(qū)動的方式，啟發(fā)學生的思維，優(yōu)化認知過程，改變了傳統(tǒng)教學讓學生走成功的捷徑，不重視思維訓練觀念和方法，給學生提供展示聰明才智的機會，引導學生更好地理解、掌握、發(fā)現(xiàn)規(guī)律，嘗試解決問題的途徑。從不同角度提出問題，引導學生用不同方法解決問題，發(fā)展學生的發(fā)散思維。如在物理實驗教學中，很多內(nèi)容是很難通過解說就能解決問題的，一些探究性實驗在實驗室是無法完成的，那些教師難以控制的、成功率低的、耗時長的、變化快的實驗都可以利用多媒體課件仿真模擬，幫助學生理解記憶、發(fā)現(xiàn)規(guī)律，從而促進學生主動學習、積極思維，引發(fā)學生的創(chuàng)新意識。

信息技術(shù)能以超文本和超媒體的非線性方式組織信息，為物理教學信息的呈現(xiàn)提供極好的展示平臺，以生動活潑的教學內(nèi)容、豐富多彩的課堂演示、扣人心弦的跌宕懸念，營造了良好的教與學氛圍，讓學生最大限度地活躍起來，在愉悅的情景下，以信息技術(shù)作為學生的工具積極主動地參與學習，以豐富的想象、牢固的記憶和靈活的思維獲得學習的成功，使課堂教學結(jié)構(gòu)發(fā)生質(zhì)的變化，提高教與學的有效性。

在凸透鏡實驗中，雖然學生能在實驗中得出結(jié)論，但學生都有對未知求索的欲望，都想知道為什么會成放大或縮小的像、實像或虛像，在學生做完實驗后，在通過一節(jié)來總結(jié)，用計算機模擬出光線通過凸透鏡后的折射情況，通過學生實驗和計算機的模擬加深了學生對凸透鏡成像規(guī)律的理解。

虛擬實驗對本學科來說只能作為一種輔助手段加以運用，因為它畢竟是制作的課件，而課件容易在學生頭腦中產(chǎn)生“假”的想法，只是有時用實驗無法或很難看清楚的物理現(xiàn)象，利用課件的方式，通過放慢其變化過程，利用屏幕重現(xiàn)其物理現(xiàn)象，從而使學生看清楚其間的變化，起到補充和強化物理實驗的效果。所以兩者之間各有優(yōu)缺點：

1.虛擬實驗課堂容量大，能極大地提高課堂教學效率，但不能真正體現(xiàn)物理現(xiàn)象的真實性，即課件的結(jié)論不能使人信服；而物理實驗，現(xiàn)象直觀、結(jié)論真實，實驗所獲得的數(shù)據(jù)很有說服力，但課堂演示實驗花時較多。

2.虛擬實驗課件制作花費時間較長。從這一點來看，不可能每節(jié)課都使用，大多數(shù)只是在開設公開課、優(yōu)質(zhì)課時才使用。而且從實際情況來看，不可能每個學校特別是農(nóng)村學校或落后地區(qū)都具備這種設備。相對來說，實驗教學在我們農(nóng)村學校還是唱主角。

3.課堂教學并不是一種死板的、教條式的教學，它應根據(jù)教學中的主體——學生來組織教學，隨時調(diào)整和改革課堂教學方式，做到課堂教學靈活多樣，盡可能地調(diào)動學生的學習興趣，努力激發(fā)學生的學習潛能。而要達到這些，用虛擬實驗較難滿足，原因是課件是教師在上課前就已經(jīng)制作好的，課件中所設置的問題也僅僅是教師的“一面之詞”，而實際情況往往與教師的“假設”相差甚多，特別是虛擬實驗是不會出任何“差錯”的實驗，這樣一般不容易使學生的思維得到發(fā)展，更不必說使學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)造才能得到培養(yǎng)。但物理實驗特別是學生實驗完全可以彌補課件的缺陷，學生在實驗中或教師在做演示實驗時可能會遇到“意想不到”的問題，而這往往能激活課堂氣氛，從而使課堂教學處于“新”、 “奇”之中，學生從中也能感受到學習物理的樂趣，這對培養(yǎng)學生的優(yōu)良思維品質(zhì)和創(chuàng)新能力大有幫助。

4.演示實驗要求教師動手能力強，反映教師的基本素質(zhì)；而虛擬實驗反映教師掌握先進教育設備的本領。從教育的發(fā)展趨勢來看，這兩方面是教師必須具備的基本功。

在物理教學中，為了更好地培養(yǎng)學生的形象思維，讓學生觀察物理現(xiàn)象是必須的；而物理學是一門以實驗為基礎的學科，許多重要的物理定律都是在實驗的基礎上總結(jié)出來的。讓學生通過實驗得到物理規(guī)律，不僅能夠使學生對物理知識、概念和規(guī)律獲得具體的、明確的認識，而且還能培養(yǎng)學生的觀察能力和動手能力。如果用課件模擬物理實驗，學生在觀看動畫的過程中僅僅學習了知識的表象，缺乏真正的感知活動。沒有真實感，缺乏可信性。例如，在熔化和凝固的實驗中，由于學校條件和實驗難度的限制，有的時候不會讓學生動手實驗，而是通過課件演示，這樣得出的晶體和非晶體的熔化曲線和溫度變化規(guī)律，由于沒有讓學生參與而缺乏可信度。同時，在教學過程中，也應通過各種手段重視物理現(xiàn)象，其目的是找到物理變化的內(nèi)在規(guī)律，這就需要把物理變化中某一瞬間或某一位置的狀態(tài)加以觀察，認清它的特點，使學生對于物理現(xiàn)象的認識既有整體變化的過程，又有整體變化過程中每一階段的具體狀態(tài)，以利于較確切地把握整個物理過程，而這可通過課件來實現(xiàn)，所以物理實驗教學和虛擬實驗的使用是相輔相成的。

在積極推進素質(zhì)教育，努力培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)造才能的前提下，應積極開辟第二課堂，開放實驗室，提供機會和場所，進行課題研究及探索性實驗；而在課堂教學中，應是物理實驗和虛擬實驗輔助教學相互結(jié)合。這兩者如果使用得當，可以進一步激發(fā)學生學習興趣，挖掘?qū)W生的學習潛能，從而使課堂變活，使學生的思維處于“最近發(fā)展區(qū)”，盡可能使學生的創(chuàng)造能力有所突破。