虛擬實驗在物理教學中的作用

陳家軍

隨著教育信息化和教育技術化的發展，教學手段日新月異，教學設備不斷更新，傳統物理課堂中的問題已經得到有效解決，學生可以利用信息化技術學習，教師可以利用信息化技術教學，師生的溝通空間更為廣闊，時間更為靈活，物理虛擬實驗的應用，賦予了物理課堂新的生命.本文介紹虛擬實驗在物理教學中的作用.

1實驗條件廣泛化，可以彌補實驗環境與條件不足

隨著教育均衡發展，學校的信息化教學設備不斷更新，完全可以滿足虛擬實驗的需要的運行環境，以往無法完成的實驗，在新的設備下可以通過虛擬實驗完成. ? 例如，晶體熔化規律一直是物理實驗中的難點，就是教師反復做，成功率都極低，而且時間長、現象差，往往都無法引導學生完成，教師只好應用一些數據讓學生畫圖，通過分析得到實驗規律，學生缺乏直觀的素材，更沒有實際參與實驗過程.通過虛擬實驗，可以讓學生觀察到逼真的實驗過程，而且可以比實際實驗觀察得更為具體、形象、生動，增強了實驗效果.再如光的反射規律與折射規律、分子運動等，學生無法觀察到實驗現象，而虛擬實驗不受條件約束，可以即時進行.

2實驗過程獨立化，可以彌補學生思維能力的差異

傳統的實驗，以小組為單位，存在優生操作，學困生無操作機會，對實驗結果只是優生思考加工的結果，由于思維能力的差異，課堂實驗并不能使每個學生創新與實踐能力都可以得到提高，而應用虛擬實驗后，每個人都可以操作，可以反復實驗，獨立思考，實驗的觀察、思考、思維加工等都可以由學生獨立完成，也可以由學生合作完成，彌補了學生因思維水平的差異造成的參與知識形成過程的差異，讓各類學生都可以全程、獨立參與知識的形成過程，體現了教育面向全體學生的教學理念.

3實驗過程片斷化，可以彌補實驗不易觀察的不足

實物實驗中，有的實驗過程較快，學生難以捕捉到實驗細節，實驗素材與學生實際思維水平間不易接軌，不利于在實驗的基礎上進行思維加工.虛擬實驗可以根據要求，更為細致分解實驗現象，讓實驗現象片斷化，學生通過片斷化的實驗素材認識實驗現象，進行思維加工，形成物理規律，彌補了學生抽象思維的不足.

例如有關慣性的實例，學生無法理解現象，不能準確組織語言，通過放慢的方法讓學生看到片斷運動，再將片斷式運動組織成完整的過程，學生就會加深對慣性的理解.再如人耳聽到聲音的過程，通過虛擬實驗讓學生認識聲波，認識人的聽覺原理，將無形的物理知識生動地、形象地展示出來，突破了教學難點.

4實驗內容網絡化，可以讓學生及時學習，及時實驗

物理課堂是物理學習的主陣地，但物理學習應該無所不在，采用虛擬實驗，學生可在家庭中借助虛擬實驗進行物理探究活動，我們充分利用云平臺的強大功能，布置學習任務，提供學習資源，學生可以根據自己的時間安排，靈活開展學生活動，培養學生自學能力，為終身學習奠定基礎.

5實驗成本經濟化，可以減小學校的開支

如果用實物實驗，學校一方面需投入專門人力，同時又要投入財力，增加實驗器材、補充實驗材料，部分市場不常見的材料反而可能不能及時補充，影響了實驗的開出，束縛了實驗即時性開展，采用虛擬實驗可以大大減少學校的實驗開支，充分發揮電化設備的作用，節約了人力、物力，提高了實驗的開出率與完成率.

6實驗效果仿真化，可以達到比實驗更好的作用

從實驗效果看，虛擬實驗不僅可以達到真實實驗效果，還可以將實驗中無法展示的現象根據需要進行調節觀察，彌補了學生抽象思維不足、感性材料不多的問題.它能夠達到實驗目的，超越真實實驗效果.

物理虛擬實驗為物理課堂注入了新的活力，為物理學習過程架設了成功的橋梁，科學應用物理虛擬實驗，可以有效提高學生的物理學習興趣、有利于學生掌握物理學習方法、服務于所有學生創新與實踐能力的提高.