運(yùn)用虛擬實(shí)驗(yàn)，提高高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率

周廣力

摘 要：計(jì)算機(jī)信息技術(shù)不斷滲入教學(xué)課堂中，為現(xiàn)代高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。通過(guò)計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的運(yùn)用，有效地將虛擬實(shí)驗(yàn)室?guī)У礁咧形锢斫虒W(xué)課堂上，顯著提高了現(xiàn)代高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量。根據(jù)高中物理實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)目標(biāo)，針對(duì)實(shí)驗(yàn)室的特點(diǎn)、物理實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)實(shí)際操作和應(yīng)用以及高中物理實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)質(zhì)量等所存在的教學(xué)問(wèn)題進(jìn)行研究。虛擬實(shí)驗(yàn)主要是通過(guò)計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的支持，利用信息科技構(gòu)建虛擬的仿真實(shí)驗(yàn)室，并結(jié)合Flash課件，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息化的虛擬實(shí)驗(yàn)，能顯著提升學(xué)生的物理知識(shí)實(shí)踐能力，提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，同時(shí)還能更大程度地發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造力。

關(guān)鍵詞：虛擬實(shí)驗(yàn)；高中物理；效率

隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)不斷滲入教學(xué)課堂中，這為實(shí)現(xiàn)高中物理實(shí)驗(yàn)操作帶來(lái)相當(dāng)大的積極影響作用。同時(shí)運(yùn)用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)，將虛擬實(shí)驗(yàn)室引進(jìn)課堂，直觀地將物理知識(shí)通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)展現(xiàn)在學(xué)生面前，顯著將實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課堂效益提升。虛擬實(shí)驗(yàn)主要是通過(guò)計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的支持，利用信息科技構(gòu)架虛擬的仿真實(shí)驗(yàn)室，并結(jié)合Flash課件，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息化的虛擬實(shí)驗(yàn)。在高中物理課堂的教學(xué)中靈活將信息技術(shù)化的虛擬實(shí)驗(yàn)滲透進(jìn)物理理論教學(xué)中，對(duì)深化物理教學(xué)改革至關(guān)重要，同時(shí)能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)科積極性以及學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而有效提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率。

一、物理教學(xué)中運(yùn)用虛擬實(shí)驗(yàn)的好處

1.有效減少物理課堂實(shí)驗(yàn)的成本

在以往的傳統(tǒng)高中物理教學(xué)過(guò)程中，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的時(shí)候均是要借助相關(guān)的實(shí)驗(yàn)器材才能完成。然而用于物理實(shí)驗(yàn)操作的相關(guān)專業(yè)器材費(fèi)用相對(duì)比較高，且相對(duì)比較容易損壞，因此整個(gè)物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行下來(lái)，耗費(fèi)教學(xué)經(jīng)費(fèi)相當(dāng)大，但是利用虛擬實(shí)驗(yàn)室，能在很大程度上將傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的成本降低，通過(guò)實(shí)驗(yàn)器材的信息科技數(shù)字化，運(yùn)用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的教學(xué)模式，不僅能降低成本，同時(shí)還能全面實(shí)現(xiàn)高中物理課堂上的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

2.化解時(shí)空限制的教學(xué)局限性

在以往舊式的器材實(shí)驗(yàn)室教學(xué)中，經(jīng)常會(huì)受到時(shí)間以及實(shí)驗(yàn)空間的限制，出現(xiàn)這種現(xiàn)象主要是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室相關(guān)器材相對(duì)短缺，且空間有限，不能同時(shí)一次性讓學(xué)生進(jìn)行相關(guān)物理學(xué)科課程的操作學(xué)習(xí)。然而通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)用，促使高中物理實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化傳播，并且在時(shí)間和空間上不受到任何限制，只要課程設(shè)計(jì)中需要，師生便能隨時(shí)通過(guò)信息化虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行相關(guān)課程的實(shí)驗(yàn)操作。

3.有效把控實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的節(jié)奏

在傳統(tǒng)式的相關(guān)物理器材實(shí)驗(yàn)室教學(xué)過(guò)程中，對(duì)于部分瞬間即逝的物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象相對(duì)比較難觀察到，而通過(guò)進(jìn)行虛擬數(shù)字化實(shí)驗(yàn)操作，我們可以通過(guò)信息科技技術(shù)將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行緩慢播放，以把控實(shí)驗(yàn)的節(jié)奏，有效觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，更好地幫助學(xué)生對(duì)課程實(shí)驗(yàn)進(jìn)行相關(guān)筆記記錄，以幫助學(xué)生更全面地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作與學(xué)科思考。

4.有效保證實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的人身安全性

高中物理學(xué)科理論知識(shí)相對(duì)比較難，且相關(guān)的物理實(shí)驗(yàn)的難度系數(shù)以及危險(xiǎn)性系數(shù)相對(duì)比較高，一旦實(shí)驗(yàn)操作失當(dāng)，有可能引發(fā)某些危害，以影響操作者的生命安全。但是通過(guò)使用虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，那么就能排除掉實(shí)驗(yàn)里存在的一系列安全隱患，這樣進(jìn)行物理課堂實(shí)驗(yàn)更加安全。

二、虛擬實(shí)驗(yàn)的作用

1.提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性以及學(xué)科興趣

在教學(xué)過(guò)程中，有效地將學(xué)生引導(dǎo)到學(xué)科理論知識(shí)的海洋里讓其自主進(jìn)行學(xué)習(xí)，依靠的不是強(qiáng)制性管制，而是學(xué)生發(fā)揮自身能動(dòng)性主動(dòng)地學(xué)習(xí)，并對(duì)所學(xué)習(xí)的學(xué)科懷揣著興趣、熱情以及學(xué)習(xí)信心。在以往的教學(xué)過(guò)程中，教師的教學(xué)方式相對(duì)比較單一、枯燥，物理學(xué)科的知識(shí)傳授更是由教師使用粉筆在課堂上進(jìn)行書寫繪畫，因而大部分學(xué)生并不能很好地參與到教學(xué)活動(dòng)中。長(zhǎng)期如此，學(xué)生在課堂上逐漸變得煩躁、思維不活躍，導(dǎo)致整個(gè)高中物理實(shí)驗(yàn)的課堂教學(xué)質(zhì)量下降，即使是教師使用簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)操作也不能有效地幫助學(xué)生提升學(xué)習(xí)興趣。通過(guò)使用虛擬實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)附上濃郁的現(xiàn)代技術(shù)色彩，以給學(xué)生帶來(lái)科技現(xiàn)代化的視覺(jué)沖擊，更加有效地幫助學(xué)生集中注意力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和參與實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的積極性。

2.虛擬效仿實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，指導(dǎo)學(xué)生自主研究探討

實(shí)驗(yàn)是教師引導(dǎo)學(xué)生自主進(jìn)行研究探討的一種科學(xué)的教學(xué)手段，通過(guò)使用虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，將抽象的高中物理理論知識(shí)融入實(shí)踐性實(shí)驗(yàn)中，以深化學(xué)生的學(xué)習(xí)思維邏輯性，通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)的運(yùn)用，將抽象化轉(zhuǎn)變成形象化，將實(shí)驗(yàn)靜態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)驗(yàn)動(dòng)態(tài)，將實(shí)驗(yàn)微觀性轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)驗(yàn)宏觀性。比如，在教學(xué)馬德堡半球的物理實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，教師可以用實(shí)驗(yàn)中對(duì)兩個(gè)馬德堡半球進(jìn)行真空處理，將空氣抽取出來(lái)后兩個(gè)半球無(wú)法拉開(kāi)的現(xiàn)象，向?qū)W生展現(xiàn)大氣壓強(qiáng)，但是大氣壓強(qiáng)到底有多大，運(yùn)用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方式幾乎是不可能讓學(xué)生感受到的。但是通過(guò)使用虛擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證馬德堡半球?qū)嶒?yàn)，將實(shí)驗(yàn)中的兩邊馬匹逐漸以兩倍進(jìn)行增加，直至成功將半球有效分開(kāi)，能真切地讓學(xué)生感受大氣壓強(qiáng)的大小。

3.擴(kuò)展了學(xué)生的操作空間，挖掘?qū)W生的創(chuàng)新力

在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室操作中，學(xué)生初始接觸物理實(shí)驗(yàn)，由于心里對(duì)實(shí)驗(yàn)操作以及相關(guān)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程、設(shè)備等可能發(fā)生不安全事故的擔(dān)心，導(dǎo)致學(xué)生在實(shí)踐過(guò)程中過(guò)多顧慮，致使實(shí)驗(yàn)課堂的效率下降。通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)課堂，為學(xué)生提供了全新的安全性實(shí)驗(yàn)實(shí)踐渠道，學(xué)生可以放心地按照自己創(chuàng)新能力以及想象能力開(kāi)展實(shí)驗(yàn)操作，進(jìn)而有效激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性與主動(dòng)性，擴(kuò)展了學(xué)生操作空間，挖掘了學(xué)生的創(chuàng)新力。

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編輯 李博寧