虛擬實(shí)驗(yàn)在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用研究

摘要：隨著社會(huì)的發(fā)展，多媒體技術(shù)逐漸走入初中物理的課堂教學(xué)中，虛擬實(shí)驗(yàn)彌補(bǔ)了真實(shí)試驗(yàn)操作中存在的器材老化等問(wèn)題，將計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)融入到教學(xué)當(dāng)中，不但可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，而且能夠通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)觀察到每一個(gè)試驗(yàn)的細(xì)節(jié)，提高學(xué)習(xí)效率。

關(guān)鍵詞：虛擬實(shí)驗(yàn)；物理實(shí)驗(yàn)；信息技術(shù)

初中物理的教學(xué)離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)，在傳統(tǒng)的物理教學(xué)中，教師經(jīng)常會(huì)因?yàn)閷?shí)驗(yàn)裝置的缺乏拖后實(shí)驗(yàn)或者取消實(shí)驗(yàn)，這樣的情況嚴(yán)重影響了課堂質(zhì)量。虛擬實(shí)驗(yàn)可以不受任何條件的束縛，教師利用多媒體技術(shù)向?qū)W生展示每一個(gè)實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)，用直觀的感受提高物理教學(xué)效率。

一、 虛擬實(shí)驗(yàn)在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的意義

虛擬實(shí)驗(yàn)是一種通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)展現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑诙嗝襟w教學(xué)當(dāng)中，教師可以利用虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)避免傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)操作中的失誤，為每一個(gè)學(xué)生提供良好的可視空間，增強(qiáng)了教育的平等性，保證每一個(gè)學(xué)生都能夠通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握物理相關(guān)知識(shí)。

在傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)中，因?yàn)榻處熗活欀磉_(dá)實(shí)驗(yàn)步驟，常常無(wú)法動(dòng)作一致，不小心還會(huì)影響實(shí)驗(yàn)的效果，降低了教學(xué)的效率。而虛擬實(shí)驗(yàn)則避免了這些問(wèn)題，多媒體技術(shù)可以將實(shí)驗(yàn)多次回放，以多種形式進(jìn)行多角度放映，學(xué)生可以充分觀察每一個(gè)實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)。通過(guò)慢放可以觀察每一個(gè)實(shí)驗(yàn)的步驟，如果學(xué)生對(duì)某一個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生質(zhì)疑，也可以通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)重新鞏固知識(shí)，加強(qiáng)對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和記憶。因此，虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驅(qū)γ恳粋€(gè)學(xué)生提供觀察的空間，讓學(xué)生探索物理知識(shí)的奧秘。

二、 虛擬實(shí)驗(yàn)在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

（一） 虛擬實(shí)驗(yàn)在探究型實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

探究型實(shí)驗(yàn)是初中物理實(shí)驗(yàn)中非常重要的實(shí)驗(yàn)形式，一種方式是針對(duì)某一個(gè)問(wèn)題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的獨(dú)立設(shè)計(jì)，從實(shí)驗(yàn)方案中對(duì)某一個(gè)問(wèn)題進(jìn)行探究；另一種方式則是將實(shí)驗(yàn)方案確立完成，學(xué)生自己動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，完成整個(gè)議題。許多探究型實(shí)驗(yàn)都需要借助虛擬實(shí)驗(yàn)的形式展開(kāi)，通過(guò)模擬某種現(xiàn)象來(lái)探究問(wèn)題。

以“平面鏡成像特點(diǎn)”這個(gè)實(shí)驗(yàn)為例，主要探究物體在平面鏡中成像的大小和位置關(guān)系，由于大小和位置在平面鏡中無(wú)法直接測(cè)量，所以通過(guò)一個(gè)外形相同的蠟燭來(lái)代替鏡中的成像。初中物理中類似的實(shí)驗(yàn)很多，只要對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行透徹的理解，就能為虛擬實(shí)驗(yàn)的展開(kāi)搭建平臺(tái)。在做實(shí)驗(yàn)之前，可以先取一塊玻璃板，點(diǎn)燃一支蠟燭放在玻璃板前，讓蠟燭在玻璃板上成像，然后再拿另一支蠟燭放在玻璃板后，通過(guò)移動(dòng)讓蠟燭與像重合，記錄下蠟燭的位置。這樣就可以看出鏡像與物體之間大小的關(guān)系，改變剝離板前蠟燭的位置，對(duì)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。

這是非常典型的平面鏡成像實(shí)驗(yàn)，通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生借助數(shù)據(jù)的分析來(lái)進(jìn)一步探究平面鏡成像規(guī)律。如果學(xué)生沒(méi)有自己動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，只是聽(tīng)教師單純講述，那么知識(shí)點(diǎn)不會(huì)記憶深刻。只有借助虛擬實(shí)驗(yàn)過(guò)程，才能夠讓學(xué)生對(duì)于物理知識(shí)進(jìn)行自主探究，加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手操作能力。

（二） 虛擬實(shí)驗(yàn)在演示型實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

演示實(shí)驗(yàn)在物理課堂中也十分常見(jiàn)，教師可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生觀察得更加仔細(xì)，在此基礎(chǔ)上學(xué)生們自己得出一些實(shí)驗(yàn)結(jié)論，這就是虛擬實(shí)驗(yàn)的宗旨。教師在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示之前做好整個(gè)設(shè)計(jì)，盡量完整地還原實(shí)驗(yàn)原理或者規(guī)律，這樣才能夠讓學(xué)生們通過(guò)實(shí)驗(yàn)過(guò)程得出準(zhǔn)確的結(jié)論。

在研究斜面的機(jī)械效率時(shí)，在同一個(gè)斜面，不同的粗糙面，用彈簧測(cè)力計(jì)把木塊沿著斜面拉上頂端，記錄拉力的大小，通過(guò)測(cè)量木塊重量、斜面長(zhǎng)度和高度測(cè)出有用功、總功和機(jī)械效率，從而比較機(jī)械效率的大小。

學(xué)生還可以改變木板的傾斜程度和斜面的粗糙度來(lái)測(cè)量斜面的機(jī)械效率，通過(guò)幾次測(cè)量提取平均值縮小誤差，讓學(xué)生們思考影響斜面機(jī)械效率的因素。這類問(wèn)題在演示實(shí)驗(yàn)中十分普遍，演示的過(guò)程也是一個(gè)很好的教學(xué)環(huán)節(jié)，通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生們領(lǐng)會(huì)到正確的實(shí)驗(yàn)操作方法，能夠讓學(xué)生們總結(jié)出實(shí)驗(yàn)規(guī)律，對(duì)物理教學(xué)將會(huì)有很好的促進(jìn)作用。

（三） 虛擬實(shí)驗(yàn)在驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

物理課程中的很多驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)都會(huì)借助虛擬實(shí)驗(yàn)的模式，尤其是初中物理課程中學(xué)生們開(kāi)始學(xué)習(xí)電學(xué)，在很多電路的實(shí)驗(yàn)中大部分都需要電路模擬。在研究串聯(lián)電路的規(guī)律時(shí)，學(xué)生可以通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)對(duì)串聯(lián)電路的規(guī)律進(jìn)行假設(shè)，在此基礎(chǔ)上提出針對(duì)性的方案，如兩個(gè)燈泡是如何串聯(lián)起來(lái)連接到電源上的，通過(guò)每一個(gè)電流的連接點(diǎn)時(shí)又會(huì)出現(xiàn)怎樣的變化，借助模擬實(shí)驗(yàn)才能夠展開(kāi)這些規(guī)律的研究，探究出串聯(lián)電路的知識(shí)點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)生鍛煉了動(dòng)手能力以及對(duì)規(guī)律的總結(jié)能力。

學(xué)生們一般會(huì)猜測(cè)每一個(gè)電流的連接點(diǎn)電流都是相等的，隨后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證。分三次將電流表接入，測(cè)量電流的大小，總結(jié)三個(gè)連接點(diǎn)之間電流的規(guī)律。此類實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要以虛擬實(shí)驗(yàn)作為基礎(chǔ)，進(jìn)而更好地進(jìn)行相關(guān)規(guī)律的探究，總結(jié)出三個(gè)電流的連接點(diǎn)完全相等，即使換上燈泡后也會(huì)一致，通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了學(xué)生的猜測(cè)，學(xué)生的能力也得到了充分的鍛煉。

三、 結(jié)束語(yǔ)

初中物理是一門重視實(shí)驗(yàn)的科學(xué)，物理知識(shí)是在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上得出的結(jié)論，因此實(shí)驗(yàn)教學(xué)在物理課程中起到了非常重要的作用，應(yīng)該引起物理教師的重視。但是由于學(xué)校實(shí)驗(yàn)儀器的短缺，很多實(shí)驗(yàn)都無(wú)法落到實(shí)處，或者實(shí)驗(yàn)結(jié)果并不明顯。隨著網(wǎng)絡(luò)的普及，中學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣越來(lái)越濃厚，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容已經(jīng)無(wú)法滿足學(xué)生的好奇心。虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛲昝赖貜浹a(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的弊端，為物理教學(xué)提供良好的輔助作用，在初中物理課當(dāng)中起到了重要的作用。無(wú)論是探究型實(shí)驗(yàn)還是演示型實(shí)驗(yàn)，都可以通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)的模式進(jìn)行展開(kāi)，對(duì)提高初中物理教學(xué)效率有著良好的作用和意義。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

吳平，江西省撫州市，江西省黎川縣西城中學(xué)。endprint