仿真實驗輔助高中物理實驗教學實踐探究

王姣

摘 要高中物理教學，是一門需要經過實驗來證明很多知識的學科。因此，實驗在高中物理教學中擁有非常重要的位置和作用。而應用仿真物理實驗來輔助高中物理實驗教學，不僅能夠解決學生與教師在實驗中選擇實驗器材的困難和區(qū)間，還能夠不受時間、空間的束縛，進而對培養(yǎng)學生在實驗教學中的創(chuàng)新精神起到重要作用，能夠引導學生在實驗教學中獲得創(chuàng)新實驗方案。本文就自身物理實驗教學經驗，對方針實驗輔助高中物理實驗教學的實踐進行相關探討。

關鍵詞仿真實驗；高中物理；實驗教學

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1002-7661（2018）30-0255-02

高中生在學習物理的知識過程中，很多的知識都是需要靠物理實驗來獲得，因此，物理實驗是學生獲取和掌握知識的重要途徑，因此，教師應該對物理實驗進行深入的研究，進而可以提升高中物理教學的效率，并且物理實驗也是高中物理教師在教學中的重要研究課題。傳統的高中物理實驗教學，都要依靠比較復雜的物理實驗器材來完成，但是實際情況是可以供物理實驗的實驗器材不多，而如果在高中物理實驗教學中利用仿真物理實驗來輔助或替代真實物理實驗，就可以利用仿真物理實驗中所使用的電腦、或者是軟件，將真實物理實驗進行模擬，解決了真實物理實驗在實驗過程中的局限性。仿真物理實驗可以擺脫時間、空間的約束，不用再因為實驗器材的短缺而影響實驗效果。并且運用仿真物理實驗來輔助高中物理實驗教學，還可以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神，可以引導學生與教師合作，共同設計出創(chuàng)新性的實驗方案。因此，在運用仿真物理實驗輔助高中實驗教學，有著不可替代且長遠的重要意義。

一、仿真物理實驗在教學中的優(yōu)勢與不足

所謂仿真物理實驗，是以真實物理實驗原理為基礎，利用計算機軟件進行開發(fā)，或者是對真實物理實驗進行模擬情景，或者是利用仿真物理實驗軟件和計算機就可以完成相應物理實驗的一種實驗。在高中物理教學中利用仿真物理實驗進行教學，會有利于提升高中物理實驗教學的質量和效率。

（一）仿真實驗輔助高中物理實驗教學的優(yōu)勢

在高中物理實驗教學過程中，不是所有的實驗都可以有足夠的實驗器材，因此，就無法對所有的物理現象利用實驗教學來實現。因此，而如果運用仿真物理實驗來輔助物理實驗，就可以避免由于器材不足的問題導致實驗無法進行的不足。運用仿真物理實驗，只需要通過在電腦和軟件中輸入一些物理實驗所需的參數，電腦和軟件就可以自行模擬與真實物理實驗一樣的實驗情境，從而保證學生可以直觀、形象的觀看物理實驗，掌握相應的知識，這樣就可以保證高中物理實驗教學的課程數量。

在傳統的高中物理實驗中所使用的實驗器材，多數是一種微縮性的器材，學生在觀看物理實驗的過程中，無法給予學生更加直觀、真實的視覺感受，因此，傳統的物理實驗表現力不高，無法達到更好的實驗效果。而如果運用仿真物理實驗取代傳統的物理實驗，就可以利用電腦和軟件的功能，如放大工具，將實驗中所要關注的細節(jié)、局部進行放大，進而可以詳細的了解實驗局部的內容。另外，可以在仿真物理實驗中，讓每個學生都操作一臺電腦，這樣就解決了在傳統物理實驗中，一個班級的學生只能共同觀察一個實驗道具的情況。

在高中物理實驗教學中，一些大型的物理現象無法通過真實物理實驗展現給學生，例如海市蜃樓等，而如果利用仿真物理實驗就可以擺脫這類物理實驗對空間的要求，擺脫空間對物理實驗的束縛，這是傳統物理實驗無法實現的物理現象。另外，運用仿真物理實驗還可以展現很多傳統物理實驗所不能展現出的一些物理現象，如電流、磁感線等。不僅如此，在傳統的真實物理實驗教學中，有很多的實驗都具有一定的危險性，也許會對學生造成傷害，在高中物理實驗教學中應用仿真物理實驗，可以有效避免在實驗過程中產生的危險。

仿真物理實驗可以通過當今普及的手機、電腦等智能終端來實現，因此，擺脫了真實物理實驗對器材、場地、環(huán)境等多方面的條件限制，進行物理實驗將更加靈活、方便。學生可以根據自身的需要，隨時隨地的利用手機、平板電腦等設備進行相關知識的學習，或者是隨時進行相關實驗知識的復習和研究。另外，學生還可以利用仿真實驗軟件自行設計一些實驗方案，在軟件中完成嘗試，進而對自己設計的實驗方案進行檢驗，如此能夠有效培養(yǎng)學生的求知欲和探究心理，有效提升學生學習物理知識的積極性和興趣，并同時提高了學生對高中物理知識的了解和認知水平。

（二）仿真物理實驗在教學中的不足

第一，仿真物理實驗感知程度較差。仿真物理實驗究其根本仍然是對真實實驗的模擬，在仿真物理實驗的過程中，必然會降低學生對真實實驗環(huán)境的感知，于此同時，無法在仿真物理實驗中培養(yǎng)和鍛煉學生的實際操作能力。在仿真物理實驗的過程中，唯一可以提供給學生的只有來自聽覺方面、視覺方面的感受，進而就無法讓學生感受到真實實驗帶來的直觀、真實的刺激和感受。并且，仿真物理實驗屬于虛擬性的實驗，基于此，學生就會在潛意識之中懷疑實驗的科學合理性，即使仿真物理實驗的結果是真實的，學生對實驗的結果和結論也回產生懷疑的態(tài)度。而且，仿真物理實驗是一種過于理想化的實驗，本身實驗用時就非常短，在實際教學過程中，無法長時間的對學生形成有效的記憶刺激，進而就無法達成與真實實驗一般的實驗效果。

第二，仿真物理實驗不利于培養(yǎng)學生利用所學知識解決實際問題的能力。在仿真物理實驗中一般都會在關鍵的實驗步驟給予學生一些步驟及注意事項方面的提示，這樣學生就很難進行獨立的思考，在進行仿真物理實驗中就會過于依賴其中的提示，弱化了自己的獨立思考能力。并且在仿真物理實驗中，用于實驗的軟件會自動的進行對實驗數據、實驗結果等進行分析和處理工作，因此，如果某些學生的自制能力比較差，就會導致這些學生喪失了自主解決問題的機會，也降低了學生自主解決問題的能力和意識。在仿真實驗室之中，各種條件都非常理想，因此不會出現一些突發(fā)事件，也不會出現實驗故障，也不需要真實實驗所需的實驗設備檢修，基于這些因素，非常不利于培養(yǎng)學生的實際操作能力以及不利于培養(yǎng)學生的解實際問題的能力。

第三，物理教師無法掌握學生物理實驗的真實水平。在仿真物理實驗中，所使用的軟件會自動解決在實驗中所會碰見的問題，自然學生不用自主思考解決的辦法，不用擔心、也不必擔心實驗不會成功，這樣教師就不會知道學生在物理實驗中是否遇到了問題，遇到了什么樣的問題，問題依靠軟件解決后學生是否理解和掌握其中的知識。并且教師也無法判斷和掌握學生的物理實驗水平，這樣十分不利于教師根據學生的反饋信息來判斷自身的教學工作成效和效率，自然會對教師的下一步教學產生不同程度的影響。另外，如果用一句話來描繪仿真物理實驗，就是紙上談兵，這樣的物理實驗方式很難對學生的實驗成果和過程做出準確的評價。

總而言之，無論是真實物理實驗，還是仿真物理實驗，都有其優(yōu)勢和不足。在高中物理實驗教學中進行真實實驗，永遠是物理實驗教學的主要教學方式，真實實驗所能起到的教學效果是無法取代的。而有些實驗也是無法進行真實實驗的，因此，在實際進行高中物理實驗教學中，教師要對真實物理實驗、仿真物理實驗進行深入的研究，根據在高中物理教學中的實際需要，并結合真實物理實驗與仿真物理實驗的特點和差異，有針對性的合理使用相應的實驗類型，并且應該以真實物理實驗為主，以仿真物理實驗為輔，也可以將兩者進行有機結合，從而提升高中物理實驗教學的效率和質量，提升學生的實際操作能力和教學效率。

二、仿真實驗輔助高中物理實驗教學實踐

在物理教學過程中，不是所有的物理現象都可以用傳統的物理實驗器材來實現，很多的定律也無法表達出來，雖然教師制作了一些相關的實驗器材，但是即便有這些實驗器材，學生也無法詳細的了解和掌握實驗的真正原理，不能夠通過實驗驗證所要講解的物理知識內容和得出相應的實驗結論。

例如，在講解《動量守恒定律》的教學過程中，如果教師利用傳統的實驗器材進行該知識的教學，學生就無法真正的了解定量守恒定律的真正原理，而動量守恒定律還是高中物理教學中最重要的知識點之一，也是必須進行實驗教學的重點教學內容，而傳統物理實驗無法良好的展現動量守恒定律中存在的實際阻力，并且，學習動量守恒定律，教師一般都是重復教材中所規(guī)定的實驗，沒有創(chuàng)新性和變化，自然導致學生的學習積極性和興趣都不高，進而降低了物理教學的效率和質量。而如果在這部分教學中運用仿真物理實驗，就會明顯提升學生對這部分知識的直觀感受和感知，同時還可以利用仿真物理實驗得出更加完美的實驗結論，下文筆者以動量守恒定律為例，進行仿真物理實驗在高中物理實驗教學中的實踐進行相關探索。

（一）教學目標

首先，教師應引導學生掌握和熟悉仿真物理實驗所要運用的軟件以及計算機，先讓學生對軟件中操作的頁面進行熟悉，然后教會學生如何在軟件中設置所要進行的實驗所需的參數、屬性等內容。在此之后，教師在課堂中仔細的給學生講解定量守恒定律的含義、知識點，然后要求學生可以理解并掌握動量守恒定律相關的使用條件，以及動量守恒定律使用的范圍。

在教學過程中，教師應該在實驗之前先為學生列舉一些學生生活中較為常見且熟悉的與動量守恒定律相關的物理現象，并根據這些現象提出相應的問題，如此，就可以有效激發(fā)出學生的學習興趣，并引發(fā)學生的對這些物理現象的好奇心，促使學生可以積極主動的來學習物理知識，探究這些問題的答案。并且可以有效引導學生進行自覺的討論和分析，進而提升學生進行物理學習中形成良好的分析、解決問題的能力和習慣，最終提高高中物理教學的質量和效率。例如，很多高中學生尤其是男學生，對于新聞中常見的火箭飛入宇宙中都有極強的好奇心，教師就可以利用學生的好奇心，給學生講解其實火箭飛入太空的現象，屬于動量守恒定律中的反沖現象，而學生還會產生疑問，為什么火箭會飛到科學家指定的位置？教師就可以告知學生這些都是需要通過周密的計算來實現，這些計算過程都與物理有密切的關系，在此之后，教師就可以帶領學生利用仿真物理實驗，引導學生自行在其中填寫一些實驗數據，來模仿真實物理實驗無法實現的火箭升空過程。

（二）教學重難點知識

在動量守恒定律教學中，教學難點在于讓學生可以掌握其定律，強化對定律的認知，而重點在于可以促使學生在運用動量守恒定律來解決實際問題。針對于這些教學重點難點，教師可以引導學生自主進行發(fā)現和進行仿真物理實驗。例如，可以讓學生在仿真物理實驗中自行多次改變相應的參數，然后自主進行操作，從而可以將動量守恒定律與多種實驗相結合，進而提升學生在現實生活中應用動量守恒定律的能力。

三、總結

綜上所述，隨著我國新課改的實施，高中教學更加側重于培養(yǎng)學生可以自主發(fā)現和解決問題的能力，可以將知識在實際生活中靈活應用。在高中物理實驗教學中應用仿真物理實驗輔助教學，可以促使學生形成發(fā)現問題、解決問題的能力。

參考文獻：

[1]白凡.仿真實驗輔助高中物理實驗教學實踐[J].中國教育技術裝備，2018（01）：39-41.