淺談NoBook仿真實(shí)驗(yàn)在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用

NoBook物理仿真實(shí)驗(yàn)是一款初高中物理實(shí)驗(yàn)?zāi)M軟件，包含了電學(xué)、力學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)等所有物理實(shí)驗(yàn)的仿真演示。物理仿真實(shí)驗(yàn)通過采用仿真技術(shù)，虛擬構(gòu)建一個(gè)直觀、可視化的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，從而達(dá)到對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的虛擬仿真以及對現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)的操作，為處于不同時(shí)間、空間的用戶提供虛擬仿真的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，使學(xué)習(xí)者仿佛置身其中，對儀器、設(shè)備、內(nèi)容等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行互動(dòng)操作和練習(xí)。

一、NoBook仿真實(shí)驗(yàn)在高中物理教學(xué)中應(yīng)用的幾種情況

通過研究，結(jié)合自己十年的高中物理教學(xué)經(jīng)歷，發(fā)現(xiàn)NoBook仿真實(shí)驗(yàn)在高中物理教學(xué)中可有以下方面的應(yīng)用：

（1）在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用。仿真實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于高中教學(xué)，它不僅可以逼真地模擬實(shí)際的物理環(huán)境，也可以模擬實(shí)際的儀器，大量的真實(shí)實(shí)驗(yàn)都可以用仿真實(shí)驗(yàn)來模擬和再現(xiàn)。而且，仿真實(shí)驗(yàn)有著真實(shí)實(shí)驗(yàn)無法取代的優(yōu)越性，這具體體現(xiàn)在：①仿真實(shí)驗(yàn)具有可擴(kuò)展性。②通過計(jì)算機(jī)仿真模擬一些重要的、在現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)環(huán)境下難以完成的物理實(shí)驗(yàn)，則可彌補(bǔ)常規(guī)實(shí)驗(yàn)儀器的不足，提高物理實(shí)驗(yàn)的演示效果。③仿真實(shí)驗(yàn)在計(jì)算機(jī)虛擬的環(huán)境下，可以完成現(xiàn)實(shí)條件下不可能完成的實(shí)驗(yàn)。④對于真實(shí)實(shí)驗(yàn)無法完成的抽象的物理現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)室無法完成的真實(shí)物理圖景，仿真實(shí)驗(yàn)都可以完成。⑤仿真實(shí)驗(yàn)可以突破客觀條件限制，是一種較好的“理想實(shí)驗(yàn)”法。

（2）利用仿真實(shí)驗(yàn)可以使抽象的概念、規(guī)律等內(nèi)容形象化，突破教學(xué)難點(diǎn)。在物理教學(xué)中有很多難理解、很抽象的概念，如力學(xué)中的功和能的概念，電磁學(xué)中的電場、磁場概念，熱學(xué)中的布朗運(yùn)動(dòng)，光學(xué)中的干涉、衍射等，單憑教師語言是不易講清楚的，這樣就影響了教學(xué)效果。若能充分利用仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)，就可以在屏幕上模擬相應(yīng)的內(nèi)容。如電阻的定義：用電壓除以電流，利用仿真實(shí)驗(yàn)可以直觀的觀察到導(dǎo)體兩端的電壓增大時(shí)，電流也增大，而比值不變，則很容易得到電阻不是由電壓和電流決定的。再通過改變長度、橫截面積、材料等很直觀的看到電阻變了，便可以得到電阻的決定因素。再如交流電的產(chǎn)生、方向、周期變化是教學(xué)中的一大難點(diǎn)，用仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)M電流的大小和方向隨周期變化規(guī)律，可以輕而易舉地達(dá)到幫助學(xué)生直觀而形象地接受知識的目的，讓學(xué)生通過“物”來思考“理”，再通過“理”來認(rèn)識“物”.這種教學(xué)模式幾乎適用于所有的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)和題型之中，對中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)有重要的作用和意義.

（3）利用仿真實(shí)驗(yàn)可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。在高中物理教學(xué)中，教師可以設(shè)置一些實(shí)驗(yàn)?zāi)康淖寣W(xué)生動(dòng)手設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行大膽的測量或驗(yàn)證，通過原理的設(shè)計(jì)、儀器的選擇、數(shù)據(jù)的處理、誤差的分析不僅可以鞏固基本內(nèi)容，更可以培養(yǎng)學(xué)生的思維創(chuàng)新能力。

二、NoBook物理仿真實(shí)驗(yàn)在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用策略

仿真實(shí)驗(yàn)在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用策略可以概括為回顧——講解新課——演示實(shí)驗(yàn)——練習(xí)——反饋評價(jià)——鞏固。這樣，不僅提高了課堂的學(xué)習(xí)效率，使得原本要花兩堂課的時(shí)間教的內(nèi)容在一堂課就完成，還提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的趣味性和積極性，加深了對知識的掌握程度。具體的教學(xué)過程展開如下：

（1）通過對上堂課的回顧分析，承上啟下，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)新的知識，實(shí)現(xiàn)知識之間的過渡和銜接。

（2）教師講解本堂課的相關(guān)基本物理規(guī)律和定理，讓學(xué)生基本了解本堂課的知識目標(biāo)、技能目標(biāo)和情感態(tài)度目標(biāo)，吸引學(xué)生的注意力，引導(dǎo)學(xué)生對物理知識進(jìn)行探討。

（3）利用仿真物理實(shí)驗(yàn)室的平臺，使用其中已有的實(shí)驗(yàn)或者是在指引學(xué)生自己新建實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，新建一個(gè)與本堂課相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，對各種參數(shù)進(jìn)行設(shè)置、調(diào)整實(shí)驗(yàn)元件，修改參數(shù)。

（4）通過演示實(shí)驗(yàn)，增加學(xué)生的感性認(rèn)識，在具體的通過仿真實(shí)驗(yàn)室軟件的演示下，對有關(guān)的即時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出，讓學(xué)生從具體認(rèn)識到抽象的理性認(rèn)識過渡，避免因?yàn)檗D(zhuǎn)變太快而使學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)和不滿的情緒。

（5）演示過后，要求學(xué)生對數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，利用規(guī)律來解決相關(guān)的題目和難點(diǎn)。

（6）輸出實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)曲線，與學(xué)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，讓學(xué)生對自己的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行反饋和評價(jià)，找出計(jì)算錯(cuò)誤的原因，糾正同學(xué)的認(rèn)知錯(cuò)誤，幫助建立新的認(rèn)知，使學(xué)生更好的理解所學(xué)的知識。

（7）通過再次的練習(xí)和作業(yè)的布置，讓學(xué)生自己動(dòng)手進(jìn)行試驗(yàn)的設(shè)置和數(shù)據(jù)以及圖表的輸出。再次鞏固所學(xué)的知識，為后面的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

仿真物理實(shí)驗(yàn)平臺用于高中的物理教學(xué)，可以很好的提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，是物理教師的得力助手。作為學(xué)生的一個(gè)學(xué)習(xí)工具，仿真實(shí)驗(yàn)室可以讓學(xué)生在課后自主的進(jìn)行學(xué)習(xí)，親自動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。感性認(rèn)識可以幫助理性抽象的深入，使得學(xué)生進(jìn)一步的把握物理定律和科學(xué)知識，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。這就要求我們教師要跟著時(shí)代的步伐，努力的擴(kuò)充自己的知識，這樣才能與新的條件下的新技術(shù)結(jié)合起來，提高我們的課堂教學(xué)水平。