虛擬實驗在初中物理實驗教學中的應用研究

賈兆財

摘 要：隨著我國新課程改革標準下教育模式的更新，初中物理實驗教學應將學習者作為課堂主體，以實現學生的全面健康發展為教育目的。物理作為一門專業性極強的學科，僅靠理論知識，難以讓學生體會物理教學所表達的主旨，而物理實驗教學克服了理論難教的教學模式，為物理課堂帶來新改變。分析虛擬實驗在探究型實驗中如何更好地運用，并提出加強虛擬實驗教學的相關策略。

關鍵詞：初中物理實驗教學;虛擬實驗;應用研究

初中時期的教育最為關鍵，青少年思維能力逐漸加強，開始有了剖析問題及思考的能力。并且，初中時期的青少年，好奇心更重，并擁有許多新奇想法，會提問一些稀奇古怪的問題，卻不無道理。針對初中學生群體，物理教學需營造學生愿意去探索的課堂氛圍，再去設置相應實驗，讓學生沉浸到物理實驗教學中去，培養學生學習能力。

一、虛擬實驗在探究型實驗中的應用

探究型教學方式，可幫助學生學會透過現象看本質，鍛煉學生課堂提出問題的能力，從課題中提出需實驗才能解決的問題。但是，由于不同外界因素影響，很多情況下無法讓實驗順利進行，難以對物理現象進行直觀解釋和總結，導致學生失去學習興趣。為了改善實驗環境不足，無法進行有效實驗這一問題，相關研究人員運用信息化技術提出了虛擬實驗教學法。此法可有效改善實驗環境不足的情況。以下提出的內容，主要是虛擬實驗在探究型實驗教學中的應用能力。

（一）虛擬實驗教學目標

以下舉例將根據凸透鏡成像進行說明，采用虛擬實驗教學，是為了讓學生更直觀地理解凸透鏡的特征與運作規律等方面的知識。教師在明確課堂教育目標后，制訂虛擬實驗教學步驟，在過程中讓學生通過虛擬實驗探究凸透鏡內含規律想象，培養學生探究問題的能力與意識，為之后教學打下良好基礎。

（二）虛擬實驗教學環節設計

本文將主要以探究型教學中的虛擬實驗進行研究分析，教師可將學生分為多個學習小組，在提出問題后，讓小組設計并進行實驗，最后得出結論。

1.提出問題

教師在進行問題探究本質教學中，需先對凸透鏡對光的作用進行展示引起學生好奇，提出問題“凸透鏡成像的特點，是否與物體和凸透鏡之間的距離有關系”。

2.設計并進行實驗

設計此實驗過程過于煩瑣，實驗教室的條件有限，無法完成實驗就可采取虛擬實驗進行教學。讓學生將物體放在距離虛擬實驗平臺較遠的地方，在拿著物體靠近凸透鏡時，讓學生觀察凸透鏡是如何成像的，并要求學生記錄像在產生變化時物體與凸透鏡之間的距離。在進行虛擬實驗的過程中，以焦距作為主要參考距離。通過虛擬實驗，可了解到物體與凸透鏡之間的距離超過兩倍焦距時，物體呈現的像為縮小、倒立的實像狀態;物體與凸透鏡之間的距離在兩倍焦距以內，可發現物體呈現的像為等大、倒立的實像狀態;如果將物體繼續靠近凸透鏡，會發現物體所呈現的像開始變大;物體與凸透鏡之間的距離處于一倍焦距與兩倍焦距之間時，物體呈現的像為放大、倒立的實像狀態;將物體繼續靠近凸透鏡，就會發現物體由原本的實像開始慢慢變虛;物體與凸透鏡之間的距離在一倍焦距內時，物體呈現出的像為放大、正立的虛像狀態。

3.實驗后的結論分析

最后進行實驗結論時，先由實驗小組進行討論總結，然后將結論說出，教師發現有不對的地方，需適時引導，切勿直接指出，以便讓學生充分理解。最終結論內容就是以上實驗記錄的物體與凸透鏡距離產生的不同成像情況。這樣學生在實驗中就已經清楚凸透鏡成像的規律，通過以上記錄就可得出準確結論。

二、虛擬實驗在初中物理實驗中的應用策略

（一）加強教師培訓，提高教師教學實驗設計能力

教學實驗設計能力是物理教師一項必備技能與素質，也決定了實驗教學的效果。教師前期進行備課時，就應設計實驗內容，并充分掌握實驗原理，將實驗在教學過程中進行實踐。初中物理實驗教學開展已有很長一段時間，但是，虛擬實驗教學開展只是在信息化技術發展快速的這幾年，所以時間相對較短，教師還無法真正理解虛擬教學實驗在物理課堂中的重要性。針對這一問題，學校需重視，對教師進行培訓，讓教師具有獨立設計虛擬實驗能力，擁有虛擬實驗意識，才能將虛擬實驗帶入實際教學工作中去。

（二）明確虛擬實驗優勢及不足，最大程度發揮其優勢

虛擬實驗作為信息時代產物，讓初中物理實驗教學發生巨大改變，有效彌補了傳統物理教學中存在的不足，并以其獨特魅力與優勢，在初中物理實驗教學中擁有較高地位。虛擬實驗讓一些無法通過現實實驗的內容得以呈現，對于師資力量較差的學校，更是帶來巨大改變。信息化技術的不斷發展，有其獨特優勢，但在教學中使用需正視其兩面性。虛擬實驗雖帶來改變，卻無法使實驗達到仿真，所以具有進行真實實驗能力的課堂條件，還是以真實實驗為主要物理實驗教學，虛擬實驗可作為輔助，幫助真實實驗得出正確結論，教師本身需明白虛擬教學的兩面性，才能不斷優化虛擬實驗教學過程，滿足物理實驗教學的需要。

總之，教學中，教師只有明確提出并說明實驗課題內容的意義，讓學生明白實驗的重要性，才能讓學生進一步去探究、去發現。隨著信息化技術發展，虛擬實驗占據物理實驗課堂是教學改革的趨勢，但教師應清楚事物的兩面性，教學過程中應盡可能避開虛擬實驗的缺點，不斷優化實驗教學，促使學生科學探究問題的能力不斷提高。

參考文獻：

[1]肖為明.借助虛擬實驗，促進初中物理教學[J].中學課程資源，2018（6）：61-62.

[2]段娟娟，王祥委，彭朝陽.例談微型物理實驗在初中物理教學中的應用[J].中小學實驗與裝備，2018，28（1）：38-39.

編輯 張佳琪