虛擬實驗在初中物理實驗教學(xué)中的應(yīng)用研究

賈兆財

摘 要：隨著我國新課程改革標(biāo)準(zhǔn)下教育模式的更新，初中物理實驗教學(xué)應(yīng)將學(xué)習(xí)者作為課堂主體，以實現(xiàn)學(xué)生的全面健康發(fā)展為教育目的。物理作為一門專業(yè)性極強(qiáng)的學(xué)科，僅靠理論知識，難以讓學(xué)生體會物理教學(xué)所表達(dá)的主旨，而物理實驗教學(xué)克服了理論難教的教學(xué)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(yùn)用，并提出加強(qiáng)虛擬實驗教學(xué)的相關(guān)策略。

關(guān)鍵詞：初中物理實驗教學(xué);虛擬實驗;應(yīng)用研究

初中時期的教育最為關(guān)鍵，青少年思維能力逐漸加強(qiáng)，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(xué)生群體，物理教學(xué)需營造學(xué)生愿意去探索的課堂氛圍，再去設(shè)置相應(yīng)實驗，讓學(xué)生沉浸到物理實驗教學(xué)中去，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力。

一、虛擬實驗在探究型實驗中的應(yīng)用

探究型教學(xué)方式，可幫助學(xué)生學(xué)會透過現(xiàn)象看本質(zhì)，鍛煉學(xué)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(jìn)行，難以對物理現(xiàn)象進(jìn)行直觀解釋和總結(jié)，導(dǎo)致學(xué)生失去學(xué)習(xí)興趣。為了改善實驗環(huán)境不足，無法進(jìn)行有效實驗這一問題，相關(guān)研究人員運(yùn)用信息化技術(shù)提出了虛擬實驗教學(xué)法。此法可有效改善實驗環(huán)境不足的情況。以下提出的內(nèi)容，主要是虛擬實驗在探究型實驗教學(xué)中的應(yīng)用能力。

（一）虛擬實驗教學(xué)目標(biāo)

以下舉例將根據(jù)凸透鏡成像進(jìn)行說明，采用虛擬實驗教學(xué)，是為了讓學(xué)生更直觀地理解凸透鏡的特征與運(yùn)作規(guī)律等方面的知識。教師在明確課堂教育目標(biāo)后，制訂虛擬實驗教學(xué)步驟，在過程中讓學(xué)生通過虛擬實驗探究凸透鏡內(nèi)含規(guī)律想象，培養(yǎng)學(xué)生探究問題的能力與意識，為之后教學(xué)打下良好基礎(chǔ)。

（二）虛擬實驗教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計

本文將主要以探究型教學(xué)中的虛擬實驗進(jìn)行研究分析，教師可將學(xué)生分為多個學(xué)習(xí)小組，在提出問題后，讓小組設(shè)計并進(jìn)行實驗，最后得出結(jié)論。

1.提出問題

教師在進(jìn)行問題探究本質(zhì)教學(xué)中，需先對凸透鏡對光的作用進(jìn)行展示引起學(xué)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(guān)系”。

2.設(shè)計并進(jìn)行實驗

設(shè)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(jìn)行教學(xué)。讓學(xué)生將物體放在距離虛擬實驗平臺較遠(yuǎn)的地方，在拿著物體靠近凸透鏡時，讓學(xué)生觀察凸透鏡是如何成像的，并要求學(xué)生記錄像在產(chǎn)生變化時物體與凸透鏡之間的距離。在進(jìn)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(xiàn)的像為縮小、倒立的實像狀態(tài);物體與凸透鏡之間的距離在兩倍焦距以內(nèi)，可發(fā)現(xiàn)物體呈現(xiàn)的像為等大、倒立的實像狀態(tài);如果將物體繼續(xù)靠近凸透鏡，會發(fā)現(xiàn)物體所呈現(xiàn)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(xiàn)的像為放大、倒立的實像狀態(tài);將物體繼續(xù)靠近凸透鏡，就會發(fā)現(xiàn)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(nèi)時，物體呈現(xiàn)出的像為放大、正立的虛像狀態(tài)。

3.實驗后的結(jié)論分析

最后進(jìn)行實驗結(jié)論時，先由實驗小組進(jìn)行討論總結(jié)，然后將結(jié)論說出，教師發(fā)現(xiàn)有不對的地方，需適時引導(dǎo)，切勿直接指出，以便讓學(xué)生充分理解。最終結(jié)論內(nèi)容就是以上實驗記錄的物體與凸透鏡距離產(chǎn)生的不同成像情況。這樣學(xué)生在實驗中就已經(jīng)清楚凸透鏡成像的規(guī)律，通過以上記錄就可得出準(zhǔn)確結(jié)論。

二、虛擬實驗在初中物理實驗中的應(yīng)用策略

（一）加強(qiáng)教師培訓(xùn)，提高教師教學(xué)實驗設(shè)計能力

教學(xué)實驗設(shè)計能力是物理教師一項必備技能與素質(zhì)，也決定了實驗教學(xué)的效果。教師前期進(jìn)行備課時，就應(yīng)設(shè)計實驗內(nèi)容，并充分掌握實驗原理，將實驗在教學(xué)過程中進(jìn)行實踐。初中物理實驗教學(xué)開展已有很長一段時間，但是，虛擬實驗教學(xué)開展只是在信息化技術(shù)發(fā)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(xué)實驗在物理課堂中的重要性。針對這一問題，學(xué)校需重視，對教師進(jìn)行培訓(xùn)，讓教師具有獨立設(shè)計虛擬實驗?zāi)芰Γ瑩碛刑摂M實驗意識，才能將虛擬實驗帶入實際教學(xué)工作中去。

（二）明確虛擬實驗優(yōu)勢及不足，最大程度發(fā)揮其優(yōu)勢

虛擬實驗作為信息時代產(chǎn)物，讓初中物理實驗教學(xué)發(fā)生巨大改變，有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)物理教學(xué)中存在的不足，并以其獨特魅力與優(yōu)勢，在初中物理實驗教學(xué)中擁有較高地位。虛擬實驗讓一些無法通過現(xiàn)實實驗的內(nèi)容得以呈現(xiàn)，對于師資力量較差的學(xué)校，更是帶來巨大改變。信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，有其獨特優(yōu)勢，但在教學(xué)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(dá)到仿真，所以具有進(jìn)行真實實驗?zāi)芰Φ恼n堂條件，還是以真實實驗為主要物理實驗教學(xué)，虛擬實驗可作為輔助，幫助真實實驗得出正確結(jié)論，教師本身需明白虛擬教學(xué)的兩面性，才能不斷優(yōu)化虛擬實驗教學(xué)過程，滿足物理實驗教學(xué)的需要。

總之，教學(xué)中，教師只有明確提出并說明實驗課題內(nèi)容的意義，讓學(xué)生明白實驗的重要性，才能讓學(xué)生進(jìn)一步去探究、去發(fā)現(xiàn)。隨著信息化技術(shù)發(fā)展，虛擬實驗占據(jù)物理實驗課堂是教學(xué)改革的趨勢，但教師應(yīng)清楚事物的兩面性，教學(xué)過程中應(yīng)盡可能避開虛擬實驗的缺點，不斷優(yōu)化實驗教學(xué)，促使學(xué)生科學(xué)探究問題的能力不斷提高。

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編輯 張佳琪