“虛實(shí)”融合初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的探究與實(shí)踐

鄭明祥

摘要：在信息化融入各個(gè)領(lǐng)域的今天，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)等新技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入課堂。5G時(shí)代的到來，加速物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展應(yīng)用，“互聯(lián)網(wǎng)+”模式的應(yīng)用更加廣泛。文章針對(duì)物理學(xué)科的特點(diǎn)，在信息技術(shù)的幫助下，引入3D仿真實(shí)驗(yàn)與實(shí)物實(shí)驗(yàn)融合的做法，搭建“互聯(lián)網(wǎng)+”虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，開創(chuàng)線上線下相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，達(dá)到“虛實(shí)融合、學(xué)懂弄通”的效果。

關(guān)鍵詞：“虛實(shí)”融合;初中物理;實(shí)驗(yàn)教學(xué);教學(xué)模式

一、社會(huì)背景

教育部印發(fā)的《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》提到，通過實(shí)施教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃，到2022年基本實(shí)現(xiàn)“三全兩高一大”的發(fā)展目標(biāo)，推動(dòng)從教育專用資源向教育大資源轉(zhuǎn)變、從提升師生信息技術(shù)應(yīng)用能力向全面提升其信息素養(yǎng)轉(zhuǎn)變、從融合應(yīng)用向創(chuàng)新發(fā)展轉(zhuǎn)變，努力構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+”條件下的人才培養(yǎng)新模式、發(fā)展基于互聯(lián)網(wǎng)的教育服務(wù)新模式、探索信息時(shí)代教育治理新模式。目前，很多省市都出臺(tái)初中物理實(shí)驗(yàn)操作考試，這非?？简?yàn)學(xué)生在實(shí)際操作中發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。但就目前的情況來看，絕大多數(shù)初中物理實(shí)驗(yàn)的開展都局限于學(xué)校，限制了學(xué)生進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)的時(shí)間和空間。在5G信息時(shí)代來臨之際，如何利用3D仿真技術(shù)融合初中物理實(shí)驗(yàn)，搭建“互聯(lián)網(wǎng)+”虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，開創(chuàng)線上線下相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，達(dá)到“虛實(shí)融合、學(xué)懂弄通”的效果，是我們目前要解決的課題。

二、初中物理教學(xué)的痛點(diǎn)

目前，就筆者所在的地區(qū)而言，物理實(shí)驗(yàn)的效果不容樂觀，主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：

（一）實(shí)驗(yàn)少成為削弱學(xué)生學(xué)習(xí)物理興趣的主因

物理是建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的一門學(xué)科，對(duì)剛學(xué)物理的學(xué)生來說，他們有著濃厚的興趣。受應(yīng)試教育的影響，教學(xué)過于功利，傳統(tǒng)的物理課堂教學(xué)方式以傳授為主，通過死記硬背的方法學(xué)習(xí)物理。這種缺少物理實(shí)驗(yàn)的傳授方式讓學(xué)生逐步失去了對(duì)物理的興趣，產(chǎn)生厭學(xué)情緒，把學(xué)習(xí)物理看作考試的任務(wù)。

（二）實(shí)驗(yàn)難成為制約學(xué)生提高物理成績的瓶頸

物理平均成績低是全國各地考生的通病，初中物理少做實(shí)驗(yàn)成為大部分地區(qū)不爭的事實(shí)，有些學(xué)校就算做實(shí)驗(yàn)，也是教師擠一點(diǎn)時(shí)間到實(shí)驗(yàn)室做驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，這對(duì)很多學(xué)生來說已是很難得的機(jī)會(huì)了。不能充分做探究實(shí)驗(yàn)，久而久之，學(xué)生就失去了物理探究的興趣和能力，從而制約著學(xué)生創(chuàng)新思維的發(fā)展。

（三）實(shí)驗(yàn)材料價(jià)格高成了物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展的障礙

物理實(shí)驗(yàn)是學(xué)好物理的最好方法，這是所有物理教師的共識(shí)。但一做實(shí)驗(yàn)就要物理教師提前準(zhǔn)備，有器材的損耗，特別是做探究實(shí)驗(yàn)，由于初中學(xué)生的好奇，會(huì)做一些超出儀器承受范圍的實(shí)驗(yàn)，損壞器材。很多學(xué)校，特別是農(nóng)村學(xué)校，為了節(jié)省成本，干脆就不做實(shí)驗(yàn)。

三、虛實(shí)融合初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的探究與實(shí)踐

本文的“虛”是基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的信息技術(shù)，包括3D仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、云課堂資源學(xué)習(xí)平臺(tái)等;“實(shí)”指的結(jié)合生活實(shí)際、演示實(shí)驗(yàn)和分組物理實(shí)驗(yàn)等。虛實(shí)融合初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)就是利用虛擬的仿真技術(shù)和實(shí)際的物理實(shí)驗(yàn)互相融合，建立新的物理教學(xué)模式，增強(qiáng)初中物理教學(xué)的效果。

（一）以3D動(dòng)畫激發(fā)學(xué)生的興趣。自主動(dòng)手培養(yǎng)探究精神

“興趣是最好的老師。”如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，是學(xué)好物理關(guān)鍵。初中階段的學(xué)生還是以感性認(rèn)識(shí)為主，3D動(dòng)畫情境逼真、畫質(zhì)優(yōu)美、形象生動(dòng)，是初中生喜歡的音像作品。所以我們?cè)诮虒W(xué)中增加虛擬的動(dòng)畫視頻，強(qiáng)化視覺效果。3D動(dòng)畫的教學(xué)，實(shí)現(xiàn)微觀的物理現(xiàn)象可視化，把物理原理放大化處理，把原來枯燥、抽象的物理現(xiàn)象和原理變得生動(dòng)有趣，增強(qiáng)了物理教學(xué)的效果。在課堂教學(xué)中，我們先利用這些動(dòng)畫的優(yōu)勢(shì)來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生思考，啟發(fā)學(xué)生思維;然后，讓學(xué)生根據(jù)虛擬實(shí)驗(yàn)的情況動(dòng)手做實(shí)物實(shí)驗(yàn)，做到理論與實(shí)踐相結(jié)合、虛擬與現(xiàn)實(shí)相結(jié)合，教師引導(dǎo)與學(xué)生探究相結(jié)合，增進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和能力的鍛煉，增強(qiáng)教學(xué)效果。

（二）以虛擬仿真實(shí)驗(yàn)滿足學(xué)生的好奇心。虛實(shí)融合培養(yǎng)創(chuàng)新思維

愛因斯坦說過：“好奇心是科學(xué)工作者產(chǎn)生無窮的毅力和耐心的源泉?！睂W(xué)習(xí)也是如此，沒有好奇心，學(xué)習(xí)就沒有了鉆研的動(dòng)力。物理是建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)是學(xué)好物理的基礎(chǔ)。學(xué)生本來對(duì)新事物充滿好奇心，對(duì)物理實(shí)驗(yàn)充滿期待，但考慮到安全和成本，學(xué)校的普通實(shí)驗(yàn)室難以滿足學(xué)生對(duì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的好奇心。為了滿足學(xué)生的好奇心，我校建設(shè)了一個(gè)3D仿真實(shí)驗(yàn)室，所有的實(shí)驗(yàn)都可以完成，虛實(shí)融合進(jìn)一步加強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果。首先，讓學(xué)生用3D虛擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)的探究特別是危險(xiǎn)性的實(shí)驗(yàn)探究，以滿足學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的各種欲望。然后，根據(jù)3D實(shí)驗(yàn)探究出來的結(jié)論，通過真實(shí)的實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證。如此一來，可以減少實(shí)驗(yàn)器材的損耗，還增加學(xué)生的實(shí)驗(yàn)次數(shù)，學(xué)生還可以探究自己想探究的問題，嘗試對(duì)不同情景產(chǎn)生不同結(jié)果的試驗(yàn)，滿足學(xué)生各種奇特的想法，加深了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解，鍛煉學(xué)生探究規(guī)律、發(fā)現(xiàn)規(guī)律、總結(jié)規(guī)律的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

（三）以“互聯(lián)網(wǎng)+”虛擬3D仿真實(shí)驗(yàn)室為平臺(tái)。資源共享實(shí)現(xiàn)時(shí)時(shí)可學(xué)

實(shí)驗(yàn)是學(xué)習(xí)物理最好的方法、是自主探究掌握知識(shí)的最佳途徑。隨著信息化時(shí)代的到來，我們的學(xué)習(xí)方式也發(fā)生了改變，互聯(lián)網(wǎng)+學(xué)習(xí)已經(jīng)成為很多人學(xué)習(xí)新知識(shí)的一種有效途徑。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)，特別是5G時(shí)代的到來，使“互聯(lián)網(wǎng)+”應(yīng)用更加廣泛，大流量的實(shí)時(shí)交互已經(jīng)無障礙地實(shí)現(xiàn)。我們通過“產(chǎn)學(xué)研”合作，與科技公司合作，共同開發(fā)與建設(shè)“互聯(lián)網(wǎng)+”3D仿真虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，利用網(wǎng)頁版的操作軟件，為學(xué)生提供初中物理的全部3D仿真器材，讓學(xué)生在家就可以利用電腦或手機(jī)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生隨時(shí)隨地都可以做“實(shí)驗(yàn)”，做到物理實(shí)驗(yàn)自主化、個(gè)性化。同時(shí)，利用云資源平臺(tái)建立學(xué)生大數(shù)據(jù)，記錄學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的軌跡，精準(zhǔn)掌握學(xué)情，實(shí)現(xiàn)教師遠(yuǎn)程的精準(zhǔn)輔導(dǎo)和批改學(xué)生實(shí)驗(yàn)，做到因材施教。

四、結(jié)語

在信息技術(shù)高度發(fā)達(dá)的今天，教育教學(xué)模式也隨之改變，學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)間更加自由、學(xué)習(xí)空間更加廣闊、學(xué)習(xí)效果更加明顯。虛實(shí)融合初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，解決了目前學(xué)生學(xué)習(xí)物理面臨的各種困難，就我校虛實(shí)融合初中物理實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐情況來看，解決了物理實(shí)驗(yàn)少、實(shí)驗(yàn)難、實(shí)驗(yàn)花費(fèi)貴等問題，大大激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，開拓了學(xué)生的創(chuàng)新思維，鍛煉了學(xué)生的實(shí)踐能力，達(dá)到了虛實(shí)融合、學(xué)懂弄通的效果。