虛擬仿真實驗技術在物理實驗教學中的應用探討

牛騰

摘 要：在物理實驗教學中，傳統的教學模式是教師單純進行口頭講解，然后完成一些基本的實驗，導致學生不能徹底掌握實驗的過程，無法有效提升學生的思維能力和動手能力。文章主要探討虛擬仿真實驗技術在物理實驗教學中的應用，指出虛擬仿真實驗技術不僅能夠提高物理實驗教學質量，而且能夠提高學生的自主探究能力。

關鍵詞：物理實驗教學;虛擬仿真實驗技術;動手能力;創新能力

中圖分類號：G718.3 文獻標志碼：A文章編號：1008-3561（2020）03-0068-02

隨著現代科技的快速發展，計算機和互聯網等技術在教育領域得到了廣泛推廣、普及和應用，這就為傳統的物理實驗教學注入了新鮮的血液，增強了物理實驗教學的效果。虛擬仿真實驗技術是前沿技術，可以突破實驗儀器和設備不足等限制，幫助學生直觀、形象地模擬各種物理實驗的操作過程，有利于促進學生積極投入到物理實驗教學中，不斷提升物理實驗教學效率。本文以虛擬仿真實驗技術為例，對虛擬仿真實驗技術在物理實驗教學中的應用進行探討。

一、傳統物理實驗教學的弊端

1.完成實驗的模式比較單一

在完成物理實驗之前，教師一般會對實驗目的、實驗原理以及實驗過程進行詳細的講解，甚至每個學生都有分發的實驗詳解材料，材料包括了操作實驗的所有步驟和實驗連接圖，然后學生根據教師的講解和實驗材料完成實驗。在這樣的實驗過程中，雖然每個學生都能夠得出準確的實驗結果，但是沒有注重學生自主探究的過程，他們只是照本宣科地按照教師的指導和材料的要求來完成實驗。因此，這種傳統的物理實驗教學模式沒有充分發揮學生的主體作用，學生只是根據資料進行操作，不能培養自主探究能力和創新能力。

2.學生對物理實驗課的重視程度不高

通過調查發現，學生對實驗課的重視程度遠不如對理論課的重視程度高。而且教師在講解實驗時，有的學生基本不聽，導致他們在完成實驗的過程中也是流于形式，沒有親身去探究。而且由于實驗課需要學生通過合作的方式進行學習，因此課堂比較混亂，一些學生會在其中插科打諢。

3.考核方式不合理

傳統的物理實驗考核方式主要是教師檢查學生的實驗結果和實驗結論是否正確，如果實驗結果正確，教師簽字后就可以離開了，因而教師不能檢查到每個學生的實驗操作過程是否正確。在做物理實驗的過程中，有的學生甚至抄襲其他同學的數據，因為實驗室的儀器配置一樣，并且實驗原理和操作過程一樣，這就使得每個學生得出的實驗數據很接近，如果學生根據正確結果進行略微的改動，教師是很難發現的。在完成物理實驗的過程中，教師需要指導和解決學生在實驗過程中遇到的問題，只能觀察和監督個別學生，而不能注意到每一個學生，所以有的學生就濫竽充數，等著抄襲其他同學的實驗數據。

二、虛擬仿真實驗技術應用于物理實驗教學中的優勢

1.虛擬仿真實驗技術有助于學生的學習

虛擬仿真實驗技術是信息技術的產物，它看起來比較復雜，其實是比較簡單的，它主要將實驗儀器和實驗詳細的操作步驟整合到網上，然后學生自主預習和操作，從而更加牢固地掌握物理實驗。虛擬仿真實驗技術應用到物理實驗教學過程中，有助于提高學生的創新能力和自主探究能力，因為學生隨時可以通過計算機系統進入虛擬仿真實驗系統，然后自主進行探究實驗和研究實驗。通過將虛擬仿真實驗技術應用到物理實驗教學過程中，學生在物理實驗的學習中可以不受時間和空間的限制，提高了應用物理知識的能力。

2. 虛擬仿真實驗技術有利于激發學生的學習興趣

在進行物理實驗時，學生主要是依靠自己對實驗的理解，再根據實驗講義完成實驗，這樣的過程一般很枯燥，很難保證學生對物理實驗感興趣。而且學生對物理實驗的重視程度不夠高，在完成實驗的過程中也不夠認真。但是將虛擬仿真實驗技術應用到物理實驗教學過程中，就可以提高學生對物理實驗的學習興趣，因為虛擬仿真實驗系統可以讓學生親自操作計算機完成實驗，不僅生動形象，而且效果逼真。

3.虛擬仿真實驗技術有利于轉變單一的實驗教學模式

傳統的物理實驗教學模式比較單一，形式也比較固定，教師是實驗過程中的主體，學生的主觀能動性得不到發揮。而將虛擬仿真實驗技術應用到物理實驗教學過程中，學生的學習方式就從根本上發生了轉變，學生可以自主預習實驗、自主探究實驗、自主總結實驗，有助于提高綜合素質。學生在通過虛擬仿真實驗系統完成實驗時，不僅不需要擔心儀器的損壞，而且不用擔心實驗儀器存在的危險。而且學生在完成實驗之后，就可以通過虛擬仿真實驗系統對自己的實驗進行全面的評價，在一定程度上也減輕了教師的工作量。因此，將虛擬仿真實驗技術應用到物理實驗教學中，有助于提高教學質量和教學效率。

4.虛擬仿真實驗技術有助于客觀評價學生的實驗能力

傳統的物理實驗評價方式主要是教師對學生的實驗數據和結果進行評判，無法關注到每個學生的具體操作過程，因此就無法正確判斷學生的實驗能力。教師如果不知道學生的具體情況，或者學生在實驗過程中遇到的問題，那么就不能發揮物理實驗教學的作用。虛擬仿真實驗系統中不僅包括了教師指導、實驗內容、儀器設備，而且包括實驗過程分析和數據處理，因此學生可以通過虛擬仿真實驗系統，利用多種方法來完成同一實驗。另外，虛擬仿真實驗系統會記錄學生的每一個過程，學生在完成實驗后也可以對自己的操作過程進行分析，進而知道自己實驗中的錯誤，這有助于其更加全面地掌握物理實驗。傳統的考核方式中，教師無法對學生的實驗過程進行正確的評價，而學生通過虛擬仿真實驗系統進行實驗考試，可以有效避免他們作弊的現象，能有效提高他們對物理實驗的重視程度。

5. 虛擬仿真實驗技術有利于提高教學質量，彌補學校硬件方面的不足

建立物理虛擬仿真實驗平臺，不僅實現了學生的自主學習，而且在很大程度上加強了虛擬實驗的模型設計，能建設與理論考試相結合的在線實驗預習環境。當前，一些學校處于發展建設的過程中，師資力量不充足，資金也不充足，而建立虛擬仿真實驗平臺，可以從根本上解決實驗儀器狀況及師資力量不足的問題。傳統的物理實驗教學方式需要學生抄寫實驗步驟或者打印實驗講義，而虛擬仿真實驗系統可以代替學生按書本抄寫實驗步驟、實驗原理的過程。另外，學生可以在虛擬仿真實驗系統中對實驗進行預習，熟悉實驗原理和儀器的使用方法，實現了從預習到操作到評價的完整學習過程。因此，將虛擬仿真實驗技術應用到物理實驗教學中，不僅可以提高物理實驗教學質量，而且可以提高學生的自主探究能力。

三、結語

綜上所述，在中職物理實驗教學中應用虛擬仿真實驗技術，可以為學生創設一個虛擬的“真實”的實驗操作情境，有助于學生的學習，有利于激發學生的學習興趣，有利于轉變單一的實驗教學模式有助于客觀評價學生的實驗能力，有利于提高教學質量。因此，物理教師在中職物理實驗教學中要合理應用虛擬仿真實驗技術，不斷提高學生的實驗能力和自主探究能力，進而提升物理實驗教學質量。

參考文獻：

[1]梁昌慧.虛擬技術在物理實驗中的應用[J].陜西教育，2016（12）.

[2]李邵陽.電子信息技術在高中物理電學實驗中的應用[J].電子技術與軟件工程，2018（16）.

[3]張新魯.淺談仿真實驗與數字實驗在物理教學中的應用[J].中學物理，2012（16）.

[4]王精國.虛擬仿真技術在物理實驗教學中的應用[J].中小學數字化教學，2018（03）.

[5]韓璐.“互聯網+”背景下虛擬仿真實驗在物理實驗教學中的應用和發展[J].吉林省教育學院學報，2018（12）.

Discuss on the Application of Virtual Simulation Experiment Technology in Physics Experiment Teaching

Niu Teng

（Tongwei Secondary Vocational School of Gansu Province， Tongwei 743300， China）

Abstract： In physics experiment teaching， the traditional teaching mode is that teachers simply give oral explanations and then complete some basic experiments， which leads to students not being able to fully grasp the process of experiments and effectively improve students' thinking ability and practical ability. This paper mainly discusses the application of virtual simulation experiment technology in physics experiment teaching， and points out that virtual simulation experiment technology can not only improve the quality of physics experiment teaching， but also improve students' independent inquiry ability.

Key words： physics experiment teaching; virtual simulation experiment technology; practical ability; innovation ability