結(jié)合虛擬實驗優(yōu)化初中物理教學

趙丹丹

【摘 要】隨著多媒體技術(shù)與信息技術(shù)的快速發(fā)展，以動畫制作軟件等構(gòu)成的虛擬實驗演示課件為學生學習物理實驗知識提供了一個新的路徑，在輔助學生理解物理實驗知識方面具有巨大的優(yōu)勢。本文基于初中物理教學，重點就如何利用虛擬實驗優(yōu)化教學進行了重點探討，旨在為虛擬實驗在教學中應用的相關(guān)研究與應用提供一些參考。

【關(guān)鍵詞】初中;物理;虛擬實驗;應用對策

實驗作為初中物理教學的重要組成部分，是夯實學生物理知識功底，提升他們實驗動手操作能力的重要保障。但是在當下的實際物理教學中，許多教師常常沒有時間帶領(lǐng)學生親自動手做實驗，影響了學生的理解效果。而虛擬實驗的誕生與應用，則可以有效地解決上述初中物理實驗教學中存在的問題，在提高實驗教學有效性方面具有重要的作用，強化虛擬實驗應用的專項研討意義重大。

1.巧用虛擬實驗，導入教學新知

初中物理是學生首次接觸物理知識的階段，這個時期的物理知識學習效果會對他們的物理思維模式以及核心素養(yǎng)形成產(chǎn)生直接影響，加強該階段的教學指導是各項物理教學工作的重中之重。在初中生的現(xiàn)實生活中，處處存在著有關(guān)物理的現(xiàn)象，但是也有一些初中生不常遇到的物理知識或現(xiàn)象，尤其是對那些抽象性與繁雜性比較強的物理公式或?qū)嶒灲Y(jié)果，學生理解起來比較困難，容易降低學生學習的效率與興趣。如果初中生采取死記硬背的記憶方式，那么學習效率低，也無法有效發(fā)展他們的物理核心素養(yǎng)。特別是在新課標下，初中生是物理實驗教學的主體，此時教師必須要更加積極主動地去引導學生，使他們可以自主獲取與體驗物理實驗知識形成的過程，最終使他們在掌握物理實驗知識與技能的同時，不斷提升自身的學習效果。然而，由于初中生的物理知識和實驗經(jīng)驗積累度不足，在面對新學習的物理定義與公式的過程中常常會陷入學習瓶頸，不理解它們真實的含義與作用。而此時如果教師可以靈活地運用虛擬實驗來優(yōu)化物理實驗新知導入教學環(huán)節(jié)，那么可以顯著提升學生的自主學習效果。

例如，在學習“串并聯(lián)電路”部分知識期間，許多初中生可能由于初步接觸該抽象性比較強的電學物理知識而陷入學習瓶頸，不理解這些串并聯(lián)知識的真實含義與作用，尤其是在遇到后續(xù)復雜的電路后更加不知道該如何做。針對這部分物理新知識的導入，物理教師可以先為學生提供圖1所示的電路圖，并詢問學生：“在圖1的電路圖中，點A、點B和點C三處的電流具有何種關(guān)系？”。在該探究性實驗問題的啟發(fā)下，可以引導學生自主思考和大膽假設(shè)。然后教師可以引導學生利用虛擬實驗的相關(guān)軟件自主去設(shè)計電路，通過閉合電路開關(guān)去驗證自己剛才的想法。由此可知，通過有效地運用虛擬實驗，可以有效地調(diào)動學生的自主學習能動性，有利于深化他們對串聯(lián)電路性質(zhì)的理解與認識，更為重要的是可以有效地鍛煉學生的動手實驗操作能力，發(fā)展他們的物理核心素養(yǎng)，這是其他教學模式所無法比擬的巨大應用優(yōu)勢，大大提升了物理新知的導入效果。

2.巧用虛擬實驗，激發(fā)學習興趣

相較于課堂真實演示實驗或?qū)嶋H的實驗操作而言，虛擬實驗的一大優(yōu)勢就是實驗器材豐富，并且學生可以隨意使用，并且不需要擔心自己實驗操作步驟或原理錯誤而損壞實驗儀器和設(shè)備，或者因為實驗操作錯誤而誘發(fā)實驗安全事故，并且虛擬實驗的便捷性操作也可以有效地滿足初中生學習物理知識過程中的好奇心、探索欲與求知欲，非常有利于激發(fā)他們的學習興趣。因此，在開展初中物理教學過程中，教師可以結(jié)合物理教學的具體內(nèi)容，靈活地運用虛擬實驗輔助學生理解物理知識，這樣可以顯著提升學生學習效果。但是在引導學生使用各種仿真實驗的時候，教師要首先為他們講解一些使用仿真實驗軟件的基本操作要領(lǐng)和注意事項，提高他們應用這些軟件的能力。此外，為了可以提升虛擬實驗應用的效果，教師還需要使全體學生意識到實驗操作的具體目標，使他們可以通過虛擬實驗操作而有所得。比如針對光學等涉及到比較多物理概念等知識點的教學內(nèi)容，物理教師都可以利用虛擬實驗激發(fā)學生學習物理知識的興趣，同時也可以以此輔助學生理解與掌握所學物理知識，提升了物理知識教學的整體效果。

例如，在學習“平面鏡成像”部分光學物理知識期間，由于涉及到比較多的物理知識點，它們之間的聯(lián)系性比較強，所以增加了學生學習的難度。針對這種情況，物理教師可以利用虛擬實驗的靈活運用，幫助學生探究物體在平面鏡中成像位置與大小等之間的關(guān)系，利用生動、直觀、形象的物理實驗結(jié)果幫助學生深刻地理解與掌握必要的物理知識。在實際的實驗操作中，教師可以引導和鼓勵初中生自主動手設(shè)計驗證性物理實驗，驗證自己的假設(shè)與猜想，借助這種虛擬的實驗設(shè)計幫助學生可以牢固地掌握必要的物理知識點。比如，在學生進行實驗操作方案設(shè)計期間，教師可以指導他們選擇一塊平面玻璃，并在其前方位置處放置一只點燃的蠟燭，這時候蠟燭會在玻璃中呈現(xiàn)出一個圖像。然后教師可以指導學生自己動手前后移動蠟燭，使蠟燭與鏡中的像可以保持完全重合，并相應地對這兩個蠟燭的具體位置進行記錄。通過反復開展該種虛擬實驗操作，可以最終使學生得出必要的實驗結(jié)果，驗證了他們的假設(shè)與猜想。如此一來，通過有效地利用虛擬實驗，可以有效地激發(fā)學生學習物理知識的興趣，同時利用虛擬實驗驗證他們猜想與假設(shè)的過程中可以輔助他們理解復雜的物理知識，這對提升他們的學習效果會產(chǎn)生積極影響。

3.巧用虛擬實驗，強化學生記憶

在當下的初中物理實驗教學中，許多學生在理解相關(guān)方面物理知識的時候可能會采取強制性背誦實驗現(xiàn)象與結(jié)果的方式，這樣就失去了物理實驗開展的真正意義，影響了學生學習效果，同時已經(jīng)記憶的物理實驗知識很快就會遺忘，記憶效果不佳。而如果可以在實驗教學中可以靈活地運用虛擬實驗，使學生通過自主操作得出必要的物理實驗結(jié)果，同時引導學生全面記憶物理實驗的整個過程，而不單單是物理實驗的最終結(jié)果，否則會直接影響他們的學習效果。針對這種情況，物理教師在指導學生學習難度比較大的物理知識期間，可以引導他們結(jié)合自己以往親自參與的物理實驗方面的知識，而不是僅僅利用相關(guān)實驗的結(jié)論，否則會影響學生學習物理知識的效果。

例如，在學習“機械效率的影響因素”部分物理知識期間，物理教師可以引導學生自主利用虛擬實驗的方式去理解與記憶物理實驗的結(jié)果。物理教師可以首先指導初中生運用小木塊將一個木質(zhì)平板的一端墊高，以此形成一個具有一定角度的斜面。在這個斜面上依次地鋪設(shè)幾層不同粗糙程度的材料，之后保持斜面傾斜角度不變，用彈簧測力計測量拉著同一小木塊勻速上升的測值讀數(shù)。同理，教師可以指導學生繼續(xù)保持斜面所用的材料保持不變，通過改變斜面的角度來相應地讀出彈簧測力計的讀數(shù)。最后，教師可以引導學生結(jié)合上述的虛擬試驗結(jié)果去思考影響機械效率的因素，這樣可以深化學生對所學物理知識的理解，強化他們的記憶。

綜上所述，虛擬實驗為初中生學習物理知識以及提升他們實驗能力提供了一個良好的媒介。在實際的教學中，物理教師可以靈活虛擬實驗，將其應用于導入物理新知，激發(fā)學生學習興趣和加強學生記憶等環(huán)節(jié)中，力求有效利用虛擬實驗提升初中物理教學的質(zhì)量。

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（江蘇省南通市啟秀市北學校，江蘇 南通 226000）