高中物理實驗教學應用仿真實驗教學的作用

吳文祥

【摘要】實驗教學是物理課程中的重要內容，是提升學生物理素養和思維的重要方式。教師需要優化物理實驗教學，以學科核心素養為中心引導學生在探索問題、設計實驗、動手實踐的過程中提升學習能力。而仿真實驗可以利用計算機和相關軟件，模擬真實的實驗情境，可以發揮重要的作用。本文就仿真實驗教學在高中物理實驗中的應用價值進行了分析，探索了應用策略。

【關鍵詞】高中物理 ? 實驗教學 ? 仿真實驗教學 ? 作用

【中圖分類號】G633.7【文獻標識碼】A【文章編號】1992-7711（2020）28-077-01

物理實驗在高中物理教學中是一種非常重要的方法，能夠提高學生對物理理論的理解程度，而利用仿真實驗可以打破時間和空間的限制，對于一些難以用真實環境開展的物理實驗，都可以用仿真實驗來完成。所以運用仿真式樣也能夠提高教學的有效性，給學生充足的思考和實踐空間，將比較抽象的物理概念展示出來，實驗教學也更加生動和正式，可以提升實驗效果。因此教師需要充分利用仿真實驗的優勢，構建科學的課堂，提高學生的學習能力。

一、仿真實驗在物理實驗教學中的應用價值

（一）擴大實驗的范圍

高中物理實驗中，有許多難以用現實環境和工具開展的實驗，比如能量、磁感線、電流等是不能夠用肉眼看到的物理現象，無法進行真實展示，而有的物理實驗條件非常苛刻，比如勻速直線運動、天體運動等實驗研究，根本不能靠真實的實驗器材和環境來完成，所以在進行實驗時就會受到一定的限制。而仿真實驗可以提供更加充足的實驗器材，而且可以利用計算機系統和仿真軟件對實驗的參數進行設置，按照實驗的需求構建符合條件的實驗環境，提高實驗情境的真實性和準確性，才能真正提高實驗教學的價值。

（二）有利于提高實驗的可觀性

在物理實驗過程中，了解實驗器材、觀察實驗現象是幫助學生明白實驗原理的重要過程，在實際實驗的過程中，可能有的實驗器材無法滿足實驗條件，或者在實驗過程中，難以準確地記錄到實驗現象和變化，導致學習實驗的效果并不好。而利用仿真實驗時，是通過計算機系統來完成的，學生可以對實驗過程中的任何環節進行放大、暫停等操作，可以擁有充足的觀察和思考空間，所以能夠幫助學生更好地了解實驗的原理，保障了實驗的可視性，有利于提高學生的理解能力。

（三）有利于實驗數據的及時反饋

在物理實驗中，對數據的記錄和整理是幫助學生分析物理規律的重要依據，但是在實際實驗時，由于存在一定的限制因素和誤差，難以獲得比較全面和準確的數據。而利用仿真實驗就能夠通過計算機軟件記錄數據，根據實驗的需求來篩選數據，還能夠重復設置不同的實驗參數，提高實驗的科學性，幫助學生全面認識物理知識。

（四）提高實驗的具體性和生動性

仿真實驗可以模擬真實實驗的各種場景，還能夠對不能實現的物理現象進行模擬，比如星體運轉、宇宙能量、磁感線等，提高實驗的形象性。而且也能夠避免實驗過程中的危險，提高實驗教學的效率。而且利用計算機進行實驗，可以讓學生根據自己的需求來進行實驗探索，提高學生的學習自主性，滿足他們在學習中的主體需求，提高教學質量。

二、高中物理實驗教學中仿真實驗應用策略

（一）進行實驗假設，明確探索任務

在應用仿真實驗時，教師要引導學生明確實驗的目的，針對有效的問題進行假設，從而實現有效探索。比如學習平拋運動的知識時，需要記錄平拋運動物體的運動軌跡，通過不同時間點的位置來探索平拋運動的規律。所以在利用仿真實驗時，可以用雞蛋來進行模擬實驗，用計算機軟件的控制對不同時刻雞蛋的位置進行記錄，再通過多次實驗，將數據進行整理和篩選，觀察數據的規律，從而得出相應的結論，推導出平拋運動的公式。在仿真實驗中，能夠為學生的認知提供良好的條件，從而提升實驗的教學效率。

（二）設計具體的物理實驗情景，培養學生自主學習意識

在物理教學中，部分實驗由于條件有限，是無法在現實中進行操作的，此時就可以利用仿真實驗軟件設計具體的物理實驗情景，引導學生深入觀察實驗內容和現象，培養自主學習意識。比如在學習《帶電粒子在電場中的運動》這個課程時，教師是無法在現實中用實驗探究展示出來的，同時也對學生的空間想象力和分析能力要求較高，而要引導其充分了解帶電粒子的運動軌跡，教師可以利用仿真實驗來模擬帶電粒子的運動的情境，讓學生觀察粒子運動的軌跡，然后加入更多的帶電粒子，通過這種形象的動畫圖，可以更加清晰地展示知識的內涵，也能夠降低學習的難度。這種形象直觀的情景展示能夠豐富教學的內容，仿真實驗能夠將抽象的問題變得更加形象，不僅能夠提升學生學習的興趣，還能夠促進其自主投入學習中。

（三）加強引導，促進能力提升

在利用仿真實驗時，仍然要對實驗的器材、實施過程以及結果記錄等進行設計，要讓學生在明白實驗原理的前提下開展仿真實驗，只有明確了實驗的目標，才能通過一步步實驗設計提升學習的效果。因此教師要加強實驗的引導，幫助學生科學規劃仿真實驗的步驟，提高實驗的準確性。比如在研究動能守恒定律的知識時，在實驗設計中就要按照有效的實驗步驟進行設計，才能夠研究出物理變量之間的關系，比如小球的質量、軌道的摩擦音素和長度等，都是影響實驗結果的重要因素，必須對這些數據進行設置。過程中也要對不同階段的速度和相關數據進行記錄，并且在驗證之后才能得出結論。所以教師要關注學生在實驗中可能出現的問題，進行科學引導，提高實驗質量。

結束語

綜上所述，在高中物理實驗教學中利用仿真實驗能夠有效提升實驗的生動性和準確性，教師要以培養學生的學科核心素養為中心，利用仿真實驗通過構建具象的情景，提升實驗教學的針對性，同時借助豐富多彩的計算機軟件幫助學生掌握科學的學習方式，促進學生對知識和世界進行不斷的創新和探索，提高學生的綜合素質和能力。

【參考文獻】

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