黃東

【關(guān)鍵詞】物理實驗 虛擬實驗

演示 探究

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2015）05A-

0088-01

物理“虛擬實驗”指的是沒有實際操作，但也能被學(xué)生接受認可的“實驗”。隨著多媒體教學(xué)的普及，使用課件來進行“模擬實驗”逐漸成為教師廣泛采用的教學(xué)手段。盡管“虛擬實驗”迎合了初中物理教學(xué)之抽象的特點，但是我們在為“虛擬實驗”教學(xué)高興的同時，也應(yīng)該清醒地認識到“虛擬實驗”對物理實驗教學(xué)所產(chǎn)生的影響。

一、模擬再真，能賽過事實嗎

科學(xué)的根基是真實，我們用真實的實驗來反映真實的世界。如果學(xué)生的思想完全建筑在屏幕、投影傳輸?shù)摹艾F(xiàn)象”之上，那教師傳授的就不是科學(xué)，而只能說是一種思想了。

比如在學(xué)習(xí)熔化和凝固時，需要學(xué)生理解熔化和凝固的特點，很多教師都借助“虛擬實驗”來讓學(xué)生觀察，雖然學(xué)生知道了熔化和凝固的特點，但是對于真實的情況（比如熔化前和熔化時的溫度并不是呈現(xiàn)折線，而是曲線，然后溫度才保持不變），學(xué)生就不得而知了。因此，在教學(xué)時，教師就沒有必要采用“虛擬實驗”來進行，而應(yīng)通過真實的實驗讓學(xué)生看到熔化和凝固的特點。有了這樣的實驗基礎(chǔ)，再講解熔化和凝固的條件就水到渠成了。

二、虛擬演示，能呈現(xiàn)失敗嗎

教師教給學(xué)生的，除知識外，應(yīng)該還有技能。這其中，包括觀察能力、動手操作的能力、尋找錯因并糾正錯誤的能力以及合作協(xié)調(diào)的能力等。在真實的實驗中，有很多實驗都不可避免地會出現(xiàn)一些失敗的操作、煩瑣的數(shù)據(jù)以及實驗誤差，這些都是真實實驗的一部分，也都是物理教學(xué)的一部分。如果學(xué)生不去體驗和感悟，在遇到這樣的問題時，自然會束手無策。比如在研究伏安特性曲線時，需要學(xué)生關(guān)注實驗過程中的數(shù)據(jù)（包括錯誤的數(shù)據(jù)、誤差偏大的數(shù)據(jù)），需要學(xué)生動手畫圖，以此來提高學(xué)生的畫圖能力。但“虛擬實驗”只是完美地呈現(xiàn)了曲線，對于實驗數(shù)據(jù)的誤差就無法很好地體現(xiàn)出來。因此，這種情況下最好讓學(xué)生自己親自做。

三、虛擬過程，能展現(xiàn)對話交流嗎

如果僅僅用課件演示來代替演示實驗，用“虛擬實驗”代替學(xué)生的探究實驗，那教師就只能淪落為一名操作員，學(xué)生很難實現(xiàn)與其交往、溝通，更不用說形成交互影響，產(chǎn)生教學(xué)共振了。比如在學(xué)習(xí)《歐姆定律》的實驗時，如果用“虛擬實驗”，幾分鐘就完成了，但是學(xué)生在實驗活動過程中，需要通過提問、解答、辯論、討論等活動不斷地修正、減小誤差，最后得到歐姆定律的初步結(jié)果，進一步提高認識，增強思維能力。這一切在“虛擬實驗”中很難做到。因此，教師應(yīng)通過真實實驗使教學(xué)在互動中進行，使知識在對話中生成、在交流中重組、在共享中倍增。

當(dāng)然，這些反思并不是完全否定或拋棄“虛擬實驗”，而是應(yīng)該讓“虛擬實驗”和真實實驗有效地結(jié)合在一起，充分發(fā)揮“虛擬實驗”的作用，為我們的教學(xué)更加有效、高效奠定基礎(chǔ)。

（一）要真實更要實驗的可視度

實驗需要真實，但是有時候教師的演示實驗在前邊做，由于教室較大、學(xué)生多，只有前面的學(xué)生看得清，影響了教學(xué)效果。利用“虛擬實驗”就能很好地解決這一問題。例如學(xué)習(xí)影響摩擦力的因素的實驗時，把演示實驗制成Flash動畫，用多媒體顯示，學(xué)生觀看后很容易得出影響摩擦力的兩個因素。這樣，既沒有讓實驗失真，又讓學(xué)生認清了摩擦力的影響因素。

（二）要“失敗”也要實驗的效率

物理實驗不可避免會出現(xiàn)“失敗”的數(shù)據(jù)，教學(xué)時，教師可以結(jié)合“虛擬實驗”，讓學(xué)生避免出現(xiàn)盲目操作，損壞儀器。例如，在做電路連接類“虛擬實驗”時，如果連接出現(xiàn)錯誤，“虛擬實驗”系統(tǒng)就會發(fā)出警告，并提示學(xué)生重新連接，只有線路連接正確才能進行下面的內(nèi)容。這樣的實驗安排，使學(xué)生實驗思路較清晰，縮短了做真實實驗的時間，提高了教學(xué)效率。

（三）要交流也要實驗的突破點

在物理教學(xué)中，很多教學(xué)重點受到時間、空間等因素影響，不容易突破，教師可以利用“虛擬實驗”的強大功能來彌補其中不足。例如講電流時，電流的方向判斷在初三電學(xué)中是重點，但電流在導(dǎo)體中是看不見、摸不著的，對初中學(xué)生來說是比較抽象難以理解的，即使讓學(xué)生互相交流也很難理解。雖然教材中有許多幅相關(guān)插圖，但卻是靜止的，不能讓學(xué)生產(chǎn)生電荷流動的感覺。而借助“虛擬實驗”，通過人機交流，就可以讓學(xué)生觀察到正、負電荷流動的畫面，這樣把微觀粒子夸張化，學(xué)生理解起來就不那么困難。

所以，要讓實驗教學(xué)更加有效地為教學(xué)服務(wù)，教師不能過分地依賴“虛擬實驗”，但是也不能拋棄模擬實驗，而應(yīng)在實驗的設(shè)計上下一番工夫。

首先，“虛擬實驗”不能忽視真實的實驗細節(jié)。要把傳統(tǒng)的實驗教學(xué)與現(xiàn)代多媒體技術(shù)下的“虛擬實驗”教學(xué)有機地結(jié)合，以此來促進學(xué)生對物理概念、規(guī)律的理解。其次，“虛擬實驗”不能偏離真實的實驗過程。教師要認真學(xué)習(xí)物理課程標準，深入鉆研教材，挖掘知識之間的內(nèi)在聯(lián)系，選擇貼近學(xué)生實際的“虛擬實驗”，這樣才能高效地實施實驗教學(xué)，實現(xiàn)課堂的高效。

（責(zé)編 林 劍）