何濤

摘 要：物理教學(xué)中的虛擬實驗指的是用計算機代替?zhèn)鹘y(tǒng)實驗各操作環(huán)節(jié)的硬件操作環(huán)境，所取得的效果等于或者優(yōu)于真實環(huán)境的實驗。物理學(xué)科教學(xué)中的虛擬實驗的運用，賦予了物理實驗課堂新的載體。文章介紹虛擬實驗在初中物理教學(xué)中的作用。

一、虛擬真實場景，把問題深入淺出地剖析

以往教學(xué)當(dāng)中，有的演示實驗得出的數(shù)據(jù)往往存在很大的誤差，這使得教學(xué)遇到一定的阻礙。有了虛擬實驗運行環(huán)境，以往無法完成的實驗都可以在學(xué)生面前展示，使得教學(xué)更有說服力和針對性。

例如，晶體和非晶體熔化、凝固規(guī)律（如圖1）一直是初中物理分組操作實驗中的難點，因其操作難度較大，實驗誤差率高，就算是教師反復(fù)做，成功率也極低，同時實驗時間長、現(xiàn)象效果差，往往一節(jié)課下來都無法引導(dǎo)學(xué)生完成，教師只好應(yīng)用一些枯燥的實驗數(shù)據(jù)讓學(xué)生畫圖，通過分析得到實驗規(guī)律，學(xué)生缺乏直觀的感受，更沒有實際參與實驗過程。而通過虛擬實驗，可以讓學(xué)生觀察到仿真度高的實驗過程，而且可以比實際實驗觀察得更為真切、形象、生動，增強了實驗教學(xué)效果。

二、實驗過程獨立化，拉近學(xué)生個體能力的距離

傳統(tǒng)的電學(xué)實驗（如圖2）中，一般以小組為單位，存在優(yōu)秀學(xué)生操作起來簡單順暢，學(xué)困生受于能力所限成為“實驗門外漢”現(xiàn)象，而對實驗結(jié)果更是難以深化為知識。由于學(xué)生存在個體差異，分組實驗并不是可以使每個學(xué)生都得到教科書般的知識果實。

而應(yīng)用虛擬實驗后，可以重復(fù)在電腦上做實驗，把實驗當(dāng)中一些影響因素加以滲透，使學(xué)生把課本的知識重難點牢記在腦中。虛擬實驗也可以由學(xué)生合作完成，讓大家出謀劃策，讓各類學(xué)生都參與到知識結(jié)果形成過程中，把課堂變成學(xué)生的課堂，把知識學(xué)習(xí)變成每人都參與的快樂過程。

三、抓住實驗時間變化的尾巴，不能一閃而過

在物理實驗中，有的實驗過程變化較快，用眼睛難以觀察。學(xué)生對實驗結(jié)果還是存在一定疑惑，這樣的實驗操作不利于在實驗的基礎(chǔ)上進行知識傳授。而虛擬實驗可以根據(jù)實驗要求，把實驗現(xiàn)象時間做更為細致的分解，還可以重復(fù)播放，學(xué)生通過觀察實驗現(xiàn)象認識實驗結(jié)果，將知識內(nèi)化，把瞬間實驗變成慢動作片段。

例如，有關(guān)慣性的實例（如圖3），學(xué)生無法理解小車上木頭為何前傾和后傾的現(xiàn)象，不能準確組織語言表達。而通過播放慢動作的方法讓學(xué)生看到片斷運動，再將片斷式運動組織成完整的過程，學(xué)生就會加深對慣性的理解。教師將無形的物理知識生動、形象地展示出來，可突破教學(xué)的重難點。

四、大數(shù)據(jù)時代的到來可讓學(xué)生隨時學(xué)習(xí)和提升自我

課堂是物理學(xué)習(xí)的主陣地，但物理學(xué)習(xí)是無所不在的，采用虛擬實驗，學(xué)生可以在學(xué)校、家庭等外部環(huán)境借助虛擬實驗進行物理探究活動。充分利用大數(shù)據(jù)云平臺的強大功能，布置學(xué)習(xí)家庭作業(yè)，提供豐富的學(xué)習(xí)資源，學(xué)生可以根據(jù)自己的時間安排，自行開展實驗活動，培養(yǎng)學(xué)生的自主探究能力。

五、仿真虛擬實驗效果更能讓師生享受實驗成果

利用虛擬實驗室技術(shù)，在多媒體計算機上建立虛擬實驗室，學(xué)習(xí)者便可以身臨其境般地操作虛擬儀器，使得獲得實驗結(jié)果的途徑更安全便捷。虛擬實驗不消耗器材，也不受場地等外界條件限制，減少了實驗成本。同時可反復(fù)重現(xiàn)過程，直到得出滿意結(jié)果，顛覆了傳統(tǒng)演示實驗?zāi)Ｊ?。虛擬實驗不僅可以達到真實實驗效果，還可以將實驗中無法展示的現(xiàn)象根據(jù)需要進行調(diào)節(jié)觀察。它能夠穩(wěn)穩(wěn)當(dāng)當(dāng)?shù)剡_到實驗?zāi)康模_到教學(xué)目的。物理虛擬實驗為物理課堂注入了新的活力元素，為學(xué)生物理學(xué)習(xí)過程架設(shè)了成功大道，在日后的科學(xué)虛擬實驗中，可以有效提高學(xué)生的物理學(xué)習(xí)興趣，有利于學(xué)生掌握物理學(xué)習(xí)方法，服務(wù)于所有學(xué)生創(chuàng)新與實踐能力的提高。

參考文獻：

[1]（俄）雅科夫·伊西達洛維奇·別萊利曼.趣味物理學(xué)[M].項 麗，譯.北京：中國婦女出版社，2015.

[2]謝俊榮.多媒體教學(xué)手段在初中物理教學(xué)中的作用[J].實驗教學(xué)與儀器，2008（10）.