粟麗麗

摘要：仿真物理實驗室是專門為中學(xué)物理教學(xué)開發(fā)的軟件，實現(xiàn)了信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)的整合。本文結(jié)合新課改理念簡單闡述了仿真物理實驗室運用到中學(xué)物理教學(xué)中的幾點意義。即運用到教師的教和學(xué)生的學(xué)中，既提高了教學(xué)效果，又激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和自主探究能力。

關(guān)鍵詞：仿真物理實驗；中學(xué)物理教學(xué)；新課改；創(chuàng)新；自主探究

仿真物理實驗室是針對中學(xué)物理教學(xué)而設(shè)計的一個實驗器具完備的綜合性實驗室軟件，由多個模塊組成，分別是主模塊、光學(xué)模塊、電學(xué)模塊、熱學(xué)模塊和初中模塊。它提供了運動對象、小球、彈簧、繩子、連桿、滑軌、電荷等實驗器具，并集成了重力場、電場、磁場、萬有引力、阻尼介質(zhì)等實驗環(huán)境?？梢栽谌我饨M合的實驗環(huán)境中，搭建實驗室，創(chuàng)建各種物理模型，模擬實驗全過程。該軟件還提供多樣的數(shù)據(jù)輸出方式和分析方法，便于在教學(xué)過程中分析物理過程。為教師和學(xué)生提供了一個全開放的物理教學(xué)平臺和自主探索性學(xué)習(xí)平臺。

下面結(jié)合中學(xué)物理課程改革的理念就仿真物理實驗室運用在中學(xué)物理教學(xué)中的意義，我進行了初步的探討。

一、運用于中學(xué)物理實驗教學(xué)中，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

中學(xué)物理是以實驗科學(xué)為基礎(chǔ)的，實驗教學(xué)在中學(xué)物理教學(xué)中有著舉足輕重的作用。豐富多彩、生動有趣的實驗是物理實驗教學(xué)的特點，利用實驗課不僅可以讓學(xué)生記住某些相關(guān)結(jié)論、實驗步驟，而更為重要的是能夠使學(xué)生透徹理解并且完全掌握產(chǎn)生實驗結(jié)論的過程。實驗教學(xué)可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促使學(xué)生積極主動地參與到物理教學(xué)中，而且在進行實驗操作的過程中，不僅培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力，創(chuàng)造能力以及分析問題的能力，還培養(yǎng)了嚴謹、認真、耐心的科學(xué)態(tài)度。

但是在傳統(tǒng)中學(xué)物理實驗室存在很多弊端，比如，實驗條件的限制導(dǎo)致實驗結(jié)果與理論不一致，甚至相反，讓學(xué)生經(jīng)常對正確的理論產(chǎn)生過分地懷疑：還有些中學(xué)出于安全考慮和為了避免儀器損失而在實驗室規(guī)定了許多規(guī)章制度，束縛了學(xué)生的創(chuàng)新性思維：甚至，有的學(xué)校教師因為實驗室太小，儀器缺乏，上實驗課需要的時間太長影響課程進度等原因，不愿意帶學(xué)生做實驗等等。這在中學(xué)物理教學(xué)中，嚴重影響了學(xué)生的動手操作能力，更是抑制了學(xué)生的創(chuàng)造性思維的發(fā)展。

利用仿真物理實驗室恰好可以大大改善傳統(tǒng)實驗教學(xué)對學(xué)生的種種制約。在操作實驗之前，學(xué)生先在仿真實驗室進行模擬實驗，幫助熟悉實驗步驟及實驗方法，熟練之后再實際操作，既做到真正動手，又避免了儀器的損壞，還節(jié)省時間，從而有效地提高實驗課教學(xué)效率。

更重要的是，仿真技術(shù)運用到實驗教學(xué)中，幫助充分調(diào)動學(xué)生的積極性，增強學(xué)生的自主意識，有利于發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性思維。學(xué)生在虛擬環(huán)境中操作，不受儀器短缺和害怕?lián)p壞儀器的影響，以良好的心態(tài)充分發(fā)揮想象力大膽地搭建自己創(chuàng)作的實驗?zāi)Ｐ?，積極主動地參與到實驗教學(xué)中，使教學(xué)真正達到以學(xué)生的學(xué)為中心的新課改要求，培養(yǎng)學(xué)生的自主發(fā)現(xiàn)問題的能力。有了發(fā)現(xiàn)的意識和能力，才會創(chuàng)新。正如，陶行知先生在《第一流的教育家》一文中指出：“敢探未發(fā)明的新理，即是創(chuàng)新精神；敢入未開化的邊疆，即是開辟精神?！薄疤轿窗l(fā)明的新理”和“入未開化的邊疆”，指的就是“發(fā)現(xiàn)”。

二、運用于中學(xué)物理課堂教學(xué)中。有利于提高教學(xué)效果

在物理概念、定理和規(guī)律的講解中，經(jīng)常會采用實驗演示法，對一些抽象的，難以觀察，和課堂中難以真實再現(xiàn)的實驗，比如，說明牛頓第一定律的伽利略理想實驗，磁感應(yīng)線的空間分布，LC回路中自由電子的振蕩過程，核爆炸等，教師無法進行實驗演示，造成學(xué)生對這些知識點理解的困難，不能很好地掌握物理概念、定理或規(guī)律，甚至逐漸導(dǎo)致學(xué)生對物理的學(xué)習(xí)失去興趣。而采用仿真物理實驗室對這些實驗進行仿真模擬、永久再現(xiàn)，將抽象知識具體化、形象化，微觀現(xiàn)象可視化，瞬間現(xiàn)象永久化，可以避免過于空洞的描述，是學(xué)生產(chǎn)生真切的體驗，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，促進學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。同時將這些難以理解和觀察的實驗現(xiàn)象或概念更清晰、直觀、深刻地印入學(xué)生的腦海，實現(xiàn)對抽象物理概念和規(guī)律的感性認識，再上升為理性認識。這樣也有助于發(fā)揮演示實驗在中學(xué)物理教學(xué)中的作用，是教學(xué)最優(yōu)化。

仿真物理實驗室不單單是對實驗的模擬，也可以用來幫助分析物理規(guī)律。例如，平拋運動是垂直方向上的自由落體運動和水平方向上的勻速直線運動的合成。從自由落體運動到平拋運動，將一維空間轉(zhuǎn)變?yōu)槎S空間，對這兩種運動進行對比的時候，就可以創(chuàng)建兩個小球，設(shè)置高度和速度等相關(guān)屬性，使其從空間中同一位置開始分別做自由落體和平拋運動，然后利用仿真物理實驗室提供的一種閃照的數(shù)據(jù)輸出方式，便可清晰地看到兩種運動情況，從而得出結(jié)論。再如，簡諧運動的新課教學(xué)中，學(xué)生習(xí)慣了分析恒力作用下物理的單程運動，對振動過程的分析和理解存在思維定勢，難以理解，在教學(xué)中輔以仿真模擬，可以有效地幫助學(xué)生進行分析，解決教學(xué)難點，提高教學(xué)效果。

還可利用它來方便地制作一些比較復(fù)雜的課件，突破技術(shù)屏障，使教師的精力主要放在如何優(yōu)化課堂教學(xué)設(shè)計，從而提高教學(xué)效率。

合理地將仿真物理實驗室運用到中學(xué)物理教學(xué)中才能充分發(fā)揮它的力量和魅力，使其有效地服務(wù)于教學(xué)過程。