甘肅省臨澤縣第二中學(xué)(734200) 王 瑾

1 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)

1.1 彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)室儀器的不足，節(jié)省人力、物力、財(cái)力

目前，初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中因?qū)嶒?yàn)儀器配備不足，教師精力有限，導(dǎo)致部分實(shí)驗(yàn)學(xué)生無法親自參與實(shí)驗(yàn)探究。而虛擬仿真實(shí)驗(yàn)則可以代替實(shí)際實(shí)驗(yàn)，提供全開放、高交互性、高獨(dú)立性的平臺(tái)供學(xué)生實(shí)驗(yàn)，解決了學(xué)校因?qū)嶒?yàn)儀器不足或不配套，學(xué)生動(dòng)手少或多人操作實(shí)驗(yàn)的問題。同時(shí)，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)采用虛擬儀器，即使由于操作不當(dāng)也不會(huì)真的損壞儀器，提高了實(shí)驗(yàn)的效率。

1.2 節(jié)省教學(xué)時(shí)間和空間，提供了多樣化的教學(xué)方式

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)通過計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)演示實(shí)驗(yàn)過程中的圖形、圖像、文字、數(shù)據(jù)等，它具有快捷、易學(xué)、簡單、直觀等優(yōu)點(diǎn)，能使教師和學(xué)生根據(jù)教學(xué)內(nèi)容開展各類實(shí)驗(yàn)，模擬實(shí)驗(yàn)情境，有效提升物理實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的動(dòng)手操作能力。與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相比，不受條件限制，學(xué)生只要利用電腦登陸“暢言教學(xué)通”，進(jìn)入虛擬物理實(shí)驗(yàn)室，就能開展虛擬實(shí)驗(yàn)。教師既能在課堂上開展虛擬演示實(shí)驗(yàn)，也可以在學(xué)校計(jì)算機(jī)室開展人機(jī)一對(duì)一的分組實(shí)驗(yàn)，還可以讓學(xué)生在家登陸平臺(tái)進(jìn)行“溫故而知新”仿真實(shí)驗(yàn)。

1.3 彌補(bǔ)真實(shí)實(shí)驗(yàn)不夠安全、結(jié)果誤差大等不利因素，拓展實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的覆蓋面

初中物理實(shí)驗(yàn)，如探究晶體和非晶體的熔化和凝固實(shí)驗(yàn)、水的沸騰實(shí)驗(yàn)、托里拆利實(shí)驗(yàn)等，由于要用到酒精燈、開水、水銀等器材，存在一定的不安全因素，往往不能在教室演示或者不能讓學(xué)生單獨(dú)進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)。而虛擬仿真實(shí)驗(yàn)最大限度地避免了實(shí)驗(yàn)過程中的各種不利因素，實(shí)驗(yàn)安全性強(qiáng)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果直觀可靠，實(shí)驗(yàn)誤差較小，一定程度上彌補(bǔ)了現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)的不足，大大拓展了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的覆蓋面。

2 “暢言教學(xué)通”虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的教學(xué)應(yīng)用模式

2.1 講授─虛擬仿真實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的教學(xué)模式

物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，問題的提出和解決都離不開實(shí)驗(yàn)，但一些實(shí)驗(yàn)受條件和安全因素的限制無法開展，教師可以采取講授─虛擬仿真實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的教學(xué)模式進(jìn)行教授。如探究晶體和非晶體的熔化和凝固時(shí)，可以在學(xué)校計(jì)算機(jī)教室授課，教師與學(xué)生通過互動(dòng)交流得出晶體和非晶體熔化和凝固的現(xiàn)象及概念后，教師講明實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)步驟，每位學(xué)生進(jìn)入“暢言教學(xué)通”初中物理實(shí)驗(yàn)室，點(diǎn)擊探究晶體和非晶體的熔化和凝固實(shí)驗(yàn)，動(dòng)手組裝儀器、開展實(shí)驗(yàn)，并每隔5 s記錄一次溫度，然后在事先準(zhǔn)備好的坐標(biāo)紙上描出圖像。在10 min的時(shí)間內(nèi)所有學(xué)生基本都能完成實(shí)驗(yàn)，教師通過展示每位學(xué)生的實(shí)驗(yàn)圖像，很自然得出晶體和非晶體熔化和凝固的特點(diǎn)和條件。還比如在講授大氣壓強(qiáng)的托里拆利實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于要用到水銀，存在安全隱患，學(xué)校不具備實(shí)驗(yàn)條件，教師可以采用這種模式授課；演示家庭電路保險(xiǎn)絲的作用時(shí)，考慮到安全因素，無法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，也可以采用這種授課模式，讓學(xué)生感知并加深印象。

2.2 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)─真實(shí)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的教學(xué)模式

初中物理有大量的分組實(shí)驗(yàn)，如果學(xué)生不進(jìn)行充分的預(yù)習(xí)，教師事先不進(jìn)行指導(dǎo)，學(xué)生直接在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，往往會(huì)存在實(shí)驗(yàn)效率低、成功率低、儀器損壞等問題，尤其在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中這種問題比較突出。為解決這一問題，教師可采用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)─真實(shí)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的教學(xué)模式。具體操作模式是先帶領(lǐng)學(xué)生在計(jì)算機(jī)教室進(jìn)行模擬仿真操作，基本熟練后再進(jìn)行真實(shí)實(shí)驗(yàn)。比如電學(xué)分組實(shí)驗(yàn)組裝串聯(lián)電路和并聯(lián)電路，由于學(xué)生動(dòng)手能力差，直接在實(shí)驗(yàn)室組裝電路燒壞小燈泡或電源的現(xiàn)象比較普遍。為解決這一難題，筆者采用先學(xué)習(xí)理論知識(shí)，然后花一節(jié)課時(shí)間在計(jì)算機(jī)教室進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，利用“暢言教學(xué)通”實(shí)驗(yàn)室開展連線操作，并且讓學(xué)生單獨(dú)在模擬臺(tái)上改變各電路元件的位置反復(fù)訓(xùn)練電路連接，基本熟練后再分組進(jìn)行真實(shí)實(shí)驗(yàn)操作。由于學(xué)生有了模擬訓(xùn)練的感性和理性認(rèn)識(shí)，實(shí)驗(yàn)操作能力和動(dòng)手能力有了大幅提升，實(shí)驗(yàn)成功率也比較高。雖然前期教學(xué)花費(fèi)的時(shí)間較長，但后續(xù)學(xué)習(xí)電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、伏安法測(cè)電阻等實(shí)驗(yàn)時(shí)，會(huì)變得相對(duì)輕松，學(xué)生考試時(shí)在這一塊知識(shí)點(diǎn)上的得分率也相對(duì)較高。

2.3 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)課教學(xué)模式

初中物理中考復(fù)習(xí)階段，實(shí)驗(yàn)操作復(fù)習(xí)是重點(diǎn)之一。教師通常采用做大量實(shí)驗(yàn)題的方式進(jìn)行，學(xué)生往往感到枯燥乏味，對(duì)實(shí)驗(yàn)操作過程的復(fù)習(xí)往往是紙上談兵。教師可先對(duì)初中物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)按照熱學(xué)、力學(xué)、電學(xué)進(jìn)行梳理，再帶學(xué)生到計(jì)算機(jī)教室利用“暢言教學(xué)通”虛擬實(shí)驗(yàn)室集中3～4課時(shí)進(jìn)行操作復(fù)習(xí)，這樣既能激發(fā)學(xué)生的復(fù)習(xí)興趣，又能提高復(fù)習(xí)效果。如電學(xué)實(shí)驗(yàn)伏安法測(cè)電阻和測(cè)電功率兩個(gè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)，教師完全可以帶領(lǐng)學(xué)生在計(jì)算機(jī)教室進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)集中復(fù)習(xí)，從兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的不同點(diǎn)、相同點(diǎn)對(duì)比分析，讓學(xué)生既總結(jié)理論知識(shí)，又練習(xí)電路連接。在連接電路的過程中復(fù)習(xí)滑動(dòng)變阻器、電壓表、電流表的使用等考點(diǎn)知識(shí)，復(fù)習(xí)效率大幅提升。

總之，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)與真實(shí)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，開創(chuàng)了物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新模式，教師在教學(xué)中只要正確處理好虛擬實(shí)驗(yàn)和真實(shí)實(shí)驗(yàn)的關(guān)系，使兩者有機(jī)的結(jié)合，定能激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，提高學(xué)生的動(dòng)手能力，開拓學(xué)生的視野，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。