摘 要：新課改中明確指出，在物理教育教學(xué)中，教師要引導(dǎo)學(xué)生更多地經(jīng)歷科學(xué)探究的過程，掌握相關(guān)方法，有效地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、思維能力與創(chuàng)新能力。因此，在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要充分發(fā)揮虛擬儀器的作用，組織學(xué)生開展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)。這樣就可以更好地優(yōu)化學(xué)生的知識體系，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，并且可以有效地彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)室儀器匱乏的問題，更好地提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率與效果。本文對虛擬儀器在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用策略進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：虛擬儀器；新課改；科學(xué)探究；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

伴隨虛擬仿真技術(shù)的飛速發(fā)展，在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中也開始更加廣泛運(yùn)用虛擬儀器，構(gòu)建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺。于是，學(xué)生能夠通過平臺開展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，從而又快又好地掌握物理知識，有效地解決教學(xué)設(shè)備匱乏的問題，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，對于學(xué)生物理素養(yǎng)的培養(yǎng)具有極大的推動作用，有效地推動初中物理教育教學(xué)事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

一、講授與虛擬儀器有機(jī)結(jié)合

對于初中物理課程而言，其具有較強(qiáng)的實(shí)踐性。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是十分重要的一項(xiàng)組成部分。然而，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)條件有限，并且考慮到安全問題，所以會影響到部分實(shí)驗(yàn)的順利開展。對此，教師可以充分發(fā)揮虛擬儀器的應(yīng)用價值，選擇使用講授與虛擬仿真實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合的教學(xué)模式。例如，在為學(xué)生講解晶體與非晶體的熔化與凝固相關(guān)內(nèi)容時，教師首先在學(xué)校的計(jì)算機(jī)教室為學(xué)生講課。師生要進(jìn)行互動與溝通，從而了解有關(guān)的現(xiàn)象與概念。然后，教師將實(shí)驗(yàn)?zāi)康募安襟E明確提出來，要求學(xué)生進(jìn)入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺中點(diǎn)擊相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，動手對儀器進(jìn)行組裝，完成實(shí)驗(yàn)步驟，并且要每間隔5s對溫度進(jìn)行一次記錄，要在提前已經(jīng)準(zhǔn)的坐標(biāo)紙上將圖像描繪出來。在10min的時間內(nèi)，幾乎所有學(xué)生都可以順利完成實(shí)驗(yàn)操作。然后，教師再將學(xué)生的實(shí)驗(yàn)圖像進(jìn)行展示，并且引導(dǎo)學(xué)生對晶體與非晶體熔化與凝固的基本特征與條件進(jìn)行分析與總結(jié)。又如，在為學(xué)生講解大氣壓強(qiáng)的托里拆利實(shí)驗(yàn)時，因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)過程中需要使用到水銀，所以就會面臨著一定的安全隱患，在學(xué)校中無法順利開展此實(shí)驗(yàn)。因此，教師就可以選擇虛擬仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ竭M(jìn)行教學(xué)。

二、虛擬儀器與真實(shí)實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合

因?yàn)樵诔踔形锢斫逃虒W(xué)中會涉及到許多的分組實(shí)驗(yàn)，假如學(xué)校尚未做好充足的預(yù)習(xí)準(zhǔn)備工作，并且教師沒有提前做好對學(xué)生的指導(dǎo)，而是由學(xué)生直接在實(shí)驗(yàn)室中開展實(shí)驗(yàn)操作，那么就會嚴(yán)重影響到實(shí)驗(yàn)的效率，并且可能會損壞儀器，此現(xiàn)象特別容易發(fā)生在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中。所以，為了防范上述問題的發(fā)生，那么教師就可采用真實(shí)實(shí)驗(yàn)與虛擬儀器進(jìn)行有機(jī)結(jié)合的方法。首先，教師要組織學(xué)生在計(jì)算機(jī)教室中開展虛擬仿真操作，在學(xué)生對操作的大概過程已經(jīng)熟練掌握以后再開展真實(shí)的實(shí)驗(yàn)操作。例如，在電學(xué)教學(xué)中，教師將學(xué)生劃分成若干小組，然后以每個小組為單位組織開展組裝并聯(lián)電路及串聯(lián)電路的實(shí)驗(yàn)。因?yàn)閷W(xué)生具有相對較差的動手能力，因此在實(shí)驗(yàn)室直接對電路進(jìn)行組裝就特別容易會發(fā)生損壞電源或者是小燈泡的情況。為了防范這些問題的發(fā)生，那么教師就可以先為學(xué)生講解理論知識，然后組織學(xué)生在計(jì)算機(jī)教室中開展虛擬實(shí)驗(yàn)。通過虛擬實(shí)驗(yàn)平臺組織學(xué)生進(jìn)行連線操作，然后要求學(xué)生在虛擬臺上單獨(dú)更改各個電路元件的位置，并且對電路的連接過程進(jìn)行多次練習(xí)。在學(xué)生基本上掌握實(shí)驗(yàn)步驟與技巧后，由學(xué)生展開分組的真實(shí)實(shí)驗(yàn)。通過虛擬訓(xùn)練使得學(xué)生能夠獲得更多的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與技巧，提高其動手能力。因此，在現(xiàn)實(shí)真實(shí)實(shí)驗(yàn)中也會提高實(shí)驗(yàn)的成功概率。盡管在前期會花費(fèi)一些時間進(jìn)行教學(xué)，然而在后續(xù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)中，會大幅度提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

三、利用虛擬儀器優(yōu)化實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)效果

在中考的復(fù)習(xí)階段，實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)也是十分關(guān)鍵的。一般狀況下，教師往往會組織學(xué)生做大量的實(shí)驗(yàn)練習(xí)題，這樣一來就會導(dǎo)致學(xué)生倍感枯燥乏味。因此，教師首先幫助學(xué)生梳理力學(xué)以及電學(xué)等重點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)知識，然后，組織學(xué)生前往計(jì)算機(jī)教室，通過虛擬平臺開展虛擬實(shí)驗(yàn)，并且要在3-4個課時中組織學(xué)生開展集中的實(shí)驗(yàn)練習(xí)，在此基礎(chǔ)上有效地提高學(xué)生的復(fù)習(xí)興趣，提升其復(fù)習(xí)效率與效果。例如，在組織學(xué)生復(fù)習(xí)伏安法測電阻及測電功率的實(shí)驗(yàn)時，教師就能夠組織學(xué)生開展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)集中復(fù)習(xí)。要深入比較與探討兩個實(shí)驗(yàn)存在的相同點(diǎn)與差異，從而使得學(xué)生對理論知識進(jìn)行總結(jié)歸納。另外，可以實(shí)現(xiàn)對電路連接的實(shí)踐，而且通過對電路的連接能夠幫助學(xué)生對電流表及電壓表等的使用方法進(jìn)行復(fù)習(xí)。這樣就可以有效地提高學(xué)生的復(fù)習(xí)效率，獲得更為理想的復(fù)習(xí)效果。

總之，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在初中物理教學(xué)中占據(jù)著重要的地位。然而，由于實(shí)驗(yàn)的儀器價格非常昂貴，結(jié)構(gòu)非常精密，而且部分實(shí)驗(yàn)會用到水銀等，會存在一些安全隱患。因此，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生無法親自動作操作所有實(shí)驗(yàn)。通過對虛擬儀器的合理應(yīng)用，使得學(xué)生開展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)。即通過計(jì)算機(jī)為學(xué)生演示實(shí)驗(yàn)中涉及到的圖像與數(shù)據(jù)等，更加直觀、形象、快捷。在此過程中就可以有效培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力，激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)熱情。因此，每位教師都要加強(qiáng)探索，在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中合理應(yīng)用虛擬儀器，以全面提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性。

參考文獻(xiàn)

[1]孫會儒.計(jì)算機(jī)硬件虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].微型電腦應(yīng)用，2018，34（04）：59-62.

[2]朱誠，費(fèi)騰，劉曉培.基于虛擬儀器的新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的探索[J].教育教學(xué)論壇，2018（27）：276-278.

[3]李蓮英.虛擬技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].無線互聯(lián)科技，2018，15（17）：22-23.

作者簡介：

龔俊（1981年11月），性別：男，民族：漢，籍貫（精確到市）：山西省大同市，當(dāng)前職稱：中小學(xué)一級教師，學(xué)歷：大學(xué)本科，研究方向：儀器管理.