李文英

(陜西省寶雞市第二發(fā)電有限公司子弟學(xué)校 陜西 寶雞 721000)

實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中具有非常重要的作用。隨著信息技術(shù)的發(fā)展,計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的日益普及,隨著物聯(lián)網(wǎng)大、數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，以Nobook為代表的中學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn)軟件已悄然應(yīng)用于物理教學(xué)。如何恰當(dāng)運(yùn)用虛擬實(shí)驗(yàn)，才能充分發(fā)揮其在教學(xué)中的作用呢？下面結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)際，談?wù)勔恍┎怀墒斓淖龇ǎc大家交流。

1.充分認(rèn)識(shí)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與虛擬實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)，切忌用虛擬實(shí)驗(yàn)全盤(pán)代替?zhèn)鹘y(tǒng)實(shí)驗(yàn)，或排斥虛擬實(shí)驗(yàn)

1.1 虛擬實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)：虛擬實(shí)驗(yàn)具有安全性、仿真性、交互性等特點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。同時(shí)虛擬實(shí)驗(yàn)可以具體化抽象的問(wèn)題，將微觀的現(xiàn)象放大，方便學(xué)生的觀察與理解，在教學(xué)過(guò)程中采用虛擬實(shí)驗(yàn)可以彌補(bǔ)新課程改革中在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面存在的一些不足。且虛擬實(shí)驗(yàn)可以不受時(shí)間、空間的限制，方便學(xué)生在課下開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，同時(shí)，虛擬實(shí)驗(yàn)可以模擬現(xiàn)實(shí)不容易達(dá)到的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，給學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的學(xué)習(xí)及幫助。

1.2 虛擬實(shí)驗(yàn)存在如下不足：缺少傳統(tǒng)實(shí)物實(shí)驗(yàn)的“實(shí)物感”。 虛擬實(shí)驗(yàn)中的各個(gè)實(shí)驗(yàn)器材，雖然是對(duì)現(xiàn)實(shí)器材功能的虛擬，但是對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，對(duì)一個(gè)只能看到而摸不到的實(shí)驗(yàn)器材，即便是立體感極強(qiáng)的3D實(shí)驗(yàn)，也很難獲得觸覺(jué)摸到的真實(shí)感，學(xué)生只能依靠自己的想象來(lái)理解器材的結(jié)構(gòu)、功能或使用方法。

虛擬實(shí)驗(yàn)缺乏傳統(tǒng)實(shí)物實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性。傳統(tǒng)電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生經(jīng)常在連接完電路閉合開(kāi)關(guān)后會(huì)出現(xiàn)燈泡不亮等現(xiàn)象，像燈泡與燈座接觸不良、接線柱有松動(dòng)等，這些問(wèn)題的查找、解決，虛擬實(shí)驗(yàn)很難做到。而這些問(wèn)題也是學(xué)生現(xiàn)實(shí)生活中經(jīng)常遇到的問(wèn)題，這些能力只能在實(shí)體實(shí)驗(yàn)中得到培養(yǎng)。

在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，難免會(huì)出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)誤差。如在“探究串聯(lián)電路的電流規(guī)律”時(shí)，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)由于接線柱的接觸是否良好、燈絲溫度等諸多因素的影響，實(shí)驗(yàn)測(cè)量電路不同處的電流可能有所不同，這就要求學(xué)生學(xué)會(huì)分析處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。而虛擬實(shí)驗(yàn)是理想化實(shí)驗(yàn)，無(wú)法獲得這樣的真實(shí)體驗(yàn)。

虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)缺乏傳統(tǒng)實(shí)體實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性。我最初在用NB虛擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行電學(xué)教學(xué)時(shí)，課堂上實(shí)驗(yàn)器材損壞時(shí)的刺耳聲此起彼伏。因?yàn)镹B物理虛擬損壞的器材可一鍵修復(fù)，這使得學(xué)生在使用的時(shí)候毫無(wú)顧忌，學(xué)生不用擔(dān)心實(shí)驗(yàn)器材損壞，不用擔(dān)心實(shí)驗(yàn)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)什么危險(xiǎn)現(xiàn)象，這對(duì)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)態(tài)度的養(yǎng)成會(huì)產(chǎn)生一定的消極作用。

可見(jiàn)，用虛擬實(shí)驗(yàn)全盤(pán)代替?zhèn)鹘y(tǒng)實(shí)體實(shí)驗(yàn)，或拒絕排斥虛擬實(shí)驗(yàn)的做法都是不可取的。

2.以傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)為主，發(fā)揮虛擬實(shí)驗(yàn)在課前、課中、課后的輔助的作用的

下面以“探究電流與電壓電阻的關(guān)系”為例，談?wù)勎锢硖摂M實(shí)驗(yàn)在課前、課中、課后的作用。

2.1 用好虛擬實(shí)驗(yàn)，翻轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)課堂。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)，由于受時(shí)間、空間、實(shí)驗(yàn)器材的限制，學(xué)生無(wú)法在課外完成實(shí)驗(yàn)過(guò)操。在實(shí)驗(yàn)課課前預(yù)習(xí)時(shí)，教師一般給出預(yù)習(xí)任務(wù)、問(wèn)題，學(xué)生完成教師預(yù)設(shè)的問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)往往是“紙上講實(shí)驗(yàn)”，“做”假實(shí)驗(yàn)，缺乏體驗(yàn)感和互動(dòng)性，缺少認(rèn)同感和成功的滿足感，因此很難實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)課的翻轉(zhuǎn)課堂。而NB虛擬實(shí)驗(yàn)多終端、不受時(shí)間、空間限制的特點(diǎn)，方便學(xué)生在課下開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的真正翻轉(zhuǎn)。

例如在教學(xué)“探究——電流與電壓電阻關(guān)系”時(shí)，結(jié)合班級(jí)學(xué)生實(shí)際情況，課前發(fā)放導(dǎo)學(xué)案，從實(shí)驗(yàn)的目的、實(shí)驗(yàn)的器材，電路設(shè)計(jì)、電路連接、數(shù)據(jù)分析、結(jié)論歸納等方面，全方位深入了解實(shí)驗(yàn)，學(xué)生通過(guò)在家可通過(guò)NB物理實(shí)驗(yàn)在線網(wǎng)絡(luò)、Pc端、移動(dòng)App等多終端進(jìn)入NB物理實(shí)驗(yàn)室，并自主選擇器材搭建實(shí)驗(yàn)，設(shè)置實(shí)器材相關(guān)參數(shù)，完成實(shí)驗(yàn)操作，并分析獲得的數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。同時(shí)記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的問(wèn)題，以便課堂進(jìn)行交流。NB物理虛擬實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)課的真實(shí)性和體驗(yàn)感，學(xué)生可自主設(shè)置相關(guān)實(shí)驗(yàn)器材參數(shù)，大大增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的交互性、創(chuàng)造性，真正實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂。這樣的課前預(yù)習(xí)，為后續(xù)傳統(tǒng)實(shí)物實(shí)驗(yàn)教學(xué)教學(xué)奠定了牢固的基礎(chǔ)。

2.2 用好虛擬實(shí)驗(yàn)，輔助傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的深度和廣度。在“探究——電流與電壓電阻關(guān)系”課堂教學(xué)中，我采用傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課的形式，由于學(xué)生經(jīng)歷課前虛擬實(shí)驗(yàn)，大大提高了課堂實(shí)物實(shí)驗(yàn)的熟練性，為后續(xù)的交流展示環(huán)節(jié)節(jié)約了大量的時(shí)間。小組通過(guò)協(xié)作完成實(shí)驗(yàn)探究，培養(yǎng)了學(xué)生的合作協(xié)作意識(shí)和團(tuán)隊(duì)精神。在“交流與反思”環(huán)節(jié)，利用NB物理虛擬實(shí)驗(yàn)易操作、可視性強(qiáng)的特點(diǎn)，小組間從操作的規(guī)范性、實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性等方面進(jìn)行展示和評(píng)比，并對(duì)優(yōu)勝組進(jìn)行打分獎(jiǎng)勵(lì)，有效的規(guī)避了虛擬實(shí)驗(yàn)的操作的隨意性，培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

在實(shí)驗(yàn)反思環(huán)節(jié)，采用一個(gè)小組提出問(wèn)題，其他小組進(jìn)行搶答，并通過(guò)NB物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行答疑，大大提高了學(xué)生參與課堂活動(dòng)的積極性。反思環(huán)節(jié)，不僅從各小組提出問(wèn)題的普遍性、價(jià)值性、有效性進(jìn)評(píng)價(jià)打分獎(jiǎng)勵(lì)，對(duì)解答組答案的合理性、科學(xué)性也進(jìn)行評(píng)價(jià)、打分獎(jiǎng)勵(lì)。因此，此環(huán)節(jié)學(xué)生的參與度、積極性都比較高，在探究“電流與電阻關(guān)系”時(shí)，提出了諸如如何選取“滑動(dòng)變阻器最大值”、“如何設(shè)定定值電阻兩端電壓”等質(zhì)量較高的問(wèn)題，充分體現(xiàn)了學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)中的主體地位。

2.3 用好虛擬實(shí)驗(yàn)，輔助課后作業(yè)，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力的能力?！半娐饭收稀?、“指出并改正電路的連接錯(cuò)誤”、“按要求設(shè)計(jì)電路”是學(xué)生學(xué)習(xí)電學(xué)的難點(diǎn)。利用NB物理虛擬實(shí)驗(yàn)，學(xué)生不必?fù)?dān)心燒壞實(shí)驗(yàn)器材，可以模擬故障電路的真實(shí)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，找出故障的原因。借助虛擬實(shí)驗(yàn)的靈活多變性性，學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案后，可通過(guò)NB物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行反復(fù)修改驗(yàn)證，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

總之，物理教學(xué)離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的啟發(fā)和幫助，“適時(shí)”和“適度”將傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與虛擬實(shí)驗(yàn)相融合，使虛擬實(shí)驗(yàn)與真實(shí)實(shí)驗(yàn)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，將會(huì)優(yōu)化整體物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，有利于物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量的提升。