田小飛

摘要：高中物理實驗內(nèi)容較多，但教學(xué)時間緊迫，為提高實驗教學(xué)質(zhì)量以及學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗，應(yīng)注重先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，以彌補(bǔ)傳統(tǒng)實驗教學(xué)的不足。虛擬實驗?zāi)軌蛱峁┓抡鎸嶒炃榫?，加深學(xué)生對實驗過程的感受和理解，提高實驗成功率，促進(jìn)物理實驗教學(xué)水平的提升。在高中物理教學(xué)中開展虛擬實驗，應(yīng)做好硬件、軟件、技能方面的準(zhǔn)備，并做好合理規(guī)劃、認(rèn)真跟蹤和注重優(yōu)化。虛擬實驗可用于激發(fā)興趣、突破難點、分析錯因、拓展延伸。

關(guān)鍵詞：虛擬實驗高中物理實驗教學(xué)

實驗是高中物理教學(xué)的重要內(nèi)容，有助于學(xué)生更好地理解物理規(guī)律，激發(fā)學(xué)習(xí)物理知識的熱情。高中物理實驗內(nèi)容較多，但教學(xué)時間緊迫，為提高實驗教學(xué)質(zhì)量以及學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗，應(yīng)注重先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，以彌補(bǔ)傳統(tǒng)實驗教學(xué)的不足。

虛擬實驗，顧名思義，是一種區(qū)別于真實實驗情境的實驗?！疤摂M”的實現(xiàn)主要借助信息技術(shù)支撐的各種虛擬實驗平臺，可通過安裝專門的實驗軟件或軟硬件相結(jié)合的形式開展。虛擬實驗不僅能節(jié)省購買、維護(hù)實驗器材上的花費，而且能為學(xué)生帶來全新的實驗體驗，增加實驗的趣味性，調(diào)動學(xué)生實驗的積極性。

一、虛擬實驗的準(zhǔn)備

（一）完善硬件

虛擬實驗一般都需要硬件的支撐，在高中階段主要是計算機(jī)。因此，應(yīng)根據(jù)高中物理實驗內(nèi)容，明確計算機(jī)相關(guān)配置，保證計算機(jī)性能能夠支撐相關(guān)物理實驗操作。同時，根據(jù)學(xué)校學(xué)生情況，采購合適數(shù)量的計算機(jī)、投影儀等，組建專門的虛擬實驗室。

（二）安裝軟件

虛擬實驗的開展需要有專門的軟件，因此應(yīng)注重與軟件開發(fā)企業(yè)建立良好的合作關(guān)系，做好虛擬實驗相關(guān)軟件的安裝和后續(xù)維護(hù)工作。

（三）提高技能

為保證虛擬實驗的順利推進(jìn)，教師應(yīng)注重學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識，熟悉虛擬實驗軟件的操作方法，掌握相關(guān)的操作技巧。這樣，教師才能在課堂上給予學(xué)生針對性的指導(dǎo)，使學(xué)生盡快學(xué)會虛擬實驗軟件的操作，包括實驗器材的選取、實驗器材的組裝、實驗結(jié)果的保存等，保障實驗高質(zhì)量完成。

二、虛擬實驗的原則

虛擬實驗時，為獲得理想的教學(xué)效果，應(yīng)結(jié)合虛擬實驗的特點以及實驗內(nèi)容，把握相關(guān)的原則。

（一）合理規(guī)劃

虛擬實驗教學(xué)應(yīng)做好合理的規(guī)劃，明確實驗?zāi)繕?biāo)和開展形式。針對小組實驗，應(yīng)事先做好小組的劃分。同時，根據(jù)實驗內(nèi)容以及實驗難度，確定實驗時間，提高課堂效率。

（二）認(rèn)真跟蹤

為學(xué)生布置虛擬實驗任務(wù)后，并非萬事大吉，教師需注重對學(xué)生實驗過程的跟蹤，在督促學(xué)生認(rèn)真完成實驗的同時，及時了解學(xué)生在實驗操作中遇到的問題。針對共性問題可集中講解，深化學(xué)生對實驗原理以及過程的理解，幫助學(xué)生順利地完成虛擬實驗，增強(qiáng)學(xué)生開展實驗活動的自信。

（三）注重優(yōu)化

對虛擬實驗教學(xué)，教師應(yīng)樹立持續(xù)學(xué)習(xí)的心態(tài)，結(jié)合學(xué)生虛擬實驗中的表現(xiàn)，及其對物理實驗知識的掌握情況，分析虛擬實驗存在的不足。通過與學(xué)生溝通以及向他人請教，尋找針對性的優(yōu)化對策，充分挖掘虛擬實驗的價值與優(yōu)勢，不斷提高虛擬實驗水平，使其更好地為高中物理教學(xué)服務(wù)。

三、虛擬實驗的用途

為獲得事半功倍的效果，應(yīng)注重虛擬實驗的用途及應(yīng)用時機(jī)，確保在實際的操作中少走彎路。

（一）用于激發(fā)興趣

新授課時抓住學(xué)生的注意力，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，對提高課堂教學(xué)效率具有重要意義。實踐表明，將虛擬實驗用于新授知識，能更形象、直觀地揭示物理規(guī)律，增加學(xué)習(xí)趣味性的同時，降低知識的理解難度，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。可通過虛擬實驗軟件，為學(xué)生展示相關(guān)的物理實驗，要求學(xué)生認(rèn)真觀察實驗過程和實驗現(xiàn)象。值得一提的是，應(yīng)圍繞實驗設(shè)計相關(guān)的問題，引導(dǎo)學(xué)生思考，從而為新知識的引入做鋪墊。如此，不僅能很好地加深學(xué)生印象，激活物理課堂，也讓新知識的學(xué)習(xí)順理成章。

牛頓第一定律是在伽利略理想實驗基礎(chǔ)上提出來的。顯然，現(xiàn)實中無法完成伽利略理想實驗，只能近似實現(xiàn)。而借助虛擬實驗完全可以將伽利略理想實驗完美呈現(xiàn)：運用虛擬實驗軟件演示小球沿斜面下滑運動的過程（也可結(jié)合實際的近似實驗開展），可以將斜面的摩擦參數(shù)設(shè)置為零，使得小球在運動中不受到空氣阻力、斜面摩擦力等的作用。學(xué)生可清晰地看到小球從斜面下滑后，在水平面上做勻速直線運動，而且不會停止。當(dāng)學(xué)生百思不得其解時，教師自然地引出牛頓第一定律的內(nèi)容，營造的認(rèn)知沖突可使學(xué)生深刻認(rèn)識到“力是改變物體運動的原因，物體運動時并不要力來維持”。

（二）用于突破難點

高中物理一些知識較為抽象，是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點，需要深入理解才能以不變應(yīng)萬變。虛擬實驗?zāi)軌蚧橄鬄榫呦?，幫助學(xué)生有效突破難點，使其準(zhǔn)確把握物理知識的本質(zhì)，增強(qiáng)其學(xué)習(xí)物理的信心。

“萬有引力定律”是高中物理的重點知識，有關(guān)航天器的變軌問題是萬有引力定律應(yīng)用的具體體現(xiàn)，但部分學(xué)生對航天器在不同軌道上運行參數(shù)的變化理解不夠充分，解答相關(guān)習(xí)題時容易出錯。為幫助學(xué)生突破這一學(xué)習(xí)難點，可運用虛擬實驗軟件為學(xué)生設(shè)計相關(guān)的實驗，模擬航天器在不同軌道運行時的情境：航天器先沿著近地軌道運行，而后點火進(jìn)入橢圓軌道、關(guān)火沿著橢圓軌道運行，最后點火進(jìn)入遠(yuǎn)地軌道。虛擬實驗中可實時顯示航天器運行的相關(guān)參數(shù)，包括運行線速度、角速度、向心加速度、機(jī)械能等，增強(qiáng)學(xué)習(xí)趣味性的同時，也澄清了學(xué)生的認(rèn)知。

（三）用于分析錯因

虛擬實驗可減少實驗器材準(zhǔn)備這一環(huán)節(jié)，將更多的時間用于實驗操作以及思考。虛擬實驗可及時顯示出學(xué)生在實驗中的錯誤操作，有助于學(xué)生分析錯誤原因，及時糾正，提升物理實驗水平。

電表的改裝是高中電學(xué)實驗中的重要內(nèi)容，涉及的知識點較為零碎，對學(xué)生分析問題的能力要求較高。一些學(xué)生對改裝原理、器材選取、誤差分析掌握不牢固，在測試中失分率較高。教學(xué)中為幫助學(xué)生牢固掌握電表改裝的實驗內(nèi)容，避免實際操作中燒壞實驗器材，可引導(dǎo)學(xué)生使用虛擬實驗軟件開展相關(guān)的實驗操作，包括將表頭改裝成電流表、電壓表、多用表等。同時，課堂上留有一定的時間，鼓勵學(xué)生認(rèn)真反思、討論，發(fā)現(xiàn)錯誤原因，并總結(jié)實驗器材選擇技巧。經(jīng)過不斷地出錯、糾錯，學(xué)生能更加深刻地理解電表改裝的原理，熟練掌握相關(guān)的實驗技巧。實踐表明，借助虛擬實驗，不僅保證了電學(xué)實驗的安全性，而且很好地鍛煉了學(xué)生的實驗?zāi)芰?，有助于學(xué)生更加牢固地掌握實驗知識。

（四）用于拓展延伸

高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)提高學(xué)生的創(chuàng)造能力以及實驗?zāi)芰?，因此，物理實驗教學(xué)應(yīng)注重實驗內(nèi)容的拓展，夯實學(xué)生所學(xué)，使學(xué)生養(yǎng)成良好實驗習(xí)慣，同時，拓展學(xué)生的視野，鍛煉其思維的靈活性。虛擬實驗可更好地拓展和聯(lián)結(jié)。

教學(xué)“變壓器”知識時，可為學(xué)生布置相關(guān)的虛擬實驗任務(wù)。給出發(fā)電站、輸電損耗以及用戶用電相關(guān)參數(shù)，要求學(xué)生運用虛擬實驗軟件，設(shè)計、安裝合適參數(shù)的變壓器，完成從發(fā)電站到用戶的輸電工作。這樣的拓展實驗，可使學(xué)生更加深刻地認(rèn)識電能輸送的相關(guān)環(huán)節(jié)以及變壓器的工作原理。虛擬實驗過程中，學(xué)生通過認(rèn)真計算發(fā)電站發(fā)電功率、電能損耗功率、用戶用電功率等參數(shù)，確定了升壓和降壓參數(shù)，最終經(jīng)過思考，正確選擇了相關(guān)的變壓器，順利完成了虛擬實驗。

結(jié)合高中物理教學(xué)內(nèi)容巧妙地設(shè)計虛擬實驗，鼓勵學(xué)生運用虛擬實驗軟件完成個性化的實驗方案，不僅能使其更加全面、深刻地認(rèn)識相關(guān)的物理知識，而且還能很好地拓展實驗?zāi)芰Α?/p>

參考文獻(xiàn)：

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