【摘 要】物理實(shí)驗(yàn)是高中物理教學(xué)的主要環(huán)節(jié)，主要用于培養(yǎng)學(xué)生的物理知識(shí)實(shí)際應(yīng)用能力，發(fā)展高中生的學(xué)科素養(yǎng)。現(xiàn)實(shí)教學(xué)中，現(xiàn)代高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)雖然具有一定的實(shí)踐性，但由于實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容脫離實(shí)際，且教師沒(méi)有詳細(xì)展示理論知識(shí)的應(yīng)用方式，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中仍存在概念模糊的問(wèn)題，理論知識(shí)的應(yīng)用能力提升緩慢。為改善這一現(xiàn)狀，一些教師提倡使用仿真實(shí)驗(yàn)的方式來(lái)輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)。本文對(duì)此展開(kāi)研究，闡述仿真實(shí)驗(yàn)的基本概念與特征，論述高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀問(wèn)題，并結(jié)合仿真實(shí)驗(yàn)提出改善策略。

【關(guān)鍵詞】仿真實(shí)驗(yàn);高中;物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)

【中圖分類號(hào)】G633.7? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A? 【文章編號(hào)】1671-8437（2020）34-0113-02

高中物理實(shí)驗(yàn)是教師在學(xué)生具備一定理論知識(shí)后開(kāi)展的一項(xiàng)實(shí)踐教學(xué)工作，要求學(xué)生將以往所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)，解決實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題，達(dá)到相應(yīng)的學(xué)習(xí)目標(biāo)，提高物理知識(shí)實(shí)踐應(yīng)用能力。直接開(kāi)展物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)雖然能讓學(xué)生能力提高，但并不能保障學(xué)生能力提高的效率、達(dá)標(biāo)的幅度，這說(shuō)明直接開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)有一定缺陷，需進(jìn)行改善。

1? ?仿真實(shí)驗(yàn)基本概念與特征

1.1? 概念

仿真實(shí)驗(yàn)并不是現(xiàn)實(shí)意義上的實(shí)驗(yàn)，而是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)在信息環(huán)境中構(gòu)建實(shí)驗(yàn)環(huán)境、實(shí)驗(yàn)配置等，其中所有內(nèi)容在數(shù)據(jù)上都與現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的相關(guān)事物相同，相當(dāng)于對(duì)現(xiàn)實(shí)事物進(jìn)行真實(shí)模仿。因此人們直接通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)可以對(duì)現(xiàn)實(shí)事物的發(fā)展情況有比較深入的了解，并能規(guī)避現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)中一些影響實(shí)驗(yàn)正常進(jìn)行的不良因素[1]。如研究互成角度的二力合成時(shí)，在仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，依照標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)流程讓仿真模擬事物在現(xiàn)實(shí)事物的角度、力學(xué)參數(shù)條件下進(jìn)行合成。實(shí)驗(yàn)者依照合成邏輯能在仿真實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)一些可能出現(xiàn)的問(wèn)題，并思考解決問(wèn)題的方案，這樣實(shí)驗(yàn)者就能在現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)時(shí)有所準(zhǔn)備，進(jìn)而提高實(shí)驗(yàn)的成功率和數(shù)據(jù)的科學(xué)性。

1.2? 特征

仿真實(shí)驗(yàn)具有真實(shí)性、邏輯性、可調(diào)整性三大特征，具體如下。

1.2.1? 真實(shí)性

仿真實(shí)驗(yàn)的意義就體現(xiàn)在對(duì)現(xiàn)實(shí)事物的高度真實(shí)模仿。仿真實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性特征體現(xiàn)在兩個(gè)方面：①數(shù)量與結(jié)構(gòu)，仿真實(shí)驗(yàn)中的事物與現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)中的事物在數(shù)量與結(jié)構(gòu)上必須完全一致，這樣才能構(gòu)建完整的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ);②功能與數(shù)據(jù)，仿真實(shí)驗(yàn)中的事物與現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)中的事物在功能與數(shù)據(jù)上也必須完全一致，這樣才能在仿真環(huán)境中模擬實(shí)驗(yàn)過(guò)程。

1.2.2? 邏輯性

仿真實(shí)驗(yàn)具有邏輯性特征，即仿真實(shí)驗(yàn)的整個(gè)流程邏輯與現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)的整個(gè)流程邏輯完全一致。仿真實(shí)驗(yàn)中可人為揉進(jìn)一些特殊邏輯，如想要展示實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常發(fā)生的錯(cuò)誤，就可以根據(jù)錯(cuò)誤邏輯來(lái)開(kāi)展仿真實(shí)驗(yàn)。

1.2.3? 可調(diào)整性

仿真實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性特征及邏輯性特征就是其可調(diào)整性特征的最好佐證，即在真實(shí)性特征下，人之所以能設(shè)置仿真環(huán)境，并將環(huán)境內(nèi)的事物數(shù)量、結(jié)構(gòu)、功能、數(shù)據(jù)設(shè)置得與現(xiàn)實(shí)事物一樣，就得益于可調(diào)整性特征，這也是仿真實(shí)驗(yàn)形成的基礎(chǔ)。同時(shí)在邏輯性特征下，實(shí)驗(yàn)者要想展示不同的邏輯，就要對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，這也是可調(diào)整性特征的體現(xiàn)。

2? ?高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀問(wèn)題

2.1? 缺乏過(guò)渡環(huán)節(jié)

當(dāng)前很多高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)都是在理論教學(xué)完成后直接開(kāi)展，其中并沒(méi)有過(guò)渡環(huán)節(jié)，這使學(xué)生在思想還沒(méi)有轉(zhuǎn)變過(guò)來(lái)的情況下就突然進(jìn)入實(shí)驗(yàn)狀態(tài)，致使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中不知所措，面臨較大的學(xué)習(xí)困境。學(xué)習(xí)是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，只要某個(gè)階段的學(xué)習(xí)落后教學(xué)進(jìn)度，就可能出現(xiàn)長(zhǎng)期的困擾，這種現(xiàn)象在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中比較常見(jiàn)[2]。如新進(jìn)入高中的學(xué)生在剛剛接觸高中實(shí)驗(yàn)課時(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)要求還沒(méi)有清晰的認(rèn)知，但教學(xué)依舊按部就班開(kāi)展，所以在實(shí)驗(yàn)教學(xué)開(kāi)展半個(gè)月后，常出現(xiàn)部分學(xué)生跟不上教學(xué)進(jìn)度的現(xiàn)象，這說(shuō)明學(xué)生遇到了較大的學(xué)習(xí)困難，學(xué)習(xí)質(zhì)量大打折扣。所以高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要進(jìn)行改善，應(yīng)加入過(guò)渡環(huán)節(jié)。

2.2? 學(xué)生表現(xiàn)被動(dòng)

高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為一項(xiàng)富有實(shí)踐性的項(xiàng)目，學(xué)生在學(xué)習(xí)中應(yīng)有較強(qiáng)的主動(dòng)性，會(huì)自主思考問(wèn)題、找尋解決問(wèn)題的方法，這樣才能提升教學(xué)質(zhì)量。但事實(shí)上，因?yàn)槿鄙龠^(guò)渡環(huán)節(jié)，多數(shù)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中較為被動(dòng)，如果教師不講解，學(xué)生就不會(huì)自主開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。而在實(shí)驗(yàn)教學(xué)開(kāi)展前，教師一般都以單一的理論教學(xué)為主，學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)即可，這種被動(dòng)學(xué)習(xí)的習(xí)慣會(huì)被帶入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生陷入想主動(dòng)但不知從何入手的狀態(tài)。這種狀態(tài)下，學(xué)生的想法很難通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到實(shí)現(xiàn)，學(xué)習(xí)主動(dòng)性會(huì)慢慢被消磨，加速被動(dòng)習(xí)慣的形成。

2.3? 實(shí)驗(yàn)趨向理論

雖然高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要學(xué)生自己動(dòng)手完成，但學(xué)生的整個(gè)操作過(guò)程必須符合標(biāo)準(zhǔn)。這種現(xiàn)象就使得富有實(shí)踐性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)趨向于理論教學(xué)。很多高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)中，學(xué)生所采用的事物類型、角度、結(jié)構(gòu)與教材范例相同，實(shí)驗(yàn)結(jié)果也完全一致，整個(gè)教學(xué)沒(méi)有體現(xiàn)出實(shí)踐操作的動(dòng)態(tài)性變化，反而趨向于理論標(biāo)準(zhǔn)。如此設(shè)計(jì)的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐性并不強(qiáng)，反而向理論教學(xué)靠攏，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)本末倒置，無(wú)法保障教學(xué)質(zhì)量。

3? ?仿真實(shí)驗(yàn)下高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改善策略

根據(jù)高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀問(wèn)題可知，該項(xiàng)教學(xué)的質(zhì)量并沒(méi)有得到保證。而這些問(wèn)題均可借助仿真實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行改善，下文將提出仿真實(shí)驗(yàn)下高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改善策略。

3.1? 活用信息技術(shù)，增設(shè)過(guò)渡環(huán)節(jié)

根據(jù)對(duì)“缺乏過(guò)渡環(huán)節(jié)”問(wèn)題的分析可知，高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的過(guò)渡環(huán)節(jié)非常重要，因此需要在教學(xué)中增設(shè)這一環(huán)節(jié)?？紤]到教學(xué)課時(shí)的限制，不能讓教師將部分課時(shí)專門用于仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，否則可能會(huì)影響理論、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量。針對(duì)過(guò)渡環(huán)節(jié)的課時(shí)問(wèn)題，建議教師采用信息技術(shù)構(gòu)建線上教學(xué)環(huán)境，在課外開(kāi)展過(guò)渡環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生利用碎片時(shí)間，實(shí)現(xiàn)理論向?qū)嵺`的思想過(guò)渡和轉(zhuǎn)化，教師也可在課外對(duì)學(xué)生進(jìn)行教導(dǎo)，幫助學(xué)生完成思想上的過(guò)渡。如教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中使用離線教學(xué)（信息教學(xué)技術(shù)的一種形式）增設(shè)過(guò)渡環(huán)節(jié)，教師在課堂教學(xué)以外結(jié)合理論知識(shí)設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)范例，并將范例以視頻形式上傳到信息平臺(tái)，學(xué)生能隨時(shí)隨地下載視頻進(jìn)行學(xué)習(xí)，通過(guò)觀看仿真實(shí)驗(yàn)范例，了解如何在實(shí)驗(yàn)中使用理論知識(shí)，如此循環(huán)即可實(shí)現(xiàn)思想轉(zhuǎn)化，利于學(xué)生在現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)中發(fā)揮能力。

3.2? 幫助學(xué)生掌握仿真實(shí)驗(yàn)操作方法，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)實(shí)驗(yàn)

為讓學(xué)生在高中物理實(shí)驗(yàn)中展現(xiàn)出較強(qiáng)的主動(dòng)性，教學(xué)應(yīng)以學(xué)生為主體、教師作為引導(dǎo)者的模式進(jìn)行。如在牛頓第二定律的教學(xué)中，某學(xué)生在理論環(huán)節(jié)產(chǎn)生“是否可以將牛頓第二定律應(yīng)用于高空墜物危險(xiǎn)性的實(shí)驗(yàn)中？”的問(wèn)題，這時(shí)可引導(dǎo)學(xué)生自主使用仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，通過(guò)實(shí)驗(yàn)可知高空墜物在什么樣的加速度條件下會(huì)對(duì)人造成傷害、造成什么樣的傷害，使學(xué)生有條件將想法付諸實(shí)踐，這體現(xiàn)了仿真實(shí)驗(yàn)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的助力作用。同時(shí)教師在理論教學(xué)中應(yīng)注重引導(dǎo)，結(jié)合理論知識(shí)或?qū)嶒?yàn)項(xiàng)目向?qū)W生提出問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性，讓學(xué)生轉(zhuǎn)換思維，再通過(guò)仿真軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試，檢驗(yàn)想法的可行性，這有利于高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的提升。

3.3? 以仿真實(shí)驗(yàn)為導(dǎo)向，鼓勵(lì)學(xué)生實(shí)踐自身想法

為避免高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)趨向于理論化，教師要在教學(xué)中讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行思考，根據(jù)實(shí)驗(yàn)方法的功能、目的，在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中選擇實(shí)驗(yàn)材料、目標(biāo)等，隨后幫助學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行測(cè)量，將測(cè)量成果導(dǎo)入仿真軟件，讓學(xué)生通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)自主檢測(cè)所選事物是否可以用于實(shí)驗(yàn)，構(gòu)建一個(gè)獨(dú)特的實(shí)驗(yàn)流程。在這個(gè)過(guò)程中，教師不應(yīng)太過(guò)干涉，應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)學(xué)生實(shí)踐自身想法，也可以對(duì)學(xué)生提出一些問(wèn)題，讓學(xué)生有方向地進(jìn)行實(shí)踐。

綜上所述，通過(guò)分析仿真實(shí)驗(yàn)的概念與特征，可知仿真實(shí)驗(yàn)是可以融入高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的。本文隨后對(duì)高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀問(wèn)題進(jìn)行了闡述，說(shuō)明該教學(xué)工作現(xiàn)狀表現(xiàn)不佳，存在改善的必要，而利用仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)現(xiàn)狀問(wèn)題進(jìn)行改善，能起到提高高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的作用。

【參考文獻(xiàn)】

[1]白凡.仿真實(shí)驗(yàn)輔助高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐[J].中國(guó)教育技術(shù)裝備，2018（1）.

[2]施正華.仿真實(shí)驗(yàn)在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].成才之路，2019（14）.

【作者簡(jiǎn)介】

張麗（1975～），女，本科，中學(xué)高級(jí)教師。研究方向：高中物理教育。