吳小玲

摘要：物理學(xué)是一門(mén)以觀(guān)察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，然而有些物理實(shí)驗(yàn)具有一定的危險(xiǎn)性，因此教師只能通過(guò)言語(yǔ)或圖片等形 式進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生缺少親身體驗(yàn)。VR技 可以帶來(lái)的可視化學(xué)習(xí)也很大程度的符合了未來(lái)的教學(xué)模式。運(yùn)用VR將可以彌補(bǔ)在傳統(tǒng)物理教學(xué)當(dāng)中實(shí)驗(yàn)器材損壞、理想實(shí)驗(yàn)條件無(wú)法滿(mǎn)足，課程內(nèi)容不夠生動(dòng)形象等等方面的不足，將初中物理課程結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)，無(wú)論是從學(xué)生的學(xué)習(xí) 興趣度、參與度方面，還是從教師的授課形式多樣性、課程 內(nèi)容形象化方面來(lái)說(shuō)，都給中學(xué)物理課程帶來(lái)了前所未有的 新思路。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);初中物理教學(xué)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)定義：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)英文全稱(chēng)Virtual Reality，簡(jiǎn)稱(chēng)VR技術(shù)，是20世紀(jì)90年代興起的一門(mén)綜合技術(shù)，其特點(diǎn)在于：“通過(guò)計(jì)算機(jī)構(gòu)成一種人為虛擬三度空間，使得用戶(hù)在視覺(jué)上產(chǎn)生一種沉浸于虛擬環(huán)境的感覺(jué)?！?/p>

VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最大的第一個(gè)特點(diǎn)是多感知性，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能模仿人在客觀(guān)世界的大多數(shù)感官體驗(yàn)，讓人體驗(yàn)到視覺(jué)、嗅覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、味覺(jué)、溫度、甚至運(yùn)動(dòng)感知等多種感覺(jué);并且這些感官體驗(yàn)是不分時(shí)間和場(chǎng)所的，完全是根據(jù)實(shí)際需要體驗(yàn)者自行安排。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的第二個(gè)特點(diǎn)是自主性，客戶(hù)可以成為虛擬環(huán)境中的主角，沉浸在虛擬環(huán)境中，參與和體驗(yàn)虛擬活動(dòng)。第三個(gè)特點(diǎn)是虛擬環(huán)境中，用戶(hù)體驗(yàn)的虛擬活動(dòng)是可重復(fù)、可更改、可逆的。第四個(gè)特點(diǎn)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的真實(shí)性，相對(duì)于平面媒介、電影電視，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提供的虛擬空間是最“真實(shí)”，虛擬世界中看到的存在物在視覺(jué)的角度和真實(shí)世界是一樣的，虛擬世界中物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律（按照應(yīng)用目的不同，規(guī)律也可以更改）是和真實(shí)世界一樣的。

接下來(lái)以短路為例，介紹VR在課堂教學(xué)中的應(yīng)用

短路是初中物理電學(xué)部分的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容，然而教材中并沒(méi)有專(zhuān)門(mén)一節(jié)完整介紹短路現(xiàn)象及其原理，而只是在某兩節(jié)中間接引入了短路的概念。這難免會(huì)使學(xué)生對(duì)短路現(xiàn)象及其原理不能形成完整而深刻的認(rèn)識(shí)和理解。傳統(tǒng)教學(xué)中，教師也會(huì)給學(xué)生專(zhuān)門(mén)講解短路， 然而由于短路具有一定的危險(xiǎn)性，多數(shù)教師只是以文字或圖片的方式給學(xué)生講解，或者，即使有條件做實(shí)驗(yàn)，學(xué)生也只是能看到最后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而看不到短路時(shí)的電流走向。由于VR技術(shù)能呈現(xiàn)給學(xué)生完整、立體、沉浸式 的動(dòng)態(tài)過(guò)程，學(xué)生能夠清楚地看到短路時(shí)電流走向以及發(fā)生短路后的現(xiàn)象。因此，利用VR技術(shù)結(jié)合教師講解， 學(xué)生能夠更加深刻理解短路現(xiàn)象及其原理，從而收到事半功倍的效果。

（一）初步認(rèn)識(shí)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 在虛擬實(shí)驗(yàn)室中，教師先演示說(shuō)明虛擬電學(xué)實(shí)驗(yàn)平 臺(tái)的各部分功能和操作方法，然后給學(xué)生布置一項(xiàng)任務(wù)：用虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單電路，使燈泡亮起來(lái)， 并將設(shè)計(jì)電路拍照提交。

（二）認(rèn)識(shí)短路現(xiàn)象及其原理 1.短路的知識(shí)內(nèi)涵 在初中電學(xué)中，短路的知識(shí)主要包含以下內(nèi)容。 （1）短路的概念 短路是電流沒(méi)有經(jīng)過(guò)用電器直接從導(dǎo)線(xiàn)上通過(guò)而 構(gòu)成回路。從直觀(guān)上看：用導(dǎo)線(xiàn)把用電器兩端連起來(lái)就是短路。（2）短路的原理 用電阻概念定性解釋?zhuān)弘娮枋菍?dǎo)體對(duì)電流的阻礙作 用，用電器總是有一定電阻的，而導(dǎo)線(xiàn)的電阻可以看作為零，用導(dǎo)線(xiàn)把用電器兩端連接起來(lái)后，電流就從無(wú)阻 礙的導(dǎo)線(xiàn)上通過(guò)，而不會(huì)通過(guò)有阻礙的用電器。 （3）短路的種類(lèi) 初中物理短路現(xiàn)象一般有兩種：一種是電源兩極被 導(dǎo)線(xiàn)直接連接，叫全電路短路（電源短路）;另一種是電 路中的部分用電器被導(dǎo)線(xiàn)直接連接，叫部分電路短路。 2.實(shí)驗(yàn)探究設(shè)計(jì) （1）認(rèn)識(shí)全電路短路現(xiàn)象及其原理 教師提問(wèn)：如果小燈泡兩端用一根導(dǎo)線(xiàn)連接，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？學(xué)生帶著問(wèn)題進(jìn)行探究，將電路中的小燈泡兩端用導(dǎo)線(xiàn)連接，觀(guān)察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。學(xué)生觀(guān)察到燈泡不亮，電流通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)直接從電源正極流向負(fù)極而不經(jīng)過(guò)燈泡。由于實(shí)際情況下，電路發(fā)生短路會(huì)發(fā)熱，但是發(fā)熱效果在目前的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備中無(wú)法切實(shí)感 受。因此，教師可以先播放一個(gè)真實(shí)電池短路實(shí)驗(yàn)視頻，然后指導(dǎo)學(xué)生用萬(wàn)用表測(cè)量虛擬實(shí)驗(yàn)中電池兩端電壓、通過(guò)電池的電流以及電池功率等，使學(xué)生從多個(gè)角度認(rèn)識(shí)電源短路現(xiàn)象及其危害。最后，教師總結(jié)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及其原理。

VR技術(shù)在中學(xué)物理教學(xué)中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

通過(guò)以上教學(xué)設(shè)計(jì)，可以發(fā)現(xiàn)VR技術(shù)在中學(xué)物理教學(xué)中具有明顯優(yōu)勢(shì)，主要包括三點(diǎn)：沉浸性、交互性、 想象性。

（1）沉浸性。學(xué)生在VR虛擬實(shí)驗(yàn)室，戴上3D眼鏡， 就像在真實(shí)的實(shí)驗(yàn)情境中一樣，有一種身臨其境的感覺(jué)，可以全方位觀(guān)察完整的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。

（2）交互性。在VR實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生利用觸控筆可以操 作虛擬實(shí)驗(yàn)器材并且得到反饋，感覺(jué)就像在實(shí)驗(yàn)室中一 樣。

（3）想象性。VR 技術(shù)為學(xué)生認(rèn)識(shí)世界提供了一種 全新的方法和手段，能夠幫助學(xué)生思考和想象現(xiàn)實(shí)世界 中不存在的事物，提高感性和理性認(rèn)識(shí)，從而深化概念 以及引發(fā)新的聯(lián)想。

總之，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以創(chuàng)設(shè)各種擬真的學(xué)習(xí)環(huán) 境，為學(xué)習(xí)者提供豐富的感官刺激和自然的交互方式， 從而帶來(lái)一種沉浸式的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，幫助學(xué)生更加全面、 直觀(guān)、深刻地理解物理現(xiàn)象及其原理。我們應(yīng)該積極探 索適合VR技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，并充分評(píng)價(jià)其 教學(xué)效果，從而更好地指導(dǎo)實(shí)際應(yīng)用，充分發(fā)揮這一技 術(shù)的價(jià)值與優(yōu)勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]丁云吉. VR技術(shù)在初中物理教學(xué)中的運(yùn)用[J]. 新課程導(dǎo)學(xué)， 2020， 000（002）：P.66-66.

[2]潘碧云. 淺析VR技術(shù)在初中物理情境教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 中學(xué)理科園地， 2018， 014（004）：33-35.