中圖分類號(hào)：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隨著時(shí)代的進(jìn)步和發(fā)展，教育信息化成為教育領(lǐng)域的重要發(fā)展趨勢(shì).虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)作為一種現(xiàn)代技術(shù)，與教育領(lǐng)域結(jié)合能夠?qū)崿F(xiàn)教育質(zhì)量的再提升，能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)代化先進(jìn)技術(shù)的新融合，對(duì)學(xué)生的綜合能力發(fā)展有著積極的影響1．立足虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，能夠帶給學(xué)生真實(shí)情感的體驗(yàn)，讓學(xué)生在情境中完成任務(wù)，助力學(xué)生學(xué)科思維體系的構(gòu)建，培養(yǎng)學(xué)生的探索精神.測(cè)量滑動(dòng)摩擦力是初中物理知識(shí)的重要組成部分，文章結(jié)合該內(nèi)容的學(xué)習(xí)，探索虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)路徑，為初中物理教學(xué)的開(kāi)展提供新的教學(xué)模式.

1“測(cè)量滑動(dòng)摩擦力”傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)形式

1. 1 實(shí)驗(yàn)概述

阻力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響、探究二力平衡的條件、測(cè)量滑動(dòng)摩擦力、探究影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素等都屬于“運(yùn)動(dòng)與力”章節(jié)中的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，其中測(cè)量滑動(dòng)摩擦力實(shí)驗(yàn)為該章節(jié)重要實(shí)驗(yàn)之一.該實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生探索影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的物理探究能力起到積極作用，將虛擬仿真實(shí)驗(yàn)引入其中能夠取得更為顯著的實(shí)驗(yàn)效果[2].

滑動(dòng)摩擦力產(chǎn)生于接觸的兩物體之間，當(dāng)接觸的兩物體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩物體之間會(huì)產(chǎn)生一種阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力，這種力被稱為滑動(dòng)摩擦力，也就是我們生活中經(jīng)常說(shuō)的摩擦力.滑動(dòng)摩擦力與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反，與物體之間的壓力和接觸面的粗糙程度有關(guān).

1.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

按照初中物理傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)形式，測(cè)量滑動(dòng)摩擦力實(shí)驗(yàn)一般依托實(shí)物展開(kāi)，教師通過(guò)拉動(dòng)小木塊讓學(xué)生感受物體和桌面所產(chǎn)生的滑動(dòng)摩擦力，并使用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量拉力的大小，所測(cè)拉力大小就是滑動(dòng)摩擦力的大小[3].之后，教師通過(guò)調(diào)整木塊數(shù)量，改變接觸面粗糙程度，引導(dǎo)學(xué)生研究影響滑動(dòng)摩擦力的因素.

2 以“測(cè)量滑動(dòng)摩擦力”為例探索虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)

2.1 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)流程設(shè)計(jì)

第一，需求分析.虛擬仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)之前進(jìn)行需求分析，了解虛擬實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及學(xué)生需求，在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)虛擬實(shí)驗(yàn).

第二，總體規(guī)劃.制定完整虛擬仿真實(shí)驗(yàn)方案，包括虛擬實(shí)驗(yàn)的整體要求、各個(gè)環(huán)節(jié)的系統(tǒng)規(guī)劃、三維立體模型的構(gòu)建等.

第三，交互設(shè)計(jì).交互設(shè)計(jì)是虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的重要設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，包括實(shí)驗(yàn)觸發(fā)開(kāi)始、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容交互、實(shí)驗(yàn)觸發(fā)結(jié)束等.

第四，場(chǎng)景渲染.通過(guò)場(chǎng)景渲染讓虛擬場(chǎng)景更具真實(shí)感，讓學(xué)生如入真實(shí)之境，帶給學(xué)生真實(shí)感與沉浸感.

第五，測(cè)試與發(fā)布.虛擬仿真實(shí)驗(yàn)完成之后需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試，結(jié)合測(cè)試結(jié)果進(jìn)行調(diào)整與修改，為虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展奠定基礎(chǔ).

設(shè)計(jì)虛擬實(shí)驗(yàn)之后，還要對(duì)不同環(huán)節(jié)進(jìn)行檢測(cè)，確保每個(gè)環(huán)節(jié)能夠順利開(kāi)展，滿足教學(xué)要求，最后對(duì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行發(fā)布（如圖1所示）.

2.2 以“測(cè)量滑動(dòng)摩擦力”為例探索虛擬仿真實(shí)驗(yàn)2.2.1 學(xué)情分析

滑動(dòng)摩擦力是八年級(jí)物理知識(shí)，測(cè)量滑動(dòng)摩擦力屬于該內(nèi)容的重要組成部分.教師可通過(guò)實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性，讓學(xué)生了解滑動(dòng)摩擦力的存在及意義，培養(yǎng)學(xué)生的變量控制意識(shí)，探索滑動(dòng)摩擦力的影響因素，提升學(xué)生物理核心素養(yǎng).在進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)之前，學(xué)生已初步學(xué)習(xí)了滑動(dòng)摩擦力的測(cè)量，但是對(duì)滑動(dòng)摩擦力的影響因素尚未形成意識(shí)，教師需要建立一定情境引導(dǎo)學(xué)生猜測(cè)滑動(dòng)摩擦力的影響因素[4].

2.2.2 課程目標(biāo)

結(jié)合新課標(biāo)對(duì)初中物理教學(xué)的要求，培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)極為關(guān)鍵，測(cè)量滑動(dòng)摩擦力實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)主要包括以下內(nèi)容（如表1所示）.

2.3 仿真實(shí)驗(yàn)

首先，教師將學(xué)生分成不同小組，以小組為單位完成虛擬仿真實(shí)驗(yàn)及學(xué)習(xí)任務(wù).教師通過(guò)VR虛擬仿真實(shí)驗(yàn)給學(xué)生展示實(shí)驗(yàn)過(guò)程并提出問(wèn)題：影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素包括哪些？讓學(xué)生帶著問(wèn)題逐步走入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，通過(guò)提出問(wèn)題激發(fā)學(xué)生的探索欲望，鼓勵(lì)學(xué)生大膽猜想，幫助學(xué)生構(gòu)建場(chǎng)景并驗(yàn)證猜想.此環(huán)節(jié)需要教師做好實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，通過(guò)自己的分析與研究得出相應(yīng)結(jié)論.

其次，學(xué)生通過(guò)VR實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)人VR實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，教師在了解實(shí)驗(yàn)要求之后輔助學(xué)生完成實(shí)驗(yàn).在此過(guò)程中，教師需鼓勵(lì)學(xué)生大膽動(dòng)手操作，通過(guò)參數(shù)的改變開(kāi)展多次實(shí)驗(yàn)并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)合所開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行小組討論交流，得出結(jié)果.在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師要注重啟動(dòng)交互觸發(fā)，讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)互動(dòng)改變不同“地面”材質(zhì)，如冰面能夠讓學(xué)生直觀感受光滑，雪地相比冰面摩擦力增大，玻璃紙面會(huì)讓學(xué)生感受到光滑，但相比冰面、雪地其摩擦力更大.土地、石板、塑膠跑道等不同地面都有相應(yīng)摩擦系數(shù)，結(jié)合運(yùn)動(dòng)物體質(zhì)量的增加或減少，引導(dǎo)學(xué)生觀察物體滑行距離的變化.例如，物體在不同地面條件下以勻速形式滑動(dòng)，物體初速度均為 10m/s ，借助滑動(dòng)摩擦力公式計(jì)算滑動(dòng)摩擦力.一個(gè)金屬材質(zhì)立方塊的重量為 50N ，在摩擦系數(shù)為0.8的塑膠跑道上滑行距離約為 0.625m ，在摩擦系數(shù)為0.5的土地上滑行距離約為 1m ，在摩擦系數(shù)為0.4的石板上滑行距離約為 1.25m ，在摩擦系數(shù)為0.25的玻璃板上滑行距離約為 2m ，在摩擦系數(shù)為0.08的雪地上滑行距離約為 6.25m ，在摩擦系數(shù)為0.025的冰面上滑行距離約為 20m .為了讓學(xué)生真切感受滑動(dòng)摩擦力的影響因素，教師可以設(shè)計(jì)僅在石板滑行，學(xué)生在參與虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中調(diào)整物體質(zhì)量，通過(guò)質(zhì)量的變化觀察物體的滑行距離，通過(guò)參數(shù)的變化引導(dǎo)學(xué)生控制變量并驗(yàn)證猜想.

接著，學(xué)生完成VR虛擬仿真實(shí)驗(yàn)之后，教師指導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)收集整理的數(shù)據(jù)，要求學(xué)生在討論過(guò)程中積極提出自己的想法和意見(jiàn)，以報(bào)告形式展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果.教師可以使用課件進(jìn)行手寫板展示，邀請(qǐng)學(xué)生走上講臺(tái)講述小組的研究成果，點(diǎn)評(píng)總結(jié)學(xué)生的表現(xiàn)，引導(dǎo)學(xué)生反思自己在小組實(shí)驗(yàn)中的優(yōu)劣勢(shì)并進(jìn)行改進(jìn)，啟發(fā)學(xué)生主動(dòng)思考，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成善于總結(jié)的好習(xí)慣，幫助學(xué)生尋找自我優(yōu)化路徑.

最后，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的完成并不是教學(xué)的結(jié)束，教師還需要在學(xué)生參與虛擬仿真實(shí)驗(yàn)活動(dòng)基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生暢談參與虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的感想，啟發(fā)學(xué)生思考“生活中哪些手段可以增加滑動(dòng)摩擦力”，啟迪學(xué)生通過(guò)多種工具查找相關(guān)資料，以此提升信息素養(yǎng)，培養(yǎng)其善于觀察生活、思考問(wèn)題解決路徑的好習(xí)慣.

3 結(jié)束語(yǔ)

時(shí)代的進(jìn)步和發(fā)展改變了傳統(tǒng)教學(xué)模式，信息技術(shù)成為課堂教學(xué)的得力助手，在提高教學(xué)質(zhì)量方面發(fā)揮著重要作用.教師需要在了解學(xué)生實(shí)際情況基礎(chǔ)上探索虛擬仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)路徑，為學(xué)生呈現(xiàn)情景化教學(xué)場(chǎng)景，將學(xué)生帶入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中獲得知識(shí)，培養(yǎng)物理核心素養(yǎng).

參考文獻(xiàn)：

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[責(zé)任編輯：李 璟]