虚拟现实技术辅助农村初中物理实验教学浅谈

虚拟现实技术辅助农村初中物理实验教学浅谈

刘远峰

广州市白云区江村中学 510450

摘要：随着现代科技的不断发展，虚拟现实技术得到了较快的提高，并在很多行业中得到了应用，农村初中的实验教学一般，学生动手能力较弱，将其用于农村初中物理实验教学中可以起到很好的作用，不仅可以辅助实验，提升教学效果，还有利于培养学生的创造力。本文简单阐释了虚拟现实技术辅助农村初中物理实验教学中的重要性，并提出了一些建议性教学策略，以期为教学工作者提供帮助。

关键词：虚拟现实技术；辅助；实验教学；浅谈

物理是初中阶段的一门重要课程，实验是其中非常重要的教学内容^[1]。通过实验教学可以更加直观、形象地向学生展示物理现象，对于加深学生对知识的记忆与理解以及提升学生在学习中的积极性有着非常显著的促进作用。然而，经过实际调查发现，我国农村初中物理实验教学中存在一些问题。一方面，受经济条件所限，实验设备、器材等不达标；另一方面，很多教师受传统教学理念的影响比较严重，未能给予实验教学充足的重视。将虚拟现实技术应用到辅助初中物理实验教学中可以很好地改变上述现状，教师可以从知识演示、探究分析以及实践操作三个方面开展教学，最大限度发挥出虚拟现实技术的作用，以实现课堂教学质量的新发展与突破。

一、虚拟现实技术辅助农村初中物理实验教学的重要性

首先，有利于节省实验成本。农村初中可以通过虚拟现实技术开展物理实验可以减少实验器材的使用次数，避免实验设备的消耗以及损害，为学校节省更多的物理实验成本^[2]；其次，有利于实验的再现，提升教学效果。传统实验中对于设备器材的使用、清洗以及保养会耗费一定的人力，这一点通过虚拟现实技术可以很好地避免，同时还可以实现对学生实验过程以及结果的自动化数据再处理、再呈现，促进教学效果得到更好的提升；另外，有利于培养学生创造力。农村初中学生由于接触知识面较狭窄，且动手能力较弱，在传统实验中往往会因为操作不当而造成器材的损坏，因此会变得畏首畏尾，而虚拟现实技术可以让学生自由选择参数来调整实验过程，这对于满足学生的心理需求以及培养学生的创造性思维与能力有着显著的促进作用。

二、虚拟现实技术在辅助农村初中物理实验教学中的有效应用对策

（一）利用虚拟现实技术再现实验演示

演示型实验是初中物理教学课堂上经常出现的实验形式，其对于吸引学生在课堂上的注意力以及激发学生的学习兴趣有着非常显著的促进作用^[3]。演示型实验在很大程度上受到实验设备以及环境的影响，农村初中的上述条件不佳，这势必会影响到实验的结果。利用虚拟现实技术可以很好地避免实验室环境的影响，可以有效提升实验的科学性以及时效性，再现正确的实验情况。

例如，在开展光的反射实验过程中，为了帮助学生理解光的反射定律以及原理性知识，教师先通过实验演示的方式开展教学。然而，在实验环境的影响之下，光的反射会受到多种因素的影响，实验室中光的反射条件会影响到学生的学习体验。而现在，教师可以利用虚拟现实技术弥补实验环境条件的限制。首先，教师需要在实验正式开始之前向学生介绍有关光的基本概念，让学生从概念性相关知识上对光的反射产生初步的了解，从而进行实验，然后再利用虚拟现实技术对光的反射现象进行模拟，在充分激发学生实验积极性的前提下引导其进行自主性探究，让学生在亲手演示的过程中对实验结果进行总结与归纳，得出光的反射原理以及规律，最后由老师进行总结与点评。这种实验方式可以让学生对实验过程产生多种角度的观察，提升学生对基础性原理知识的理解。

（二）利用虚拟现实技术进行实验探究

物理是一门非常有趣的学科，其所包含的知识内容可以对很多自然界现象进行解释，满足学生的内心需求^[4]。为了提升学生在物理学习中的体验感，教师需要注重学生在学习中的主体性地位，需要将更多的课堂时间留给学生，让学生依靠自己的力量逐步完成课堂学习目标，这是教学体制改革下新课程标准中的要求，也是提升学生物理综合素养的必经之路。

在实验教学中，教师可以借助虚拟现实技术来引导学生对实验过程进行探究。例如，在教学“凸透镜成像”课程内容的时候，单纯的口述式教学以及黑板板书难以达到良好的教学效果，而传统的实验教学在结果呈现方面存在一定的欠缺，难以让学生形成直观的体验。对此，教师可以采取虚拟现实技术对学生开展实验教学：首先，可以让学生进行实验，让学生了解物体成像的特点，教师可以借此对学生提出问题，引发学生的主动思考。然后，教师可以引导学生发散自己的思维并设计出详细的实验过程及步骤，通过在电脑前拖动鼠标来完成虚拟实验，学生可以通过任意调整实验物体与凸透镜之间的距离，并将不同实验环境下产生的结果进行记录、分析、归纳，最终总结出凸透镜成像的规律。

图1 凸透镜成像

（三）利用虚拟现实技术辅助开展实验操作

物理本身就是一门实践操作性较强的学科，培养学生的操作应用能力也是新课程标准中的重点要求，传统的实验教学中往往比较注重利用实验辅助学生理解所学知识，对于学生操作能力培养方面的重视程度有所欠缺

^[5]。对此，教师可以引用虚拟现实技术辅助实验教学，让学生依靠所学知识对实验的过程以及流程进行设计，让学生在操作中发现问题并解决问题，以达到实践与理论相结合的教学目的。

例如，在教学“电路的短路”内容时，教师可以根据所涉及到的知识内容，将其实验分成不同的任务，让学生提前了解什么是短路，让其在实际操作中认识造成短路的因素有哪些以及短路之后会发生什么现象。学生们可以用鼠标将所需要的元件拖到相应的位置，组成自己想要设计的电路，然后闭合开关来观察最终的电路运转结果……通过一次次的尝试，学生们对于电路短路的知识理解会更加深刻，其自身逐渐会了解到短路对于电器造成的危害，进而不断提升自身的生活性经验。

（四）利用虚拟现实技术对农村初中学生进行思维开发

在农村初中，学生的主动学习能力、动手能力和思考能力较差，为了使学生在实验教学中掌握对应的知识点，老师会先设计好实验方案，学生按方案统一完成实验，从而得到对应的结果，把探究实验变成了验证实验。在整个实验过程中，学生的主动性没有得到发挥，思维没有得到拓展^[6]。所以教师可以利用虚拟现实技术对实验进行设计，学生自行通过平板或电脑对实验进行各种探究，通过主动的思考和操作得出实验的探究方法和总结，再进行实验得出结论，由此使农村初中学生提高了思维能力。

例如，在做“电路的串联”实验时，可以通过虚拟现实技术让学生自行进行实验探究，完成不能在实操中的情况（短路情况、连线时的开关闭合、电池正负极的连接），并自我探究各种情况的产生原因和结果，学生思维能力得到提高。再进行实操时就能提高动手能力和分析能力，并做好的掌握知识点。

三 结束语：

综上所述：时代在进步，社会在不断发展，农村初中物理实验教学亦不能停滞不前。身为农村初中物理教学工作者应当紧跟时代发展的潮流，积极发挥虚拟现实技术辅助物理实验教学中的特点与优势，为学生带来更好的学习体验，促进学生物理综合能力以及课堂教学质量得到进一步的提升。

【参考文献】

[1] 吴长城. 虚拟现实技术在初中物理实验教学中的应用——以《探究凸透镜成像规律》为例[J]. 学苑教育， 2019(13):73-73.

[2] 吴元军. 初中物理实验教学与信息技术融合初探[J]. 课程教育研究， 2019(30)：47.

[3] 郑明祥. “虚实”融合初中物理实验教学模式的探究与实践[J]. 少男少女， 2019, 003(036):52-53.

[4]丁志远. 初中物理实验教学中常见问题和对策[J]. 天津教育， 2019, 000(006):72-73.

[5] 韩珊珊. 浅析信息技术环境下的初中物理实验教学[J]. 天天爱科学（教育前沿）, 2019, No.123(10):53-53.

[6] 周小江. 农村初中物理实验教学现状分析及应对策略[J]. 都市家教(下半月), 2014, 000(006):27-27.