基于NB物理实验平台的仿真实验开发——以电学实验为例

基于 NB物理实验平台的仿真实验开发——以电学实验为例

潘黎华

浙江省瑞安市第十中学 325200

摘要：随着科学技术的发展，物理实验也衍生出了结合信息技术的仿真实验，并在不断的发展。NB物理实验平台是一个着力于仿真实验教学资源开发的平台，为教师在仿真实验这个领域提供了一个好的选择。本文结合高中物理电学实验呈现了根据课堂需求再开发NB物理实验平台的实例。

关键词：仿真实验；NB物理实验平台；电学实验

物理实验作为培养学生物理核心素养的一个重要环节，教师在教学过程当中肯定会尽可能地创设条件进行实验。但物理实验种类繁多，有些实验是真实情境下比较难以实现的，并且随着信息技术水平的发展，这就使得物理仿真实验应运而生。因此对于老师而言，提高物理教学水平，发展学生物理学科核心素养，离不开信息技术与物理学习的融合。

一、仿真实验的优势

1.实验仪器的模拟化

随着科技的进步，物理教学资料也在不断更新，有时会出现一些高端的科技产物。在这些情况下，教师只能空讲，而仿真实验恰恰弥补了这些物理实验中仪器上的不足。教师可以利用仿真实验将多种实验方案进行对比，也能在介绍实验仪器时将内部的构造呈现出来。学生通过这样的过程也能加强对相应内容的理解。

2.抽象实验可观测化

除了仪器上可能遇到的问题，有些实验过程蕴含一些抽象的概念；有些实验现象难以观测。对于真实实验难以展示出来的情况，学生需要有较强的抽象思维能力才能顺利接受教学内容。在这种情况下，教师若利用仿真实验将这些抽象的部分再进行模拟化，将微小变化放大化，大部分学生就更易于接受。

3.学习方式多样化

在物理实验课中，有时一节课的时间是远远不够。在这种情况下，教师可以在学生进行实验之前先上一节原理分析课，在真实实验的基础之上结合仿真实验将难点突破掉。学生对实验也能有比较透彻的认识，不仅可以提升问题分析的能力，也可以提高实验操作课的效率。不仅如此，仿真实验也可验证一些习题的结论，不仅提高了学生的学习效率，还丰富了学生的学习方式。

二、NB物理实验平台的介绍

1.拥有丰富的仿真实验资源

NB物理实验平台是NB虚拟实验室的一个部分，是由北京乐步教育科技有限公司研发的，其还拥有化学、生物与小学科学部分。每个部分均已提供大量的不断更新改进的精品资源，教师可直接使用。高中部分的物理实验共有6个部分，其中电与磁实验56项，力学实验76项，光学实验14项，热学实验5项，近代物理实验18项，力与运动46项，共计215项（去掉重复的）。这其中不仅有flash实验还有3D实验，画面均非常真实清晰。

2.可以任意迁移

该平台具有较强的可迁移性，不仅支持电脑客户端，还能在网页端与平板手机等移动设备上使用。这样我们可以随时对仿真实验进行改进，不受设备的限制。

三、NB物理实验平台的再开发

在高中物理学生实验中，力学实验8个，电磁学实验7个，光学实验2个。在电磁学实验中，有4个电学实验，均为关于电阻的测量问题，而仪器的选择、电路的设计与连接是完成实验的关键。其中，仪器的选择部分主要是针对电表与滑动变阻器的选择；电路的设计主要是对内接法与外接法、限流法与分压法的选择。在平台提供的现有实验中，并没有专门针对这两部分重难点的专门资源，因此为了帮助学生突破这些难点，教师可以自己再开发，搭建需要的实验电路。

1.电学实验的基本使用。限流法与分压法的区别主要在于滑动变阻器的接入方式不同。教师可以搭建对比电路。使用者在搭建电路时仍要注意电路的基本构造，需要选好开关，连好各电子元件。而且，若使用者在其中出现了操作不当的情况，也会被及时提醒。各个电子元件的规格也能随意设置以满足实验需求。

开关闭合后，各个电表的示数在旁边直接呈现，滑动变阻器的滑动部分也能显示。教师进行在线实验，对滑动变阻器的划片移动的时候，学生能看到电表示数的变化，知道了两种连线方式对数据测量带来的影响。此外，教师还能对局部任意放大来有针对性地对电路的某一部分进行详细说明，教师可以在分析分压法这一比较复杂电路的时候对滑动变阻器的接入方式细致地讲解。

2.电学实验实例分析。在测《电源的电动势和内阻》这一实验中，学生对于非理想电表情况下，电流表和电压表的连接方式往往采用死记硬背的方式，因为教师在讲解这一原理时多数只是口头讲述，并没有将不同连接方式下得出的结果进行实验演示。教师若对一已知电源电动势与内阻的电源用两种方式的进行测量，对比测量结果与真实值间的差别，那就一目了然了。但在真实实验中，电源的电动势与内阻是会随着使用而发生差别的，就算都是使用新的电源，不同电源之间不能保证是完全相同的电动势与内阻，何况这个对比实验对精度的要求也比较大。

这种时候，我们就可以借助NB物理实验平台搭建对比电路，将两组电路中的参数均作如下设置：电压表内阻1000Ω，电流表内阻1Ω，电源的电动势3V，内阻0.5Ω。

接下来按照该实验的原理——通过滑动变阻器接入电路的电阻的改变测得多组电流表与电压表的数据，记录并绘制U-I图像，从图像中得出电源的电动势与内阻的大小来进行仿真实验。NB物理实验平台不仅是实验操作的平台，像数据的记录与图像的绘制这些数据处理部分均能在平台上直接完成，不需要手动处理数据或者打开其他的软件处理，这样不仅规避了人为处理数据时会出现的误差，还能简化线上操作的过程，将大大提高课堂的效率。

两次实验均完成后，两种方式的实验结果可以在一起呈现，学生当下就能判断两种方式的区别。这对比的结果对学生而言是形象而又直观的，再配合适当的教学方法，这个部分的内容会给学生留下深刻的印象。

四、结语

NB物理实验平台是一个非常有利于仿真实验的开展的平台，值得教师花时间去开发。当然，在实际教学中，教师要根据需要虚实结合，要通过精心的教学设计，让两种实验各放光彩，以达成更好的课堂效果。

参考文献：

[1]陈琳.“仿真物理实验”在物理实验教学中引用的思考[J].吉林教育,2016(06)

[2]王姣.仿真实验辅助高中物理实验教学实践探究[J].读写算,2018(30)