仿真实验在初中物理实验教学的应用与作用

仿真实验在初中物理实验教学的应用与作用

许晓玲,李菊花

甘肃省民勤县第六中学

摘要：虚拟仿真实验具有直观，快捷，易学等优点。在初中物理实验教学中可以代替实际实验，作为一个全开放性和综合性的虚拟平台，不仅可以帮助教师提供相关实验的实时数据。让学生更加方便的进行计算和分析，另一方面还可以更加深入直观的了解讲解对象。因此，本文从虚拟仿真实验的作用和运用策略除法，帮助初中物理教师探讨怎样在初中物理实验教学中运用虚拟仿真实验技术。

关键词：仿真实验；初中物理；实验教学

前言：虚拟仿真实验教学法主要依靠的是仿真技术和虚拟仪表等技术，通过对物理仪器的虚拟仿真进行构建，帮助学生和教师实现他们对虚拟仪器的操作。运用虚拟仿真实验技术，可以帮助教师创新他们的教学思路，转变他们的教学观念。还有利于帮助学生激发他们的学习兴趣和创新能力，提高教师的教学效果。

一.在初中物理教学中使用仿真实验的意义

（一）可以弥补传统实验中器材不足的现象

在物理教学中，实验是他们的灵魂。但是传统的物理教学中，由于现实条件和教学理念的落后，导致初中物理教师更加注重口头的知识讲解，并不重视实验操作。或者是只在初中物理教学中做一些简单的实验，导致实验的数据严重不足。在新课改之后，物理实验发生了很大的变化，很多旧的实验仪器已经被学校淘汰，虽然大部分的学校已经增添了很多新型的物理实验器材，但是并没有办法对目前的初中物理实验教学现实需要进行满足。截至目前，大部分的学校都已经安装了仿真物理实验室软件，其中也包括初中物理教学中的所有实验。也正是因为，原本因为实验器材不足或其他原因无法进行的实验，现在也可以通过仿真实验来完成。完美的解决了在初中物理实验课上，因仪器和场地不足等原因，无法进行实验的教学问题。

（二）仿真实验本身具有传统实验无法比较的优越性

所谓的仿真实验，就是根据原本的实验相似原理，通过软件提供的虚拟实验设备来对实验进行搭建[1]。在这样的情况下，就可以实现一些在传统实验教学中，因自然条件限制而无法完成的实验。例如在真空状态下的物体自由落体运动实验，在这个实验中不仅可以随时对实验进程和节奏进行控制，还可以让实验的结果更加理想。更加清晰的表现出实验现象。除此之外，还可以完全避免因学生不规范的操作，而在初中物理实验中产生的危险性。同时还可以避免在实验过程中对实验仪器的损耗和损坏。

（三）将实验的可见度提升

大部分的物理实验是需要在真实环境中的实验台上完成的，只有近距离的进行观看，才能对整个实验过程和现象进行观察[2]。因此坐在教室后排的学生并没有办法对整个实验现象和过程进行清晰完整的观看。但是如果初中物理教师可以利用仿真类实验教学资源进行实验演示。就可以通过投影电子白板或者其他的一些方式，将整个实验过程和现象展示给班级中的所有学生。从而将实验的可见度提高，对实验的教学效果进行显著的增强。

二.仿真实验的优势和特征

（一）对实验教学的内容和空间进行拓展

将仿真实验运用在物理教学的过程中，可以从内容和空间两个方面对实验教学的效果进行提高。一方面，仿真实验技术可以帮助教师完成一些实际操作比较困难的实验，还可以解决学校缺少实验室或者是物理实验仪器的问题。另一方面，传统的物理教学只是局限在一维的物理空间，但是虚拟仿真技术可以帮助物理教师将物理教学拓展为物理空间和虚拟空间融合的二维空间[3]。物理教师并不需要对实验设备进行移动，就可以更加灵活的组织实验教学。这种虚实结合的物理学习方法，可以帮助学生更好的进行探究和学习物理知识。通过运用虚拟仿真技术，可以帮助物理教师创设仿真情形，让学生身临其境，给他们带来更加直观的视觉冲击。在物理实验教学中使用仿真技术，可以在探究和体验中帮助学生建立最基本的物理概念，对实验内容进行更加扎实的掌握进行深化探究，为之后进行的真实物理实验积累宝贵的经验。在情种中学生可以发现问题并提炼问题，对问题的答案和可能性做出假设，然后小组之间进行探究。而那些在物理课程中可以开展的实验内容，通过仿真虚拟技术，可以帮助教师提高整个实验的趣味性，降低错误率，提高教师的教学效果。在物理实验教学中使用虚拟仿真实验技术，可以让学生更加大胆的进行尝试，对生活中难以实现的一些情景进行体验，将真理和错误之间的差别和联系，准确的找出来对实验原理和内容进行更好的掌握。通过这种实验教学可以帮助学生更好的激发他们的物理学习积极性，同时因为虚拟仿真技术的趣味性更高，可以帮助教师有效的提高实验教学的质量和效率。除此之外，在使用虚拟技术进行物理实验教学的过程中，学生不会因为看不到实验现象和过程而分散自己的注意力。最后学生在实验过程中遇到的难题，也可以通过虚拟仿真技术得到解决，通过平台上的指引和提示，学生就可以获得他们想要的答案，这种方法也给物理教师提供了很大的便利。

三.仿真实验在初中物理实验中对运用

（一）在设计型实验中对仿真实验的运用

想要帮助学生提高他们自主解决问题的能力，就可以通过设计型实验来进行培养。每个学生在实验的过程中所分配到的实验任务是不同的，因此就需要初中学生根据自己所需要解决的问题，去在众多的实验仪器中进行选择，然后根据自己的任务设计出更加符合的实验，构建实验模型

[4]。在这其中最需要注意的一点就是在初中物理实验的过程中，学生需要将自己的问题通过实验现象来解决。传统的实验方法，在面对不同的实验需求时，并不能进行全面的完成，但是如果应用仿真实验，不仅可以对上述所有要求进行满足，还可以在仿真实验室中，让学生通过实际操作对实验现象进行更好的理解，同时还可以对实验设计的合理性进行检验。最关键的一点就是在仿真实验室中并不会出现损坏仪器的问题。例如在初中物理实验教学课中，有关牛顿第一定律的实验。在这一实验中摩擦力是关键，因此摩擦力的大小直接影响着实验现象。在传统的实验方法中无法控制摩擦力的大小参数设置，但是如果利用仿真实验就不会存在这样的问题。并且还能让学生真实的体会，在不同摩擦力的情况下所呈现出来的真实实验现象。

（二）在探究型实验中运用仿真实验的策略

实验现象对于探究型实验来说是十分重要的，因为这一类的实验主要是在观察实验现象中帮助学生发现问题，并对实验的本质进行认识，但是在传统的真实实验教学中，由于受到外界因素影响，就导致很多食物的现象，并没有办法通过真实的物理实验进行表达，但是通过应用仿真时间就可以将这一问题解决。在初中物理教学中，电学是十分重要的内容，也是难点内容。很多的电学知识都需要通过实验来进行教学，但是因为安全问题和实验条件等方面的关系。导致并没有办法通过真实实验来完成电学实验，这就导致学生没有办法更加清晰的认识电学实验，因此在遇到真实情景问题时，学生不知道应该怎样解决。在这样的情况中，初中物理教师就可以通过仿真实验来实现物理实验现象的教学，帮助学生更好的理解电学知识。

例如，在发生电源短路后，怎样开启保护措施？通过仿真实验，学生可以对实验现象进行观察，然后提出相应的保护措施，假如在一个最简单的闭合电路上串联一个保险丝。然后将开关闭合，对实验现象进行观察。我们在实验中可以发现，在开关合上之后就可以听到啪的一声，保险丝已经被烧断，电流表示的数也是0。通过这一现象，我们可以得到结论，让学生在仿真实验室中对电源短路后怎样进行保护措施进行认识和掌握，也就是说通过串联保险丝就可以防止电源短路带来的危险。

结束语：总而言之，随着不断发展的仿真实验技术，在初中物理教学实验课中运用虚拟仿真软件是可以帮助教师提高教学效果的重要手段。通过虚拟软件就可以帮助初中物理教师搭建他们所需要的虚拟教学仪器，可以帮助学生更好的理解抽象理论，提高初中物理教师的教学效果。将实验手段不足和缺乏教学设备的问题进行弥补，有利于提高学生的创新能力，为他们之后的学习和生活打下坚实的基础。

参考文献：

[1]钱宝冬.用虚拟实验促进初中物理实验教学[J].教育现代化,2016,(29):325+327.

[2]张士荣.虚拟现实技术在初中物理实验教学中的应用[J].中国教育技术装备,2016,(03):148-149.

[3]张俊年.运用虚拟实验,提高初中物理实验教学效率[J].学周刊,2016,(01):125.

[4]张秀敏.仿真实验室在初中物理虚拟实验中的应用[J].中国教育技术装备,2015,(11):158-159.

注明：本文系甘肃省教育科学“十三五”规划课题《初中仿真实验与传统实验优化组合的研究与策略》论文，立项号:GS[2020]GHB3721