虚拟实验辅助物理教学

虚拟实验辅助物理教学

赵宇

黑龙江省桦川县新城镇中学 

物理是自然科学，初中物理以实验为基础。实验教学在初中两年课程中占有举足轻重的位置。传统的初中实验教学分为教师演示实验和学生分组实验两种。然而，在实际教学中，这两种方案都存在一定弊端。采用虚拟实验辅助教学，不仅可以提升实验的准确性，还能满足“双减”背景下的高效课堂安排和多样化作业要求。同时，利用虚拟实验软件中的的DIY操作功能，可以提高学生学习物理的兴趣，锻炼学生们的探究思维，培养他们的实践动手能力、分析能力，更重要的是可以形成他们严谨的、实事求是的世界观。

一、初中物理学科特点

从生活走向物理，从物理走向社会，人教版教材的编排，在知识结构上浅入深出地帮助学生学习知识，将知识应用到实际问题中，如为什么下雪不冷化雪冷？彩虹是如何形成的？在结构上初中物理注重实验教学，每章都有实验课程的安排，几乎每节课都有演示实验要求，充分培养学生对实验现象的观察能力、实验操作过程中的动手协作能力、实验探究能力和科学素养。

二、初中阶段学生特点

1、变无意注意为有意注意：初二、初三学生的注意力受直接兴趣的影响，因此在物理实验教学中，教师要充分利用实验过程中的声现象、新奇的变化等吸引学生的无意注意，增强学生对枯燥实验知识的兴趣，经过1~2年的锻炼使学生的无意注意逐渐转化为有意注意。

2、感知能力发展关键时期：在指导学生进行实验操作的同时，应该更多地进行全过程实验示范教学，培养学生观察现象的能力和对实验结果的分析能力。

3、“经验型”抽象思维：初中学生需要借助已有的经验来认识问题、分析影响因素最后提出解决问题方案。

因此，教师在实验教学过程中，要充分利用虚拟实验的现象明显、操作过程清晰、整体实验耗时少等优点，辅助学生理解物理原理和规范实验操作。

三、物理实验教学现状

演示实验教学中实验仪器的体积是有限的，教师的具体操作和实验现象后排的学生很难观察清楚。在学生分组进行实验教学中，每周仅有三课时物理课，学生相对较少有机会全程分组实验进行自主学习和探究，只是机械地练习实验仪器的操作与运用而已。现阶段的教学实况是教师和学生急于做实验，但实验课节少、时间紧。复杂实验如：比较不同物质吸热情况。长周期的试验如：观察水沸腾现象等在教学时给教师带来不小压力。而在中考应试中实验所占分值较大，也倒逼部分老师把“实验操作”变成了“实验讲解”，将时间花费在告诉学生什么是“考点”。

四、虚拟实验功能特点

1、通过对实验环境的模拟，让新接触实验的学生对实验建立最直观的认识，知道实验的总体环境和所用仪器的种类。虚拟仪器关键部位可拆卸，对仪器量程及内部结构可进行拆分和调整，强化了熟悉仪器功能及使用方法的训练。同时不需担心使用酒精灯实验的危险和电学实验操作错误对仪器的损坏。

2、虚拟实验软件对人教版初中物理实验进行了模块化划分，如:光学、电学等。学生可以根据实验猜想，自主对所提供的实验仪器进行选择和组合。自由设计实验方案，采用多种方案完成达到相同的实验目标。通过记录实验进行对比，培养学生对不同实验方法的优劣比较能力、减小误差的设计思考能力和实验结果的判断能力。

3、学生在阅读过实验材料基础上，要结合实际仪器，认真思考才能正确完成整个实验操作，如在电学实验中滑动变阻器是否正确连接、量程选择等。当学生操作错误时会出现小灯泡烧坏、电表损坏、电流不通等现象，并将结构及时反馈给学生，克服了实际实验操作中走过场的现象，真正让学生掌握实验细节。

4、可随机产生实验中待测物理量，以适应不同学生同时进行实验和同一学生不同的操作。

5、虚拟实验APP具有多媒体实验视频解说及操作指引使用便捷。

五、虚拟实验的重要意义

虚拟实验让教师授课变得简单。物理实验课的效果如何跟老师能不能持续地抓住学生的注意力关系很大。教师将数字化教学方式带入实验课堂，使实验课堂井然有序、生动有趣，学生在实验中注意力集中、专注度高。同时虚拟实验可以不断重复，每一个变化的实验瞬间学生都能看得一清二楚，每一名学生都能用眼睛看、用耳朵听、动手操作，并能以互动的方式进行思考与探究。同学们课下也可以自由进行物理虚拟实验，提出自己的想法和方案，用虚拟实验软件验证自己的实验目的，在探究和实验中获得知识、习得方法、提升能力。

同学们可以通过观看和操作实验使知识有直观的感受，通过自己动手搭建改装实验，能够帮助他们全面了解操作原理、清楚详细的流程步骤，理解物理的道理。

在初中物理实验课堂中引入虚拟实验，除了可以引导学生更好的掌握实验结论外，更重要的一点是可以让乡镇学生接触到科技前沿的技术，开阔学生们的视野，同时也让他们相信自己的未来存在着很多的可能性。