使用初中物理虛擬實(shí)驗(yàn)軟件的幾點(diǎn)體會(huì)

趙本君

自2011年年末我校參與省級(jí)實(shí)驗(yàn)課題《理化生虛擬實(shí)驗(yàn)軟件在農(nóng)村初中的應(yīng)用》實(shí)驗(yàn)小組以來，我在常規(guī)教學(xué)中適當(dāng)?shù)丶尤肓颂摂M實(shí)驗(yàn)來輔助真實(shí)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)，經(jīng)過三年的實(shí)驗(yàn)，有了一些心得，現(xiàn)分享如下：

實(shí)驗(yàn)是初中物理教學(xué)中最能發(fā)揮學(xué)生主動(dòng)性和培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣的教學(xué)方法。在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，往往有一部分學(xué)生由于動(dòng)手能力較差而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)進(jìn)度緩慢、實(shí)驗(yàn)效果不明顯、誤差較大等結(jié)果，從而失去了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意義。在虛擬實(shí)驗(yàn)輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，我總結(jié)了三種使用方法及優(yōu)點(diǎn)，還有軟件的一些不足之處，在此加以說明。

一、虛擬實(shí)驗(yàn)軟件輔助教學(xué)的三種模式

1.預(yù)習(xí)式的虛擬實(shí)驗(yàn)

在非數(shù)據(jù)測(cè)量的實(shí)驗(yàn)中，我們經(jīng)常需要通過實(shí)驗(yàn)過程來觀察物理過程和實(shí)驗(yàn)效果。在真實(shí)實(shí)驗(yàn)中，如果直接做實(shí)驗(yàn)，在沒有實(shí)驗(yàn)器材的預(yù)習(xí)過程中，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)器材沒有一定的認(rèn)識(shí)，導(dǎo)致預(yù)習(xí)達(dá)不到預(yù)期效果，課堂實(shí)驗(yàn)進(jìn)度緩慢，總結(jié)歸納不到位，實(shí)驗(yàn)失敗的幾率增加，導(dǎo)致失去了實(shí)驗(yàn)的意義，實(shí)驗(yàn)反倒成了部分學(xué)生的

負(fù)擔(dān)。

在課題實(shí)驗(yàn)過程中，我采用虛擬實(shí)驗(yàn)輔助預(yù)習(xí)，可以大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。比如，在觀察水的沸騰實(shí)驗(yàn)中，使用虛擬實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)的優(yōu)點(diǎn)如下：

（1）節(jié)約時(shí)間

教材上本實(shí)驗(yàn)由于圖上的裝置都已經(jīng)組裝好，學(xué)生就不可能對(duì)組裝實(shí)驗(yàn)器材的過程有感性的認(rèn)識(shí)，因而直接組裝實(shí)驗(yàn)器材就會(huì)有順序不清、距離不好把握的缺點(diǎn)，導(dǎo)致組裝器材浪費(fèi)了一定的時(shí)間。使用虛擬實(shí)驗(yàn)軟件，安裝操作過程簡(jiǎn)潔明了，用兩三分鐘就可以給學(xué)生一個(gè)非常直觀的印象，再進(jìn)行真實(shí)的實(shí)驗(yàn)器材組裝，往往可以省去三分鐘以上的時(shí)間，因此，使用虛擬實(shí)驗(yàn)軟件的第一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是能夠節(jié)約時(shí)間。

（2）直接體現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)

如果直接做實(shí)驗(yàn)，觀察水沸騰過程中的現(xiàn)象，測(cè)量時(shí)間、溫度和數(shù)據(jù)記錄同步進(jìn)行，多數(shù)學(xué)生感覺忙不過來，先觀察虛擬實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，學(xué)生就可以在頭腦中建立有序的觀察記錄過程，從而在真實(shí)實(shí)驗(yàn)中心里能夠有預(yù)見性，就會(huì)直接按照預(yù)定學(xué)習(xí)目標(biāo)去進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、

觀察和記錄。

（3）分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能夠直奔主題

物理學(xué)習(xí)往往要進(jìn)行仔細(xì)觀察和分析?？墒呛芏鄷r(shí)候，要觀察的現(xiàn)象稍縱即逝，沒等學(xué)生反應(yīng)過來，該過程的物理特征已經(jīng)消失，又沒有時(shí)間重復(fù)或者重復(fù)具有不合理性。比如，水沸騰前氣泡的變化，這個(gè)時(shí)間很短暫，學(xué)生還沒有觀察清楚，水就已經(jīng)沸騰了，這個(gè)過程中由于需要記錄時(shí)間和溫度，重復(fù)就不可取了。而使用虛擬實(shí)驗(yàn)軟件直接建立觀察目標(biāo)，在真實(shí)實(shí)驗(yàn)中學(xué)生就可以進(jìn)行直觀的對(duì)比。

2.驗(yàn)證式的虛擬實(shí)驗(yàn)

一般在數(shù)據(jù)測(cè)量的實(shí)驗(yàn)中，往往由于實(shí)驗(yàn)器材、學(xué)生的操作精度等客觀條件的影響，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差很大，而使用虛擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)來補(bǔ)償，可以彌補(bǔ)這一缺陷。

在測(cè)量鐵塊的密度實(shí)驗(yàn)中，測(cè)出的鐵的密度往往比實(shí)際的鐵的密度小一些，一般達(dá)到7.6 g/cm3左右，學(xué)生往往會(huì)誤以為是鐵塊不純導(dǎo)致的，其實(shí)這是由于測(cè)量質(zhì)量時(shí)天平精度、砝碼質(zhì)量不標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)量體積時(shí)細(xì)線占有體積、量筒精度以及讀數(shù)時(shí)的誤差綜合導(dǎo)致的差異，我們可以用虛擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，可以比較明確地解釋誤差產(chǎn)生的原因。

3.復(fù)習(xí)式的虛擬實(shí)驗(yàn)

每個(gè)實(shí)驗(yàn)的真正操作一般只有一次，在復(fù)習(xí)過程中涉及實(shí)驗(yàn)就只能憑學(xué)生的印象理解，最近做過的實(shí)驗(yàn)還好一點(diǎn)，時(shí)間久了的實(shí)驗(yàn)過程早已淡忘。這時(shí)，虛擬實(shí)驗(yàn)軟件的強(qiáng)大威力就發(fā)揮出來了，它幾乎真實(shí)地再現(xiàn)了當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)。下面我以“探究電阻上電流跟兩端電壓的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)加以說明。

本實(shí)驗(yàn)是電學(xué)部分重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)，拓展的題型很多，單純依靠講解，已經(jīng)失去了說服力，講完題型，學(xué)生理解不到位，效果很差。這時(shí)適當(dāng)加入虛擬實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以一目了然。比如，說明電壓表和電流表指針同步擺動(dòng)，本來需要公式推導(dǎo)，現(xiàn)在只需要觀察現(xiàn)象就可以了。或者說明滑動(dòng)變阻器滑片移動(dòng)時(shí)對(duì)電壓表和電流表指針偏轉(zhuǎn)方向的影響，也是很直觀的，教師只要在觀察現(xiàn)象的時(shí)候加以簡(jiǎn)短解釋，學(xué)生理解的效果就很好了。

二、使用虛擬實(shí)驗(yàn)軟件的誤區(qū)

1.完全代替實(shí)驗(yàn)操作

這是一大忌諱，如果虛擬實(shí)驗(yàn)完全替代了真實(shí)實(shí)驗(yàn)，就會(huì)抹殺物理實(shí)驗(yàn)的客觀性，并且無(wú)法培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。

2.每課必用

我們使用虛擬實(shí)驗(yàn)軟件，是基于以下幾種前提條件：（1）實(shí)驗(yàn)過程比較復(fù)雜的。（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果不具有說服力的。（3）需要重復(fù)的。（4）實(shí)驗(yàn)條件不具備的。（5）實(shí)驗(yàn)具有危險(xiǎn)性的。除了這五種類型的實(shí)驗(yàn)，比如聲音的產(chǎn)生，是很常規(guī)的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)，就沒必要使用虛擬實(shí)驗(yàn)軟件里的敲鼓實(shí)驗(yàn)了。

三、使用虛擬實(shí)驗(yàn)軟件的意義

物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，我們的目的在于鍛煉學(xué)生的手腦結(jié)合能力。使用虛擬實(shí)驗(yàn)軟件并不能取代真實(shí)實(shí)驗(yàn)，它只是真實(shí)實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充，只能在學(xué)生學(xué)習(xí)有困難的時(shí)候使用，如果學(xué)生學(xué)習(xí)能力普遍很高，那么不用也可以。但是農(nóng)村初中學(xué)生學(xué)習(xí)能力平均水平較低，在農(nóng)村初中使用虛擬實(shí)驗(yàn)軟件才能真正發(fā)揮它的作用。

參考文獻(xiàn)：

馬發(fā)輝，李獻(xiàn)業(yè)，鐘永江，等.初中物理虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式研究[J].中國(guó)信息技術(shù)教育，2010（09）.

編輯 趙飛飛