試論虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

朱曉春

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，教育改革的不斷施行，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)逐漸出現(xiàn)在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，為學(xué)生模擬了真實(shí)的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，使學(xué)生可以直接參與真實(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中。這樣的教學(xué)方法增加了初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的趣味性，可以吸引學(xué)生的注意，調(diào)動(dòng)學(xué)生參與物理實(shí)驗(yàn)的積極性。本文就從初中物理的視域出發(fā)，對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行一些探究。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);初中物理;實(shí)驗(yàn)教學(xué);應(yīng)用

物理實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)中的重要內(nèi)容，教師可以借助實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、邏輯思維與科學(xué)素養(yǎng)，進(jìn)而提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)可以讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，加深對(duì)物理現(xiàn)象與物理規(guī)律的理解。但傳統(tǒng)初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中還存在一些問(wèn)題，如：儀器設(shè)備不足、實(shí)驗(yàn)中存在安全隱患等，影響了物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的提升。故以下筆者就針對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用提出相關(guān)建議。

一、測(cè)量實(shí)驗(yàn)中，方便學(xué)生觀察物理現(xiàn)象

作為一種基本的實(shí)驗(yàn)類(lèi)型——測(cè)量實(shí)驗(yàn)在初中物理實(shí)驗(yàn)中占據(jù)十分重要的地位。該類(lèi)實(shí)驗(yàn)主要考察學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)器材的正確操作，也是其他實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。但該類(lèi)型實(shí)驗(yàn)復(fù)雜程度不一，故面對(duì)一些復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師若不能在真實(shí)的環(huán)境中進(jìn)行講解，則可能導(dǎo)致部分學(xué)生無(wú)法很好的了解。對(duì)此，教師可以借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)輔助課堂，方便學(xué)生對(duì)相關(guān)物理實(shí)驗(yàn)的觀察。

教師在講到“伏安法測(cè)小燈泡電阻”這一物理實(shí)驗(yàn)時(shí)就可以借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)軟件為學(xué)生營(yíng)造真實(shí)的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中觀察與探究。首先，教師應(yīng)明確教學(xué)目標(biāo)并在教學(xué)之前組織學(xué)生回顧“用電壓表與電流表測(cè)電阻”的方法，以此為之后學(xué)生之后的歐姆定律測(cè)量電阻值打下基礎(chǔ)。然后，教師可以采取虛擬實(shí)驗(yàn)與理論講解相融合的教學(xué)方法，借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)軟件為學(xué)生展開(kāi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。教師可以：1.為學(xué)生展示各種實(shí)物電路圖，并引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)歐姆定律的原理去連接。2.教師可以要求學(xué)生改變電阻數(shù)值（通過(guò)鼠標(biāo)滑動(dòng)變阻器的劃片），并要求學(xué)生記錄對(duì)應(yīng)的電流、電壓數(shù)值。3.引導(dǎo)學(xué)生繪制小燈泡電阻的伏安特性圖。通過(guò)以上方法可以將實(shí)驗(yàn)過(guò)程直觀的呈現(xiàn)在學(xué)生面前，方便學(xué)生的觀察，有助于加深學(xué)生的理解與記憶。

二、探究實(shí)驗(yàn)中，培養(yǎng)學(xué)生探究知識(shí)能力

探究實(shí)驗(yàn)是初中物理教學(xué)中一種常見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)，是以“問(wèn)題”為線索，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)觀察、分析、探究與實(shí)驗(yàn)，最終得到問(wèn)題結(jié)論的一種實(shí)驗(yàn)類(lèi)型。探究性實(shí)驗(yàn)可以幫助學(xué)生透過(guò)現(xiàn)象看到本質(zhì)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的觀察與探究能力，可以促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提升。但由于探究實(shí)驗(yàn)存在的外界因素較多，導(dǎo)致在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中部分實(shí)驗(yàn)可能無(wú)法進(jìn)行。對(duì)此，教師可以借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)輔助課堂輔助課堂教學(xué)。

以初中物理“凸透鏡的成像規(guī)律”這一實(shí)驗(yàn)為例。課前，教師可以以生活中與“凸透鏡”相關(guān)的生活實(shí)例導(dǎo)入教學(xué)（如：放大鏡、望遠(yuǎn)鏡放映機(jī)等），并為學(xué)生提出相關(guān)的探究問(wèn)題，如“物體距離凸透鏡的遠(yuǎn)近是否會(huì)影響凸透鏡的成像特點(diǎn)？”、“凸透鏡的成像特點(diǎn)是什么？”問(wèn)題設(shè)置之后，教師可以給予學(xué)生一定的時(shí)間讓學(xué)生獨(dú)立思考后可以學(xué)生之間互相討論，鼓勵(lì)學(xué)生用于提出自己的猜想。然后，教師可以讓學(xué)生借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)檢驗(yàn)自己的猜想，并將實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)記錄下來(lái)。在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證之后，引導(dǎo)學(xué)生觀察數(shù)據(jù)、歸納并總結(jié)凸透鏡的成像規(guī)律。這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可以在真實(shí)的實(shí)驗(yàn)情境中培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，從而提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

三、演示實(shí)驗(yàn)中，增強(qiáng)學(xué)生物理學(xué)習(xí)效果

另外，演示型實(shí)驗(yàn)也是初中物理教學(xué)中一種常見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)類(lèi)型。由于班級(jí)學(xué)生人數(shù)眾多，所以在真實(shí)的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景中，部分學(xué)生無(wú)法直觀且全面的觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程，阻礙了學(xué)生學(xué)習(xí)效率的提升。對(duì)此，演示型實(shí)驗(yàn)可以有效解決這一問(wèn)題。在教學(xué)過(guò)程中，教師可以借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將實(shí)驗(yàn)過(guò)程直觀且生動(dòng)地呈現(xiàn)在學(xué)生面前，以便學(xué)生更好的觀察與理解相關(guān)的物理知識(shí)與物理規(guī)律。

以“探究電路短路問(wèn)題”這一實(shí)驗(yàn)為例。傳統(tǒng)物理教學(xué)中，教師通常采用兩種方法為學(xué)生講解該實(shí)驗(yàn)，第一種：真實(shí)實(shí)驗(yàn)器材講解，但由于學(xué)生人數(shù)眾多，故部分學(xué)生可能無(wú)法直觀且全面的觀察實(shí)驗(yàn)。第二種，考慮到教學(xué)設(shè)備的安全問(wèn)題，教師采用純理論講解，導(dǎo)致部分學(xué)生無(wú)法理解相關(guān)實(shí)驗(yàn)知識(shí)。為改善這一情況，教師可以為學(xué)生將講解什么是短路。然后借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為學(xué)生演示多種電路短路現(xiàn)象，讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，以了解電路短路的后果。這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，不但保障了師生的安全，保證了實(shí)驗(yàn)的效果，同時(shí)可以有效提升教學(xué)效率。

四、總結(jié)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是科技飛速發(fā)展下產(chǎn)生的一種高科技的教學(xué)輔助工具。在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用可以改變傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的片面性與單一性，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)注入了新的生機(jī)與活力，有助于激發(fā)學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生綜合能力的全面提升。

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