虛擬實(shí)驗(yàn)在物理情境學(xué)習(xí)中的應(yīng)用

許慧藝

(南京師范大學(xué)教師教育學(xué)院 江蘇 南京 210097)

建構(gòu)主義認(rèn)為，學(xué)習(xí)者知識(shí)的獲取，不是教師傳授的，而是學(xué)習(xí)者在一定的情境及其所處的社會(huì)背景下，利用一定的學(xué)習(xí)資料，借助其他人的幫助，通過意義建構(gòu)而獲得的．目前，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)的支持下，虛擬實(shí)驗(yàn)應(yīng)運(yùn)而生．虛擬實(shí)驗(yàn)具備的虛擬性、實(shí)踐性、靈活性等特征為情境學(xué)習(xí)的實(shí)踐應(yīng)用提供了重要的途徑．在傳統(tǒng)的教學(xué)過程中，因教學(xué)條件達(dá)不到情境學(xué)習(xí)所需要的生動(dòng)性、豐富性，很難使學(xué)習(xí)者對(duì)知識(shí)進(jìn)行有意義的建構(gòu)．而一個(gè)多媒體技術(shù)支持的情境性的學(xué)習(xí)環(huán)境，則可為學(xué)習(xí)者提供研究媒體的多種作用和前景的機(jī)會(huì)．這意味著資源應(yīng)該是一個(gè)整體，可以進(jìn)行封閉的監(jiān)視和檢查，而且可以一次又一次的產(chǎn)出大量的信息和豐富的學(xué)習(xí)情境[1]．虛擬實(shí)驗(yàn)以其形象逼真的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)環(huán)境，以及容量大、實(shí)時(shí)處理能力強(qiáng)等特點(diǎn)顯示了其在情境學(xué)習(xí)中巨大的潛力和發(fā)展前景．

1 虛擬實(shí)驗(yàn)的概述

1.1 虛擬實(shí)驗(yàn)的含義

按照字面上的意義來理解，虛擬實(shí)驗(yàn)是相對(duì)于真實(shí)實(shí)驗(yàn)而存在的，二者的主要差別在于：實(shí)驗(yàn)過程中所觸及的對(duì)象與事物是否真實(shí)[2]．關(guān)于虛擬實(shí)驗(yàn)的定義，人們往往會(huì)根據(jù)在實(shí)際應(yīng)用中的具體情況，從不同的層面和角度進(jìn)行思考．從虛擬實(shí)驗(yàn)的技術(shù)和教學(xué)應(yīng)用的角度來描述，虛擬實(shí)驗(yàn)是借助多媒體、仿真，以及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)而產(chǎn)生和發(fā)展的一種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，以?jì)算機(jī)為控制中心，采用軟硬件結(jié)合的方式，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化，學(xué)習(xí)者可以像在真實(shí)環(huán)境中一樣完成各種預(yù)定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，取得與真實(shí)環(huán)境或甚至優(yōu)于真實(shí)環(huán)境的學(xué)習(xí)效果．

1.2 虛擬實(shí)驗(yàn)的特征

虛擬實(shí)驗(yàn)同虛擬技術(shù)一樣，具有以下的特征：

(1)虛擬性．與真實(shí)實(shí)驗(yàn)相比，虛擬實(shí)驗(yàn)顯著而又本質(zhì)的特征就在于它的虛擬性，正是由于具有虛擬性的特征，才使虛擬實(shí)驗(yàn)具備了特殊的優(yōu)勢(shì)，在很大程度上減少了對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)空間的要求，節(jié)約資金、改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件，豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，使一些涉及高危或極端的實(shí)驗(yàn)環(huán)境或不可及、不可摸、不可逆的操作成為可能．

(2)靈活性．由于虛擬實(shí)驗(yàn)中的設(shè)備、儀器、對(duì)象都不是實(shí)物，可隨意組建，自由連接，所有器材參數(shù)可任意調(diào)節(jié)，實(shí)驗(yàn)器材一旦損壞可隨時(shí)修復(fù)，可大大提高資源的可重復(fù)利用率，具有良好的可擴(kuò)充性，使得系統(tǒng)的組建更加靈活、簡(jiǎn)單．在虛擬實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生能方便地改變實(shí)驗(yàn)條件觀察不同的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，獲得豐富的感性認(rèn)識(shí)，同時(shí)所有的實(shí)驗(yàn)器材可隨時(shí)放大、改變儀器方位，使虛擬實(shí)驗(yàn)具有與真實(shí)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)系統(tǒng)相同的組成要素、結(jié)構(gòu)和運(yùn)行程序．

(3)交互性．交互性是指用戶對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境內(nèi)對(duì)象的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程度(包括實(shí)時(shí)性)[2]．虛擬實(shí)驗(yàn)比較強(qiáng)調(diào)人與虛擬世界的自然交互，學(xué)習(xí)者可以利用鼠標(biāo)、鍵盤甚至直接用手指在屏幕上進(jìn)行交互，這種方式可以使學(xué)習(xí)者在交互過程中，不需要關(guān)注任務(wù)的執(zhí)行過程和方式，只需關(guān)注任務(wù)本身，淡化使用認(rèn)知，強(qiáng)化學(xué)習(xí)情境和學(xué)習(xí)任務(wù)，提高學(xué)習(xí)效率．

(4)開放性．虛擬實(shí)驗(yàn)應(yīng)創(chuàng)建一個(gè)開放的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，在形式上不受時(shí)間和空間的限制，突出學(xué)習(xí)者的主體地位，讓學(xué)習(xí)者能夠有機(jī)會(huì)自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和選擇實(shí)驗(yàn)儀器，有助于發(fā)揮學(xué)習(xí)者的主動(dòng)性和能動(dòng)性．

1.3 虛擬實(shí)驗(yàn)的作用

(1)彌補(bǔ)教學(xué)條件不足和避免高危實(shí)驗(yàn)．

在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，由于教學(xué)資金投入有限，實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器陳舊，一些農(nóng)村地區(qū)實(shí)驗(yàn)設(shè)備更是極度缺乏，實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)間限制等問題，導(dǎo)致了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容陳舊，無法和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展程度相契合，學(xué)生的知識(shí)體系在深度和廣度上的構(gòu)建受到影響；還有一些實(shí)驗(yàn)比如家庭電路實(shí)驗(yàn)，由于具有危險(xiǎn)性，一般不敢單獨(dú)讓學(xué)生自行操作．而虛擬實(shí)驗(yàn)具有虛擬性的特征，可以有效避免實(shí)驗(yàn)儀器的損壞，同時(shí)實(shí)驗(yàn)儀器參數(shù)可任意調(diào)節(jié)，改變實(shí)驗(yàn)條件，彌補(bǔ)教學(xué)條件的不足，又可讓學(xué)生獲得與真實(shí)實(shí)驗(yàn)相同的情感體驗(yàn)，還可以避免由于實(shí)驗(yàn)的危險(xiǎn)性而終止學(xué)生獲取感性認(rèn)識(shí)的途徑．

(2)有效突破物理教與學(xué)中的難點(diǎn)

在物理情境教學(xué)中，由于實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)條件不足等原因，使得原本應(yīng)該開設(shè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)無法開設(shè)，而學(xué)生概念的形成一般都是建立在具體的情境之上的．由于缺乏感性認(rèn)識(shí)，學(xué)生往往在一些知識(shí)點(diǎn)的理解上會(huì)存在困難．而利用虛擬實(shí)驗(yàn)恰好可以彌補(bǔ)這些方面的不足，學(xué)生足不出戶便可以做各種各樣的實(shí)驗(yàn)，獲得與真實(shí)實(shí)驗(yàn)一樣的體會(huì)，從而獲得豐富的感性認(rèn)識(shí)[4]，有效突破難點(diǎn)問題，加深對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解．

(3)打破時(shí)間和空間的限制

利用虛擬實(shí)驗(yàn)，可以徹底打破時(shí)間、空間的限制，學(xué)習(xí)者可以隨時(shí)隨地、在任意時(shí)間都可以做實(shí)驗(yàn)，也可以縮短時(shí)間周期，大到宇宙天體，小到原子粒子，學(xué)生都可以進(jìn)入其內(nèi)部觀察．如觀察原子的組成結(jié)構(gòu)、宇宙的行星分布規(guī)律和運(yùn)動(dòng)情況等等．還可以突破時(shí)間限制，一些需要幾十年甚至幾百年才能觀察到的變化過程，通過虛擬實(shí)驗(yàn)，可以在很短的時(shí)間內(nèi)呈現(xiàn)出來．

(4)規(guī)范學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作

由于虛擬實(shí)驗(yàn)在設(shè)計(jì)上采用的是錯(cuò)誤操作中斷實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的設(shè)計(jì)，學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)時(shí)如果不按規(guī)范程序進(jìn)行操作，實(shí)驗(yàn)將被迫中斷[5]．如在電路連接實(shí)驗(yàn)中，若電流或電壓過大，電流表或電壓表就會(huì)被燒壞，實(shí)驗(yàn)將中斷，這樣就迫使學(xué)生思考中斷原因，重新回到正確操作上來．而對(duì)于真實(shí)實(shí)驗(yàn)中，為了避免學(xué)生出現(xiàn)錯(cuò)誤操作，指導(dǎo)教師實(shí)驗(yàn)前必須強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范和實(shí)驗(yàn)中注意事項(xiàng)．同時(shí)反復(fù)強(qiáng)調(diào)并仔細(xì)檢查，在保證安全的情況下才準(zhǔn)許學(xué)生動(dòng)手操作，即使這樣偶爾也會(huì)損壞實(shí)驗(yàn)儀器．若在正式進(jìn)行真實(shí)實(shí)驗(yàn)之前利用虛擬實(shí)驗(yàn)先進(jìn)行一遍實(shí)驗(yàn)?zāi)M，不僅可以使學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范化，還可以保護(hù)實(shí)驗(yàn)儀器，減少儀器損壞．

2 虛擬實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于情境學(xué)習(xí)的意義

2.1 創(chuàng)設(shè)游戲情境 興趣盎然樂學(xué)習(xí)

由于虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)艹絾渭兊膶?shí)物教學(xué)方法，使微觀實(shí)驗(yàn)、危險(xiǎn)性實(shí)驗(yàn)、高成本等實(shí)驗(yàn)成為可能，同時(shí)利用虛擬實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生擺脫鼠標(biāo)鍵盤的束縛，在學(xué)習(xí)體驗(yàn)和學(xué)習(xí)效率方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)[6]．利用虛擬實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)游戲情境，將一部分變?yōu)閷W(xué)生喜聞樂見的電子游戲，讓虛擬實(shí)驗(yàn)游戲作為一種新的教學(xué)工具，豐富了教學(xué)環(huán)境．比如通過虛擬實(shí)驗(yàn)繪制圖形，使之具有物理慣性，如“物理蠟筆小游戲”，學(xué)習(xí)者可以通過控制手勢(shì)繪制圖形，使之具有物理特性，比如重力、吸引力等[5]．不僅有利于激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和學(xué)習(xí)興趣，還有利于知識(shí)的保持和遷移．

2.2 創(chuàng)設(shè)操作情境 動(dòng)手體驗(yàn)愛學(xué)習(xí)

虛擬實(shí)驗(yàn)在物理情境學(xué)習(xí)中的應(yīng)用，使學(xué)習(xí)者從被動(dòng)的接受信息變成在情境中自己理解、加工并主動(dòng)的建構(gòu)信息．對(duì)于比較不自信的學(xué)生在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)操作中可能畏手畏腳，擔(dān)心損壞實(shí)驗(yàn)儀器或得不到正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論而在實(shí)驗(yàn)操作過程中耽誤太多時(shí)間，難以下手或通過先觀察其他學(xué)習(xí)者的實(shí)驗(yàn)過程．虛擬實(shí)驗(yàn)采用的是中斷錯(cuò)誤操作的設(shè)計(jì)，并且操作簡(jiǎn)便、實(shí)驗(yàn)儀器可重復(fù)使用，學(xué)生可放心大膽的操作．同時(shí)虛擬實(shí)驗(yàn)以靠其自身所帶的數(shù)據(jù)庫(kù)，可預(yù)先根據(jù)誤差理論編制好質(zhì)量評(píng)估程序，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，只要運(yùn)行相關(guān)評(píng)估程序，就能對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)估．實(shí)驗(yàn)質(zhì)量高低，根據(jù)評(píng)估報(bào)告可以及時(shí)得出[7]．因此，虛擬實(shí)驗(yàn)所構(gòu)造的虛擬情境鼓勵(lì)了學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，增強(qiáng)學(xué)生的自我效能感，避免操作錯(cuò)誤的尷尬，鼓勵(lì)平時(shí)不愛動(dòng)手操作的學(xué)生也積極參與，提高實(shí)驗(yàn)意識(shí)．

2.3 創(chuàng)設(shè)問題情境 思維活躍會(huì)學(xué)習(xí)

虛擬實(shí)驗(yàn)營(yíng)造高度真實(shí)的學(xué)習(xí)情境，在一定程度上改善了傳統(tǒng)課堂學(xué)習(xí)的去情境化的弊端，讓學(xué)習(xí)者回歸到真實(shí)問題情境中學(xué)習(xí)．虛擬實(shí)驗(yàn)可以人為地加入一些干擾因素或參數(shù)設(shè)置，通過改變實(shí)驗(yàn)條件得到不同的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，而這些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的背后包含著一個(gè)個(gè)有待于解決的問題，只有學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器的熟悉掌握，才能解決“實(shí)際問題”，活躍學(xué)生思維，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和對(duì)學(xué)習(xí)的積極態(tài)度．

3 虛擬實(shí)驗(yàn)在物理情境學(xué)習(xí)中的應(yīng)用

3.1 虛擬實(shí)驗(yàn)用于新課教學(xué)

(1)用于知識(shí)點(diǎn)講解，有效突破教學(xué)難點(diǎn)

一般的物理概念或原理概括性比較強(qiáng)，相對(duì)來說比較抽象，對(duì)于中學(xué)生來說在理解上存在一定的困難．教師講得口干舌燥，學(xué)生還是云里霧里，若能運(yùn)用虛擬實(shí)驗(yàn)，將直觀、形象又富有啟發(fā)性的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象配合教師的講授，將會(huì)很好地幫助學(xué)生理解抽象的物理概念，豐富學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，有效地突破教學(xué)難點(diǎn)．虛擬實(shí)驗(yàn)在知識(shí)點(diǎn)講解中有兩個(gè)應(yīng)用：一是在現(xiàn)實(shí)際生活中無法觀察到的自然現(xiàn)象或事物的變化過程，為學(xué)生提供生動(dòng)、逼真的感性學(xué)習(xí)材料，幫助學(xué)生解決學(xué)習(xí)中的知識(shí)難點(diǎn)[7]．比如，在講授凸透鏡或凹透鏡對(duì)光線的作用或近視眼的矯正(圖1)時(shí)，若用兩束平行的激光照射，在正常的環(huán)境下難以觀察到光路的傳播方向，未能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模柚摂M實(shí)驗(yàn)則可清晰呈現(xiàn)可視化的動(dòng)態(tài)光路，這樣逼真的學(xué)習(xí)情景，既可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又能將抽象的概念形象化、具體化．虛擬實(shí)驗(yàn)在知識(shí)學(xué)習(xí)中的另一個(gè)應(yīng)用是使抽象的概念直觀化、形象化，方便學(xué)生對(duì)抽象概念的理解．比如，在講解電場(chǎng)線時(shí)，由于電場(chǎng)線并不是客觀真實(shí)存在的，因此演示實(shí)驗(yàn)也未能模擬電場(chǎng)線，利用虛擬實(shí)驗(yàn)，可清晰地觀察到電場(chǎng)線的分布情況(圖2)，更能反映物理現(xiàn)象的過程，將抽象的問題具體化、形象化，符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展特點(diǎn)．通過這種圖文具備、聲像并茂、動(dòng)態(tài)生成的情境創(chuàng)設(shè)，能夠更好地吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，誘發(fā)和強(qiáng)化學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)在動(dòng)力．

圖1 透鏡對(duì)光線的作用及近視眼的矯正

圖2 模擬電場(chǎng)線

(2)用于演示物理過程，彌補(bǔ)教學(xué)條件的缺失

利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以創(chuàng)設(shè)各種“虛擬實(shí)驗(yàn)室”，學(xué)生可自由自在地在里面做各種實(shí)驗(yàn)，當(dāng)前虛擬實(shí)驗(yàn)軟件功能強(qiáng)大、可擴(kuò)展性強(qiáng)，囊括了初高中幾乎所有的實(shí)驗(yàn)，主要由力學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、電磁學(xué)等部分組成．同時(shí)虛擬實(shí)驗(yàn)軟件還提供實(shí)驗(yàn)室沒有的器材，學(xué)生可個(gè)性化自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，可自由選擇體驗(yàn)和操作實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)器材可任意拖動(dòng)、組裝，仿佛置身于真實(shí)實(shí)驗(yàn)環(huán)境之中，可全面滿足學(xué)生的探索欲望．甚至真實(shí)實(shí)驗(yàn)無法做到的，利用虛擬實(shí)驗(yàn)的靈活性和多樣性可靈活組裝實(shí)驗(yàn)儀器，完成探究任務(wù)．比如在力學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)中，具有真實(shí)的重力環(huán)境的特點(diǎn)，同時(shí)重力加速度可隨意調(diào)節(jié)．在驗(yàn)證單擺實(shí)驗(yàn)中周期與擺長(zhǎng)、擺球質(zhì)量和重力加速度的關(guān)系中，若是真實(shí)實(shí)驗(yàn)，雖然可以改變擺長(zhǎng)或擺球質(zhì)量，分析和推斷出周期和擺長(zhǎng)的平方根成正比、與擺球質(zhì)量無關(guān)的結(jié)論，但無法得出周期與重力加速度的平方根成反比的結(jié)論．而利用虛擬實(shí)驗(yàn)可以通過調(diào)節(jié)重力加速度的值，改變重力加速度，又可改變擺球質(zhì)量和擺長(zhǎng)，在實(shí)驗(yàn)中可根據(jù)需要控制實(shí)驗(yàn)條件，同時(shí)利用數(shù)據(jù)表格準(zhǔn)確地記錄下相應(yīng)狀態(tài)的數(shù)據(jù)，通過多組數(shù)據(jù)的對(duì)比、分析，達(dá)到探究目的．

3.2 虛擬實(shí)驗(yàn)用于習(xí)題課教學(xué)

初高中的學(xué)生大部分處于具體運(yùn)算階段，對(duì)知識(shí)的理解需要建立在具體的情境之中．而有一部分的物理習(xí)題，由于學(xué)生缺乏生活經(jīng)驗(yàn)難以想象它的物理過程和物理想象，所以常常感到無從下手．

【例1】凸透鏡成像的規(guī)律實(shí)驗(yàn)中，蠟燭隨著燃燒而變短，光屏上的像將向______(選填“上”或“下”)移動(dòng)．

學(xué)生在正常的實(shí)驗(yàn)操作中可能未能注意到隨著蠟燭的燃燒，蠟燭的像是如何變化，而若要在課堂中當(dāng)場(chǎng)做實(shí)驗(yàn)，可能需要花費(fèi)較多的時(shí)間，若通過虛擬實(shí)驗(yàn)(圖3)，讓學(xué)生動(dòng)手操作，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)象明顯直觀，同時(shí)也可以給學(xué)生留下深刻的印象．同時(shí)為了培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維，教師可將問題變?yōu)槿魧⑼雇哥R往下移動(dòng)，則蠟燭的像如何變化．培養(yǎng)學(xué)生舉一反三的能力，有助于學(xué)生知識(shí)的遷移，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率．

圖3 蠟燭的像隨著蠟燭變短的變化圖像

【例2】一物體通過凸透鏡成像在光屏上，若將透鏡的下部分遮住，則下列說法中正確的是( )

(1)像只剩下部分

(2)像變得模糊不清

(3)像下半部分變暗，上半部分亮度不變

(4)像依然完整，只是整個(gè)像亮度變暗了

對(duì)于該類題型，理論推理只會(huì)把問題復(fù)雜化，同時(shí)也不利于學(xué)生理解．利用真實(shí)實(shí)驗(yàn)演示，若要觀察到蠟燭清晰的像的變化情況不僅費(fèi)時(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的要求也較高，而利用虛擬實(shí)驗(yàn)，只要通過簡(jiǎn)單的操作，現(xiàn)象便清晰可見，如圖4所示．

圖4 凸透鏡遮擋前與遮擋后蠟燭像的變化

3.3 虛擬實(shí)驗(yàn)用于學(xué)生自主學(xué)習(xí)和課堂練習(xí)

鑒于各種原因的影響，實(shí)驗(yàn)室的開放時(shí)間一般都是有限制的，學(xué)生只能在教師的帶領(lǐng)下進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)，因此學(xué)生一般只能通過課本或?qū)嶒?yàn)講義進(jìn)行課前的預(yù)習(xí)或課后的復(fù)習(xí)，但是由于不能動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象無法呈現(xiàn)，因此對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解只能停留在思維層面，顯然不利于學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以及實(shí)驗(yàn)過程中的注意事項(xiàng)的理解和掌握．利用虛擬實(shí)驗(yàn)軟件，學(xué)生可以在家里進(jìn)行課前預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)，進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，讓學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主體．目前很多學(xué)校都有多媒體教室，也就是具備讓學(xué)生利用虛擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行物理學(xué)習(xí)的硬件設(shè)施條件，教師應(yīng)充分利用多媒體資源，強(qiáng)化信息技術(shù)在中學(xué)物理教學(xué)中的應(yīng)用．比如，學(xué)生進(jìn)行電路連接內(nèi)容的學(xué)習(xí)，利用虛擬實(shí)驗(yàn)學(xué)生可在課堂上練習(xí)電路連接，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，得出實(shí)驗(yàn)規(guī)律，體驗(yàn)成功的喜悅．

4 結(jié)束語

將虛擬實(shí)驗(yàn)引進(jìn)中學(xué)物理教學(xué)課堂是響應(yīng)新課程改革的號(hào)召，中學(xué)物理課堂強(qiáng)調(diào)知識(shí)的基礎(chǔ)性、系統(tǒng)性和實(shí)踐性，加上初高中的學(xué)生的認(rèn)知還處于具體運(yùn)算階段，因此教師應(yīng)積極創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，化抽象為形象、具體，促進(jìn)學(xué)生知識(shí)的保持和遷移．虛擬實(shí)驗(yàn)可以節(jié)約成本、改善教學(xué)條件，突破時(shí)間和空間的限制，提高學(xué)習(xí)者的自主性和創(chuàng)新性，改變了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，為教學(xué)改革服務(wù)，同時(shí)也為中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新探索提供了實(shí)踐依據(jù)．但是虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)也存在不足之處，比如降低了學(xué)生對(duì)真實(shí)電子元器件認(rèn)知的程度和對(duì)真實(shí)實(shí)驗(yàn)儀器的訓(xùn)練力度，因此虛擬實(shí)驗(yàn)是中學(xué)物理教學(xué)中一種很好的輔助工具，并不能完全代替真實(shí)實(shí)驗(yàn)．

參 考 文 獻(xiàn)

1 高文.情境學(xué)習(xí)的關(guān)鍵特征及其對(duì)多媒體教學(xué)設(shè)計(jì)的啟示.外國(guó)教育資料,1997(06):58～62

2 單美賢. 虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在教學(xué)中的應(yīng)用探析：[碩士學(xué)位論文].南京：南京師范大學(xué),2002

3 李耀麟，張呂彥. 虛擬實(shí)驗(yàn)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景.隴東學(xué)院學(xué)報(bào)，2009

4 曹賢鐘. 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)支持下的情景學(xué)習(xí).中國(guó)教育技術(shù)裝備,2006(02):19～22

5 范紅斐. 虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)利與弊. 網(wǎng)絡(luò)財(cái)富, 2010(12): 147～148

6 廖宏建,楊玉寶. 體感交互設(shè)計(jì)及其在三維虛擬實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用.遠(yuǎn)程教育雜志,2013(01):54～59

7 曹賢鐘. 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)支持下的情景學(xué)習(xí).中國(guó)教育技術(shù)裝備,2006(02):19～22