虛擬實驗在初中物理課堂教學(xué)中的應(yīng)用策略探究

摘 要：實驗教學(xué)一直以來都是初中物理教學(xué)中重要的環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究思維，加強學(xué)生實踐操作能力的主要途徑。物理教學(xué)中的虛擬實驗指的是用計算機代替?zhèn)鹘y(tǒng)實驗各操作環(huán)節(jié)的硬件操作環(huán)境，所取得的效果等于或者優(yōu)于真實環(huán)境的實驗。隨著多媒體技術(shù)與信息技術(shù)的快速發(fā)展，以動畫制作軟件等構(gòu)成的虛擬實驗演示課件，為學(xué)生學(xué)習(xí)物理實驗知識提供了一個新的路徑。一些經(jīng)濟能力有限的學(xué)校，實驗器材和實驗設(shè)施不夠完善，所以將現(xiàn)代信息技術(shù)與傳統(tǒng)實驗相結(jié)合，建立虛擬實驗室，可以對傳統(tǒng)實驗進(jìn)行有效補充。鑒于此，文章主要對虛擬實驗在初中物理課堂教學(xué)中的應(yīng)用展開了探究，并且提出了相應(yīng)的教學(xué)策略。

關(guān)鍵詞：虛擬實驗;初中物理;課堂教學(xué);應(yīng)用;教學(xué)策略

物理是一門能夠通過實驗檢測進(jìn)行結(jié)果驗證的學(xué)科，物理實驗是加深學(xué)生對物理知識理解記憶的有效的途徑。應(yīng)用物理實驗，能夠使學(xué)生對物理學(xué)科的學(xué)習(xí)更加深入，在進(jìn)行實驗的過程中，學(xué)生也能夠?qū)W習(xí)到更多的知識，掌握更多的操作技能。由于課堂時間緊張，教師很少會讓學(xué)生進(jìn)行大量的實驗操作，學(xué)生接觸實驗的機會也是少之又少。除此之外，由于經(jīng)濟條件的限制，學(xué)校中提供實驗設(shè)備的條件也非常有限，即使教師有心開展實驗，也是“心有余而力不足”。虛擬實驗的存在為物理實驗教學(xué)提供了更多的可能性，為學(xué)生自身的實驗素質(zhì)提高奠定了基礎(chǔ)。學(xué)生能夠通過虛擬實驗來接觸到更多的“實驗營養(yǎng)”，這對于他們來講是彌足珍貴的。

一、 創(chuàng)造實驗情境，渲染物理學(xué)習(xí)氛圍

綜合以往的教學(xué)經(jīng)驗不難發(fā)現(xiàn)，教學(xué)情境在教學(xué)中的作用至關(guān)重要，能夠為學(xué)生提供一個良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)生在熟知教學(xué)內(nèi)容的前提下進(jìn)行學(xué)習(xí)。為了督促學(xué)生將注意力都集中在課堂上，教師需要憑借“趣味性”來吸引學(xué)生。在初中時期，學(xué)生剛剛開始接觸物理學(xué)習(xí)，對此充滿了好奇心和求知欲。要想讓學(xué)生打好物理學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，教師就需要在課堂中營造一種氛圍。物理學(xué)科對學(xué)生而言存在一定的難度，教師要給他們足夠的信心。在教學(xué)情境營造起來以后，教師的教學(xué)步驟也可以按部就班地進(jìn)行。因此，教師可以創(chuàng)造實驗情境，通過各種有效的手段，渲染物理學(xué)習(xí)氛圍。

例如，在教學(xué)“視力矯正”這部分內(nèi)容時，教師可以通過一張視力測試表來測試學(xué)生的視力。通過視力測試活動，能夠很大的提起學(xué)生的興趣，讓學(xué)生對當(dāng)前的物理學(xué)習(xí)充滿熱情。值得注意的是，中學(xué)生的視力問題不容小覷，即使是通過課堂檢測，學(xué)生的視力問題也很容易暴露出來。教師應(yīng)該借助物理課堂教學(xué)內(nèi)容，提醒學(xué)生注意保護(hù)自己的視力。通過學(xué)習(xí)相應(yīng)的視力矯正知識，學(xué)生也能夠?qū)W會如何進(jìn)行自我保護(hù)。這樣一來，通過創(chuàng)造實驗情境，能夠渲染物理學(xué)習(xí)氛圍，讓學(xué)生懷揣著物理學(xué)習(xí)的夢想。

二、 結(jié)合生活實際，促進(jìn)知識學(xué)以致用

在生活中，存在很多物理知識。教師要善于引導(dǎo)學(xué)生從生活中汲取物理智慧，細(xì)心觀察生活中所存在的事物。綜合以往的教學(xué)經(jīng)驗不難發(fā)現(xiàn)，受傳統(tǒng)應(yīng)試教育的影響，學(xué)生學(xué)會的知識，往往很難進(jìn)行靈活的應(yīng)用。這就使得學(xué)生對自己當(dāng)前所學(xué)習(xí)的內(nèi)容產(chǎn)生了懷疑，思考每天日復(fù)一日的學(xué)習(xí)究竟有什么意義。為了讓學(xué)生的學(xué)習(xí)盡可能的貼近生活，教師就需要在日常的教學(xué)中進(jìn)行有效的滲透。物理與生活之間存在著密切的聯(lián)系，許多物理知識都是源于對生活現(xiàn)象的思考，然后反作用于生活，為生活帶來更多便捷。因此，教師可以結(jié)合生活實際，促進(jìn)學(xué)生將知識學(xué)以致用。

例如，在教學(xué)“影響水蒸發(fā)快慢的因素”這部分內(nèi)容時，教師可以讓學(xué)生結(jié)合生活經(jīng)驗來進(jìn)行思考。教師可以舉出“燒熱水”的例子，讓學(xué)生來猜想影響水蒸發(fā)快慢的因素。學(xué)生大致會給出相應(yīng)的幾個答案，然后教師就可以通過虛擬實驗的形式來促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行進(jìn)一步的探究。最終，學(xué)生會得出“表面積”“空氣流速”“溫度”是影響水蒸發(fā)快慢的主要因素。在已有知識的基礎(chǔ)上，教師可以鼓勵學(xué)生到生活中去進(jìn)行探索，驗證自己實驗的結(jié)論，并且應(yīng)用到生活當(dāng)中。這樣一來，通過結(jié)合生活實際，有利于促進(jìn)知識學(xué)以致用，給學(xué)生提供更多的思考和實踐機會。

三、 觀看虛擬實驗，展開交流與探討

讓學(xué)生通過虛擬實驗進(jìn)行物理學(xué)習(xí)是一種有效的手段，為了讓學(xué)生能夠及時地整理自己所學(xué)習(xí)到的知識，開展交流與探討便成了一種必要的手段。對初中生來說，他們對同伴和集體的概念比較在意，適時地開展一些交流活動，能夠開拓他們的思維，增強他們的集體榮譽感和責(zé)任感。教師應(yīng)該注意課堂教學(xué)的互動性，以此在班里營造良好的學(xué)習(xí)氣氛。上文中提到，由于物理學(xué)科的難度較高，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中可能會遇到許多困難，而教師又無法每時每刻都待在他們身邊，為他們解決疑問，所以學(xué)生之間的互幫互助就顯得格外重要。因此，教師可以組織觀看虛擬實驗，并且展開交流與探討。

例如，在教學(xué)“探究凸透鏡成像的規(guī)律”這部分內(nèi)容時，教師可以在組織模擬實驗的過程中，讓學(xué)生進(jìn)行交流和探討。隨著實驗的展開，學(xué)生能夠逐漸把握凸透鏡成像的一些規(guī)律。教師一定要通過交流與討論來打開學(xué)生的思維，并且在課堂上與學(xué)生進(jìn)行及時互動。教師與學(xué)生之間的互動，能夠讓學(xué)生感覺到課堂的樂趣，也能夠提高他們的注意力。教師可以讓學(xué)生嘗試著來推測凸透鏡成像的規(guī)律，以鼓勵他們展開思考與想象。這樣一來，通過觀看虛擬實驗，展開交流與探討，有利于促進(jìn)學(xué)生思維的開拓，讓學(xué)生對當(dāng)前的物理學(xué)習(xí)產(chǎn)生更多的想法。

四、 建設(shè)仿真實驗室，促進(jìn)虛擬實驗的開展

仿真實驗室是進(jìn)行虛擬實驗的重要場所，虛擬實驗的展開，也需要仿真實驗室的支持。虛擬實驗在物理課堂發(fā)揮著重要的作用，能夠讓學(xué)生通過動畫來對實驗進(jìn)行第一視角的觀察，了解實驗開展的一些步驟和技巧。實驗室從理論上來說，應(yīng)該是每個學(xué)校都配備的，但是受種種因素的限制，學(xué)生并沒有機會走進(jìn)實驗室去進(jìn)行實驗操作。長此以往，學(xué)生在物理實驗這一方面的學(xué)習(xí)始終帶有很大的局限性。仿真實驗室具備了常規(guī)實驗室的一些優(yōu)點，還能夠減少資金開支，達(dá)到“開源節(jié)流”的目的。因此，教師可以建設(shè)仿真實驗室，為學(xué)生提供良好的實驗條件，進(jìn)一步促進(jìn)虛擬實驗的開展。

仿真實驗室的建設(shè)離不開學(xué)校和家長的支持。在學(xué)校方面，應(yīng)該關(guān)注學(xué)生實驗素質(zhì)的提高，不能只讓學(xué)生進(jìn)行文化知識的學(xué)習(xí)，而忽視了實驗方面的發(fā)展。為學(xué)生提供基本的物質(zhì)保障是一方面，而學(xué)生是否能夠真正從中受益又是另一方面了。教師要及時督促學(xué)生實驗教學(xué)的學(xué)習(xí)，確保虛擬實驗的效果能夠落實到學(xué)生身上。家長也應(yīng)該對學(xué)生進(jìn)行積極的引導(dǎo)，讓學(xué)生對實驗的開展保持一個積極的態(tài)度。這樣一來，通過建設(shè)仿真實驗室，有利于促進(jìn)虛擬實驗的開展，為學(xué)生提供了更多進(jìn)行實驗學(xué)習(xí)的途徑。

五、 通過微課資源，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)

微課也是當(dāng)前教學(xué)中應(yīng)用非常廣泛的一種教學(xué)方式，憑借其短小而便捷的特點廣受歡迎。如果教師在教學(xué)中遇到一些學(xué)生理解起來比較困難的知識點，那么就可以利用微課來進(jìn)行。教師應(yīng)該根據(jù)自己的教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行篩選，做出合理的選擇。為了使微課在教學(xué)中發(fā)揮更大的作用，教師可以動用手頭上的一切資源。值得注意的是，微課的實施只是起到一個輔助作用，不能過度占用正常課堂教學(xué)的時間。這一點也需要教師在多次實踐中逐漸把握好。因此，教師可以通過微課資源，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，發(fā)揮現(xiàn)代信息技術(shù)的作用。

例如，在教學(xué)“探究影響摩擦力大小的因素”這部分內(nèi)容時，教師可以通過微課視頻來展示實驗的過程。教師可以讓學(xué)生對影響摩擦力大小的因素展開猜想。經(jīng)過一番激烈的討論，學(xué)生會有許多奇妙的想法，教師可以留下懸念，先不告訴學(xué)生答案。經(jīng)過微課視頻的觀看，學(xué)生對實驗操作的思路會逐漸清晰起來。最終，學(xué)生會得知，主要有“粗糙程度”“壓力”這兩個因素會影響到摩擦力。微課還有一個優(yōu)點，就是在時間上不受限制，教師可以將資源分享給學(xué)生，讓他們自己選擇時間進(jìn)行重復(fù)觀看，鞏固知識。這樣一來，通過使用微課資源，能夠有效指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。

六、 利用互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)，豐富教學(xué)資源

在教學(xué)資源方面，教師應(yīng)該廣泛利用互聯(lián)網(wǎng)來展開整理和收集。教師可以到一些課堂網(wǎng)站上去進(jìn)行教學(xué)資源的學(xué)習(xí)，作為優(yōu)化自己課程設(shè)計的重要依據(jù)，這也是教師個人教學(xué)素質(zhì)不斷提高的過程。教師要有堅定的教學(xué)信念，謙虛的教學(xué)態(tài)度，一定要在實踐中去吸取教學(xué)經(jīng)驗，不斷豐富自己的教學(xué)儲備。在傳統(tǒng)教學(xué)中，教材是教師主要的教學(xué)資源，課程教學(xué)的內(nèi)容也主要圍繞著教材進(jìn)行?，F(xiàn)如今，隨著信息技術(shù)的發(fā)展以及教學(xué)領(lǐng)域發(fā)生的變化，教師可以利用互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)，實現(xiàn)教學(xué)資源的豐富。

教師可以到一些網(wǎng)站上來獲取教學(xué)資源，通過分析教案、學(xué)案以及練習(xí)題，教師能夠重新產(chǎn)生教學(xué)的靈感，涌現(xiàn)出新的教學(xué)思想和理念。除此之外，教師要根據(jù)物理學(xué)科的特點來進(jìn)行教學(xué)，強調(diào)虛擬實驗在學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的重要性。教師可以在網(wǎng)站上觀摩其他教師的教學(xué)視頻，從中汲取經(jīng)驗，找到自身教學(xué)存在的不足，并且及時地改正。這樣一來，通過利用互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)，有利于豐富教學(xué)資源，讓虛擬實驗在物理教學(xué)中發(fā)揮作用。

七、 教學(xué)創(chuàng)新，構(gòu)建科學(xué)合理的教學(xué)模式

虛擬實驗在物理教學(xué)中的應(yīng)用目前正處于發(fā)展階段，還會存在很多的問題與隱患。為了防患于未然以及解決現(xiàn)實問題，教師有必要進(jìn)行教學(xué)創(chuàng)新。在教學(xué)的過程中，學(xué)生與教師是相互促進(jìn)、共同成長的關(guān)系。學(xué)生隨著學(xué)習(xí)增長見識和本領(lǐng)，教師也需要隨著教學(xué)增長個人技能和素質(zhì)。在初中時期，學(xué)生對物理學(xué)習(xí)始終處于一種比較懵懂的狀態(tài)，在接觸物理學(xué)科的真諦時，仿佛總是缺少一些“催化劑”。因此，教師可以實施教學(xué)創(chuàng)新，探索構(gòu)建科學(xué)合理的教學(xué)模式。

教師可以從類似“教師工作坊”這樣的組織中吸取經(jīng)驗，聽取一些處于前沿的教學(xué)理念與方法，并且通過觀摩實訓(xùn)課，了解虛擬實驗在物理課堂當(dāng)中的應(yīng)用情況。除此之外，教師還應(yīng)該參與到教學(xué)培訓(xùn)當(dāng)中去。每個學(xué)期，學(xué)校都會組織相應(yīng)的教學(xué)培訓(xùn)活動，促進(jìn)學(xué)校之間的教育交流。教師應(yīng)該積極地參與其中，并且與其他教職人員進(jìn)行交流，及時地進(jìn)行教學(xué)反思，以實現(xiàn)自身教學(xué)技能的發(fā)展。這樣一來，通過實施教學(xué)創(chuàng)新，有利于構(gòu)建科學(xué)合理的教學(xué)模式。

八、 結(jié)語

綜合上文可以看出，在初中物理課堂教學(xué)中，虛擬實驗的應(yīng)用能夠彌補實驗設(shè)施不足的缺陷，并且節(jié)省時間，提高效率。其一，教師可以創(chuàng)造實驗情境，構(gòu)建一個良好的環(huán)境，從而渲染物理學(xué)習(xí)氛圍。其二，教師可以結(jié)合生活實際，讓學(xué)生汲取生活中的智慧，從而促進(jìn)知識學(xué)以致用。其三，教師可以組織學(xué)生觀看虛擬實驗，然后展開交流與探討，使學(xué)生的思維不斷運轉(zhuǎn)。其四，教師可以建設(shè)仿真實驗室，與虛擬實驗一起作為進(jìn)行物理實驗的“物質(zhì)基礎(chǔ)”，從而促進(jìn)虛擬實驗的開展。其五，教師可以通過微課資源，注意重難點的切入，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)。其六，教師可以利用互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)，瀏覽線上素材，豐富教學(xué)資源。其七，教師可以實施教學(xué)創(chuàng)新，從而構(gòu)建科學(xué)合理的教學(xué)模式。

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作者簡介：

邵喜，江蘇省南京市，南京市溧水區(qū)東屏中學(xué)。