初中物理的虛擬實驗

【摘 要】面對初中物理實驗教學中存在的一些問題，為了更好地開展中學物理實驗教學，近幾年虛擬實驗教學平臺發展迅速。本文對初中物理實驗教學以及物理虛擬實驗的發展作了介紹。

【關鍵詞】虛擬實驗 物理實驗 初中物理

【中圖分類號】G632 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2013）33-0122-01

一 引言

為了貫徹基礎教育改革，教育部制定了《全日制義務教育物理課程標準（實驗稿）》。從《全日制義務教育物理課程標準（實驗稿）》的基本理念中可以看出，注重全民素質的培養并且要求教學中有真實的情境，有科學探究的環節，有多種學習方式，有評價反饋。這對于傳統的教學資源來講無疑是一個挑戰，而利用信息技術的虛擬實驗資源，構建新型的教學模式，可以彌補常規教學的不足。

二 初中物理實驗教學的現狀

物理學是一門實驗科學，物理實驗不僅是物理學發展的基本動力，還是物理教學的主要內容、方法和手段。物理實驗的主要目的是給學生學習物理創造一個良好的學習環境，使學生能主動地獲取物理知識，掌握學習的方法，培養實驗能力，形成科學的品質。傳統的物理教學以學生掌握和鞏固知識為目的，對實驗在知識、能力、方法、情感態度與價值觀等綜合科學素質教育中的重要作用認識不足，因此實驗教學基本上以教師為中心。演示實驗主要是教師做、學生看；分組實驗則讓學生按教師設計好的方案進行，缺乏獨立思考和創造性活動。而按照新的課程理念，演示實驗應該重視學生參與，隨堂實驗、學生分組實驗則要盡量采用探究式，讓學生真正進入科學研究的狀態，扮演研究者的角色。這就要求實驗不能只限于教科書規定的有限幾個，而是要根據探究活動的需要，讓學生盡可能多地進行實驗活動；學生可以嘗試自己設計實驗、選擇儀器、收集數據、歸納并總結規律。但是在真正的物理實驗教學中，按照新課程理念開展實驗卻存在多方面的困難，如實驗設備資源緊缺，實驗室資源更新換代慢等現狀，很難滿足新課標的要求。

信息技術與物理實驗教學整合，可利用視聽資料、網絡資源等加強實驗教學與社會、生活、科學技術之間的聯系，信息技術的交互性和超文本鏈接優勢，又為“師生互動”提供了可靠的保證。在實驗的不同環節，信息技術都可發揮獨特的作用：在觀察環節大大擴展實驗的可視性和可重復性，在數據采集環節使物理量的測量不但簡單方便，而且精度高，在數據分析環節則讓學生從機械、繁瑣的數據處理過程中解脫出來，投入更有創造力的方面。因此，借助信息技術的優勢可以實現物理實驗教學的新要求。

三 虛擬實驗簡介

虛擬實驗是以現代教育理論為指導，以計算機仿真技術、多媒體技術和網絡技術為依托，而建立的一種新型實驗教學系統。虛擬實驗利用計算機技術來實現各種虛擬實驗環境，實驗者以交互的方式進行實驗操作，可以像在真實的環境中一樣完成各種預定的實驗項目，最大限度地模擬真實實驗的場景，并提供與實際實驗的操作方法相類似的實踐體驗。作為傳統實驗教學的一種有效的補充，虛擬實驗教學已經成為加強實踐教學，提高教學質量的重要手段，它不僅可以在一定程度上代替傳統的實驗教學，而且可以克服傳統實驗的各種制約和弊端，從而有效地解決目前實驗教學中存在的諸多問題，達到優化教育資源、提高教學質量的目的。

虛擬實驗概念的提出至今僅十幾年，但因其誘人的應用前景，各國均在大力開發，已經取得了一些進展。目前國內外開發的虛擬實驗平臺主要有兩種：一種是演示實驗，另一種是探究實驗。演示實驗主要是用來給學生演示一些實驗現象，一般不需要學生動手控制；而探究實驗則要求學生進行多方面探究性學習，一般都需要學生動手控制，對于讓學生經歷科學探究過程，學習科學研究方法，培養學生的探索精神、實踐能力以及創新意識等方面有其獨特的優勢。

四 結束語

目前，初中物理虛擬實驗平臺已在全國部分中學開始使用，筆者也深入了解了物理實驗課堂調研物理虛擬實驗平臺的使用情況，調研結果表明，該實驗平臺的使用效果還不錯，基本實現了研發時的預期目標。當然在學生使用的過程中也發現一些問題，我們和合作學校開展了長期合作，會不斷地完善虛擬實驗平臺的功能，以期待最大限度地提高實驗課的教學質量。

虛擬實驗是對真實實驗的模擬，在很大程度上改善了真實實驗設備硬件不足的現狀。但是虛擬實驗絕對不能完全取代真實實驗，因為學生在真實實驗中可以鍛煉自己的動手操作能力，而這正是虛擬實驗所沒有的。因此，在物理實驗教學中，虛擬實驗應以真實實驗為依托，真實實驗也應以虛擬實驗為手段和輔佐，做到虛中有實、實借助虛，使虛擬實驗與真實實驗在實現物理實驗教學目的方面相得益彰、優勢互補。

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部制定.全日制義務教育物理課程標準（實驗稿）[M].北京：北京師范大學出版社，2001

[2]廖伯琴、張大昌.全日制義務教育物理課程標準（實驗稿）解讀[M].武漢：湖北教育出版社，2002

[3]虛擬實驗室國內外研究的狀況[EB/OL].http：//www. cgtiger.com/news/552.html，2009-07-06

〔責任編輯：高照〕