物理實驗教學中虛擬實驗的運用探微

以問題驅動的方式，啟發學生的思維，優化認知過程，改變了傳統教學讓學生走成功的捷徑，不重視思維訓練觀念和方法，給學生提供展示聰明才智的機會，引導學生更好地理解、掌握、發現規律，嘗試解決問題的途徑。從不同角度提出問題，引導學生用不同方法解決問題，發展學生的發散思維。如在物理實驗教學中，很多內容是很難通過解說就能解決問題的，一些探究性實驗在實驗室是無法完成的，那些教師難以控制的、成功率低的、耗時長的、變化快的實驗都可以利用多媒體課件仿真模擬，幫助學生理解記憶、發現規律，從而促進學生主動學習、積極思維，引發學生的創新意識。

信息技術能以超文本和超媒體的非線性方式組織信息，為物理教學信息的呈現提供極好的展示平臺，以生動活潑的教學內容、豐富多彩的課堂演示、扣人心弦的跌宕懸念，營造了良好的教與學氛圍，讓學生最大限度地活躍起來，在愉悅的情景下，以信息技術作為學生的工具積極主動地參與學習，以豐富的想象、牢固的記憶和靈活的思維獲得學習的成功，使課堂教學結構發生質的變化，提高教與學的有效性。

在凸透鏡實驗中，雖然學生能在實驗中得出結論，但學生都有對未知求索的欲望，都想知道為什么會成放大或縮小的像、實像或虛像，在學生做完實驗后，在通過一節來總結，用計算機模擬出光線通過凸透鏡后的折射情況，通過學生實驗和計算機的模擬加深了學生對凸透鏡成像規律的理解。

虛擬實驗對本學科來說只能作為一種輔助手段加以運用，因為它畢竟是制作的課件，而課件容易在學生頭腦中產生“假”的想法，只是有時用實驗無法或很難看清楚的物理現象，利用課件的方式，通過放慢其變化過程，利用屏幕重現其物理現象，從而使學生看清楚其間的變化，起到補充和強化物理實驗的效果。所以兩者之間各有優缺點：

1.虛擬實驗課堂容量大，能極大地提高課堂教學效率，但不能真正體現物理現象的真實性，即課件的結論不能使人信服；而物理實驗，現象直觀、結論真實，實驗所獲得的數據很有說服力，但課堂演示實驗花時較多。

2.虛擬實驗課件制作花費時間較長。從這一點來看，不可能每節課都使用，大多數只是在開設公開課、優質課時才使用。而且從實際情況來看，不可能每個學校特別是農村學校或落后地區都具備這種設備。相對來說，實驗教學在我們農村學校還是唱主角。

3.課堂教學并不是一種死板的、教條式的教學，它應根據教學中的主體——學生來組織教學，隨時調整和改革課堂教學方式，做到課堂教學靈活多樣，盡可能地調動學生的學習興趣，努力激發學生的學習潛能。而要達到這些，用虛擬實驗較難滿足，原因是課件是教師在上課前就已經制作好的，課件中所設置的問題也僅僅是教師的“一面之詞”，而實際情況往往與教師的“假設”相差甚多，特別是虛擬實驗是不會出任何“差錯”的實驗，這樣一般不容易使學生的思維得到發展，更不必說使學生的創新意識和創造才能得到培養。但物理實驗特別是學生實驗完全可以彌補課件的缺陷，學生在實驗中或教師在做演示實驗時可能會遇到“意想不到”的問題，而這往往能激活課堂氣氛，從而使課堂教學處于“新”、 “奇”之中，學生從中也能感受到學習物理的樂趣，這對培養學生的優良思維品質和創新能力大有幫助。

4.演示實驗要求教師動手能力強，反映教師的基本素質；而虛擬實驗反映教師掌握先進教育設備的本領。從教育的發展趨勢來看，這兩方面是教師必須具備的基本功。

在物理教學中，為了更好地培養學生的形象思維，讓學生觀察物理現象是必須的；而物理學是一門以實驗為基礎的學科，許多重要的物理定律都是在實驗的基礎上總結出來的。讓學生通過實驗得到物理規律，不僅能夠使學生對物理知識、概念和規律獲得具體的、明確的認識，而且還能培養學生的觀察能力和動手能力。如果用課件模擬物理實驗，學生在觀看動畫的過程中僅僅學習了知識的表象，缺乏真正的感知活動。沒有真實感，缺乏可信性。例如，在熔化和凝固的實驗中，由于學校條件和實驗難度的限制，有的時候不會讓學生動手實驗，而是通過課件演示，這樣得出的晶體和非晶體的熔化曲線和溫度變化規律，由于沒有讓學生參與而缺乏可信度。同時，在教學過程中，也應通過各種手段重視物理現象，其目的是找到物理變化的內在規律，這就需要把物理變化中某一瞬間或某一位置的狀態加以觀察，認清它的特點，使學生對于物理現象的認識既有整體變化的過程，又有整體變化過程中每一階段的具體狀態，以利于較確切地把握整個物理過程，而這可通過課件來實現，所以物理實驗教學和虛擬實驗的使用是相輔相成的。

在積極推進素質教育，努力培養學生的創新意識和創造才能的前提下，應積極開辟第二課堂，開放實驗室，提供機會和場所，進行課題研究及探索性實驗；而在課堂教學中，應是物理實驗和虛擬實驗輔助教學相互結合。這兩者如果使用得當，可以進一步激發學生學習興趣，挖掘學生的學習潛能，從而使課堂變活，使學生的思維處于“最近發展區”，盡可能使學生的創造能力有所突破。