初中物理“虛擬實驗”的再思考

黃東

【關鍵詞】物理實驗 虛擬實驗

演示 探究

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2015）05A-

0088-01

物理“虛擬實驗”指的是沒有實際操作，但也能被學生接受認可的“實驗”。隨著多媒體教學的普及，使用課件來進行“模擬實驗”逐漸成為教師廣泛采用的教學手段。盡管“虛擬實驗”迎合了初中物理教學之抽象的特點，但是我們在為“虛擬實驗”教學高興的同時，也應該清醒地認識到“虛擬實驗”對物理實驗教學所產生的影響。

一、模擬再真，能賽過事實嗎

科學的根基是真實，我們用真實的實驗來反映真實的世界。如果學生的思想完全建筑在屏幕、投影傳輸的“現象”之上，那教師傳授的就不是科學，而只能說是一種思想了。

比如在學習熔化和凝固時，需要學生理解熔化和凝固的特點，很多教師都借助“虛擬實驗”來讓學生觀察，雖然學生知道了熔化和凝固的特點，但是對于真實的情況（比如熔化前和熔化時的溫度并不是呈現折線，而是曲線，然后溫度才保持不變），學生就不得而知了。因此，在教學時，教師就沒有必要采用“虛擬實驗”來進行，而應通過真實的實驗讓學生看到熔化和凝固的特點。有了這樣的實驗基礎，再講解熔化和凝固的條件就水到渠成了。

二、虛擬演示，能呈現失敗嗎

教師教給學生的，除知識外，應該還有技能。這其中，包括觀察能力、動手操作的能力、尋找錯因并糾正錯誤的能力以及合作協調的能力等。在真實的實驗中，有很多實驗都不可避免地會出現一些失敗的操作、煩瑣的數據以及實驗誤差，這些都是真實實驗的一部分，也都是物理教學的一部分。如果學生不去體驗和感悟，在遇到這樣的問題時，自然會束手無策。比如在研究伏安特性曲線時，需要學生關注實驗過程中的數據（包括錯誤的數據、誤差偏大的數據），需要學生動手畫圖，以此來提高學生的畫圖能力。但“虛擬實驗”只是完美地呈現了曲線，對于實驗數據的誤差就無法很好地體現出來。因此，這種情況下最好讓學生自己親自做。

三、虛擬過程，能展現對話交流嗎

如果僅僅用課件演示來代替演示實驗，用“虛擬實驗”代替學生的探究實驗，那教師就只能淪落為一名操作員，學生很難實現與其交往、溝通，更不用說形成交互影響，產生教學共振了。比如在學習《歐姆定律》的實驗時，如果用“虛擬實驗”，幾分鐘就完成了，但是學生在實驗活動過程中，需要通過提問、解答、辯論、討論等活動不斷地修正、減小誤差，最后得到歐姆定律的初步結果，進一步提高認識，增強思維能力。這一切在“虛擬實驗”中很難做到。因此，教師應通過真實實驗使教學在互動中進行，使知識在對話中生成、在交流中重組、在共享中倍增。

當然，這些反思并不是完全否定或拋棄“虛擬實驗”，而是應該讓“虛擬實驗”和真實實驗有效地結合在一起，充分發揮“虛擬實驗”的作用，為我們的教學更加有效、高效奠定基礎。

（一）要真實更要實驗的可視度

實驗需要真實，但是有時候教師的演示實驗在前邊做，由于教室較大、學生多，只有前面的學生看得清，影響了教學效果。利用“虛擬實驗”就能很好地解決這一問題。例如學習影響摩擦力的因素的實驗時，把演示實驗制成Flash動畫，用多媒體顯示，學生觀看后很容易得出影響摩擦力的兩個因素。這樣，既沒有讓實驗失真，又讓學生認清了摩擦力的影響因素。

（二）要“失敗”也要實驗的效率

物理實驗不可避免會出現“失敗”的數據，教學時，教師可以結合“虛擬實驗”，讓學生避免出現盲目操作，損壞儀器。例如，在做電路連接類“虛擬實驗”時，如果連接出現錯誤，“虛擬實驗”系統就會發出警告，并提示學生重新連接，只有線路連接正確才能進行下面的內容。這樣的實驗安排，使學生實驗思路較清晰，縮短了做真實實驗的時間，提高了教學效率。

（三）要交流也要實驗的突破點

在物理教學中，很多教學重點受到時間、空間等因素影響，不容易突破，教師可以利用“虛擬實驗”的強大功能來彌補其中不足。例如講電流時，電流的方向判斷在初三電學中是重點，但電流在導體中是看不見、摸不著的，對初中學生來說是比較抽象難以理解的，即使讓學生互相交流也很難理解。雖然教材中有許多幅相關插圖，但卻是靜止的，不能讓學生產生電荷流動的感覺。而借助“虛擬實驗”，通過人機交流，就可以讓學生觀察到正、負電荷流動的畫面，這樣把微觀粒子夸張化，學生理解起來就不那么困難。

所以，要讓實驗教學更加有效地為教學服務，教師不能過分地依賴“虛擬實驗”，但是也不能拋棄模擬實驗，而應在實驗的設計上下一番工夫。

首先，“虛擬實驗”不能忽視真實的實驗細節。要把傳統的實驗教學與現代多媒體技術下的“虛擬實驗”教學有機地結合，以此來促進學生對物理概念、規律的理解。其次，“虛擬實驗”不能偏離真實的實驗過程。教師要認真學習物理課程標準，深入鉆研教材，挖掘知識之間的內在聯系，選擇貼近學生實際的“虛擬實驗”，這樣才能高效地實施實驗教學，實現課堂的高效。

（責編 林 劍）