使用初中物理虛擬實驗軟件的幾點體會

趙本君

自2011年年末我校參與省級實驗課題《理化生虛擬實驗軟件在農村初中的應用》實驗小組以來，我在常規教學中適當地加入了虛擬實驗來輔助真實實驗進行教學，經過三年的實驗，有了一些心得，現分享如下：

實驗是初中物理教學中最能發揮學生主動性和培養學習興趣的教學方法。在傳統實驗教學中，往往有一部分學生由于動手能力較差而導致實驗進度緩慢、實驗效果不明顯、誤差較大等結果，從而失去了實驗教學的意義。在虛擬實驗輔助實驗教學中，我總結了三種使用方法及優點，還有軟件的一些不足之處，在此加以說明。

一、虛擬實驗軟件輔助教學的三種模式

1.預習式的虛擬實驗

在非數據測量的實驗中，我們經常需要通過實驗過程來觀察物理過程和實驗效果。在真實實驗中，如果直接做實驗，在沒有實驗器材的預習過程中，學生對實驗器材沒有一定的認識，導致預習達不到預期效果，課堂實驗進度緩慢，總結歸納不到位，實驗失敗的幾率增加，導致失去了實驗的意義，實驗反倒成了部分學生的

負擔。

在課題實驗過程中，我采用虛擬實驗輔助預習，可以大大提高學生的學習興趣。比如，在觀察水的沸騰實驗中，使用虛擬實驗預習的優點如下：

（1）節約時間

教材上本實驗由于圖上的裝置都已經組裝好，學生就不可能對組裝實驗器材的過程有感性的認識，因而直接組裝實驗器材就會有順序不清、距離不好把握的缺點，導致組裝器材浪費了一定的時間。使用虛擬實驗軟件，安裝操作過程簡潔明了，用兩三分鐘就可以給學生一個非常直觀的印象，再進行真實的實驗器材組裝，往往可以省去三分鐘以上的時間，因此，使用虛擬實驗軟件的第一個優點就是能夠節約時間。

（2）直接體現學習目標

如果直接做實驗，觀察水沸騰過程中的現象，測量時間、溫度和數據記錄同步進行，多數學生感覺忙不過來，先觀察虛擬實驗的現象，學生就可以在頭腦中建立有序的觀察記錄過程，從而在真實實驗中心里能夠有預見性，就會直接按照預定學習目標去進行實驗、

觀察和記錄。

（3）分析實驗現象能夠直奔主題

物理學習往往要進行仔細觀察和分析。可是很多時候，要觀察的現象稍縱即逝，沒等學生反應過來，該過程的物理特征已經消失，又沒有時間重復或者重復具有不合理性。比如，水沸騰前氣泡的變化，這個時間很短暫，學生還沒有觀察清楚，水就已經沸騰了，這個過程中由于需要記錄時間和溫度，重復就不可取了。而使用虛擬實驗軟件直接建立觀察目標，在真實實驗中學生就可以進行直觀的對比。

2.驗證式的虛擬實驗

一般在數據測量的實驗中，往往由于實驗器材、學生的操作精度等客觀條件的影響，導致實驗結果的誤差很大，而使用虛擬實驗進行驗證性實驗來補償，可以彌補這一缺陷。

在測量鐵塊的密度實驗中，測出的鐵的密度往往比實際的鐵的密度小一些，一般達到7.6 g/cm3左右，學生往往會誤以為是鐵塊不純導致的，其實這是由于測量質量時天平精度、砝碼質量不標準，測量體積時細線占有體積、量筒精度以及讀數時的誤差綜合導致的差異，我們可以用虛擬實驗進行驗證，可以比較明確地解釋誤差產生的原因。

3.復習式的虛擬實驗

每個實驗的真正操作一般只有一次，在復習過程中涉及實驗就只能憑學生的印象理解，最近做過的實驗還好一點，時間久了的實驗過程早已淡忘。這時，虛擬實驗軟件的強大威力就發揮出來了，它幾乎真實地再現了當時的實驗。下面我以“探究電阻上電流跟兩端電壓的關系”的實驗加以說明。

本實驗是電學部分重點實驗，拓展的題型很多，單純依靠講解，已經失去了說服力，講完題型，學生理解不到位，效果很差。這時適當加入虛擬實驗，學生可以一目了然。比如，說明電壓表和電流表指針同步擺動，本來需要公式推導，現在只需要觀察現象就可以了。或者說明滑動變阻器滑片移動時對電壓表和電流表指針偏轉方向的影響，也是很直觀的，教師只要在觀察現象的時候加以簡短解釋，學生理解的效果就很好了。

二、使用虛擬實驗軟件的誤區

1.完全代替實驗操作

這是一大忌諱，如果虛擬實驗完全替代了真實實驗，就會抹殺物理實驗的客觀性，并且無法培養學生的動手能力。

2.每課必用

我們使用虛擬實驗軟件，是基于以下幾種前提條件：（1）實驗過程比較復雜的。（2）實驗結果不具有說服力的。（3）需要重復的。（4）實驗條件不具備的。（5）實驗具有危險性的。除了這五種類型的實驗，比如聲音的產生，是很常規的簡單實驗，就沒必要使用虛擬實驗軟件里的敲鼓實驗了。

三、使用虛擬實驗軟件的意義

物理實驗教學中，我們的目的在于鍛煉學生的手腦結合能力。使用虛擬實驗軟件并不能取代真實實驗，它只是真實實驗的補充，只能在學生學習有困難的時候使用，如果學生學習能力普遍很高，那么不用也可以。但是農村初中學生學習能力平均水平較低，在農村初中使用虛擬實驗軟件才能真正發揮它的作用。

參考文獻：

馬發輝，李獻業，鐘永江，等.初中物理虛擬實驗教學模式研究[J].中國信息技術教育，2010（09）.

編輯 趙飛飛