虛擬實驗在初中物理實驗教學中的運用

曾維六

【摘 要】隨著科學技術的不斷發展，各種先進技術和科技產品被廣泛運用于社會各個領域，同時也在教育教學領域中發揮出了重要的作用，促進了教學方法的轉變和發展。初中物理是一門實驗性較強的課程，物理實驗在物理教學中具有重要地位，虛擬實驗的運用，突破了傳統物理實驗的局限，實現了先進技術與傳統實驗的有機結合，能夠有效提升教學質量。本文就虛擬實驗在初中物理實驗教學中的運用進行了研究分析。

【關鍵詞】虛擬實驗；初中物理；實驗教學

新課標要求教師重視對學生綜合素質的培養，初中物理學實驗性較強，能夠有效提升學生的科學探究能力，并且在物理實驗中，能夠充分調動學生的學習積極性，激發學生的創造力，為學生進行科學研究創造了良好的環境。但是在傳統的初中物理實驗中，存在著一定的局限性，一定程度上阻礙了實驗的開展。而虛擬實驗的運用，能夠有效解決這些問題，改善實驗內容和設備，提升教學質量。

一、虛擬實驗相關概述

虛擬實驗主要包括虛擬仿真實驗室和Flash課件。主要是運用網絡技術、計算機仿真技術等進行整個實驗的模擬，使實驗教學與虛擬現實技術相結合，利用仿真系統，將實驗教學數字化。在初中物理實驗中運用虛擬實驗，是科學技術發展和教育事業深入改革的必然趨勢，利用這一方法，能夠有效提升學生對物理實驗的興趣，達到增強學生學習效果的目的。

虛擬實驗在初中物理實驗教學中的運用優勢

1.不受時間及空間限制

傳統的初中物理實驗教學通常會受到時間和空間的限制。由于學校經費有限，實驗器材數量有一定的限制，實驗室相對較小，無法滿足較多的學生一起進行實驗，因此，學校往往會采取分班輪流進行的策略，但是由于課時較短，這種方法也不能完全滿足學生的學習需求。而虛擬實驗能夠突破這一局限性，學生可以在任何需要的時候，通過互聯網進入虛擬實驗室網站進行試驗，且沒有時間限制，為學生提供了更多的學習機會。

2.具有可控性

虛擬實驗相對于傳統實驗來說具有一定的可控性。傳統的初中物理實驗不能夠控制實驗的節奏，導致學生在實驗過程中很難觀察到瞬間出現的實驗現象，而虛擬實驗則能夠控制其實驗節奏，如將較快的實驗過程放緩，將較慢的實驗過程加快等。這種試驗方式能夠幫助學生全面、細致的觀察實驗現象，記錄、整理、分析相關數據，還能夠通過學生的實際需求進行實驗過程的截取，便于學生對實驗的理解和思考，提升學習效果。

3.減少實驗成本

傳統的初中物理實驗中，主要運用實驗相關器材來完成，而實驗器材的費用往往較為昂貴，學校的經費有限，因此，購買的器材數量有限，一定數量的器材需要供全校師生使用，極易出現損壞，維修、更換的費用又是一大筆資金。虛擬實驗的運用能夠使實驗器材數字化，在實驗過程中不存在實驗器材損壞的情況，并能夠供應多人同時使用，有效減少了初中物理實驗的試驗成本。

4.安全性較高

一些物理實驗本身存在著一定的危險性，在傳統實驗中，一旦出現學生操作失誤的情況，就很有可能給學生帶來危害。虛擬實驗的運用，能夠有效避免這些危險因素，學生可以操作任何危險系數的實驗，不再局限于集中危險性較小的實驗，拓展了學生的學習內容，提升了實驗的安全性，有效提升了教學質量。

三、虛擬實驗在初中物理實驗教學中的運用

1.測量型試驗中的運用

測量型實驗在初中物理實驗中屬于最基本的實驗，相對于其他實驗更為簡單，教師可以利用虛擬實驗幫助學生學習其中較為復雜的實驗，加深學生印象。

例如在研究小燈泡電阻測量方法的試驗中，教師可以先用通俗易懂的語言向學生講解“伏安法”測電阻實驗的原理，在要求學生根據原理，利用虛擬實驗，進行實物電路圖的連接。學生在連接完畢后，從左至右滑動變阻器的滑片，并記錄滑動時，顯示出的電流和電壓的數據，學生通過數據結果能夠輕易看出小燈泡電阻隨著電壓的增大而增大。教師在要求學生將電阻換成定值電阻，再次滑動變阻器，發現電阻阻值沒有變化。通過兩種結果的比較，激發學生的探究欲望。教師利用電阻材料對學生適當引導，學生很快得出小燈泡鎢絲溫度升高導致阻值變大的結論，并再次通過虛擬實驗進行驗證，證實了自己實驗設計的可行性，有效提升了學生的自信心和是研究性，加深了學生對這一實驗相關知識的印象，提升了實驗效果。

2.探究型實驗中的運用

探究型實驗在初中物理實驗中具有重要的價值，這一實驗一般會要求學生對某一物理問題進行獨立的實驗設計，通過實驗方案對這一問題進行探究或是根據已有的實驗方案完成實驗。虛擬實驗的運用，能夠通過模擬相關的實驗現象，幫助學生探究相關問題。

例如在進行平面鏡成像特點的實驗中，需要學生探究某一物體與其平面鏡中成像的位置關系和大小，由于平面鏡中的成像不能夠直接進行測量，因此需要利用完全相同的物體輔助實驗。學生可以利用虛擬實驗，將兩支點燃的蠟燭分別立于一塊玻璃板的兩面，并移動其中一支蠟燭，直到其與像完全重合，并將這時兩支蠟燭的位置記錄下來，得出像與物體之間的關系。教師還可以要求學生再次改變未曾移動的蠟燭位置，對實驗結果進行驗證，提升實驗的可信度。

這是一個非常經典的模擬平面鏡成像過程的實驗。學生能夠通過這一虛擬實驗進行平面鏡成像規律的探究，而不是僅依靠教師的講解進行知識的學習，加深學生對相關知識的印象和成像規律的認知。

3.演示實驗中的運用

演示實驗是初中物理實驗中較為常見的實驗之一，這一實驗主要是要求教師借助虛擬實驗完成整個實驗過程，這種方法能夠使學生的注意力更為集中，更好的進行試驗過程的觀察，提升學生發現結論的準確性。教師在進行演示實驗前，需要進行精心設計，以保證實驗原理能夠得到很好的還原，提升學生認知的準確性。

例如在進行光的反射實驗時，教師可以利用虛擬實驗，采用平面鏡和平行光源進行實驗模型的設計。首先利用光的反射圖向學生講解光的反射定理及相關概念，要求學生利用量角器對反射角及入射角進行測量，并在教師的引導下共同總結其定理。教師安排學生利用虛擬實驗進行結論驗證，通過改變入射角大小，發現反射角的變化，記錄兩者所對應的大小數據，比較分析，驗證結論。

四、虛擬實驗在初中物理實驗教學中的運用建議

虛擬實驗具有信息技術的特殊性。教師應加強自身信息技術的運用能力和教學設計能力，提升自身的專業素養。充分明確虛擬實驗的優勢和不足，盡量發揮其優勢，以達到滿意的教學效果。學校也應加強對虛擬實驗軟件的研究，不斷研究創新，開發更有效的虛擬實驗軟件，以適應教學需求的變化。同時處理好虛擬實驗和真實實驗之間的關系，實現兩者的有機結合。

五、結論

物理實驗是初中課程中十分重要的內容，現階段很多學校實驗儀器數量不足，已經不能滿足學生的學習需求，因此，教師應積極研究運用虛擬實驗，為學生提供不受時間空間限制，安全性較高的實驗平臺，激發學生興趣，提升學習效果。

參考文獻：

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