虛擬實驗在中學物理教學中的重要作用

岳志兵++甘清源

摘 要：在物理教學中，對教師的教學和學生的學習重要且有效的方式就是做物理實驗。在科學技術和信息快速發展的今天，物理實驗也上升到了具有科技化和信息化的高水平方法。虛擬實驗一開始是人們在做科學研究時使用的，慢慢的它被發展到了學生的課堂中，它在教學中發生了非常重要的作用，使教師和學生都可以使用先進的科技設備，解決了傳統實驗所不能解決的問題，增強了學生的學習積極性，提高了課堂效率。虛擬實驗在中學物理課堂的使用，給物理課堂帶來了新的生命力和活力。本文主要談虛擬實驗在中學物理教學中的重要作用。

關鍵詞：虛擬實驗；物理教學；作用

一、 虛擬實驗可以幫助中學生更好的理解物理的抽象概念，可以讓學生更有效的掌握理論知識

物理實驗是對各種自然現象的反映，在中學物理課堂上，教師運用虛擬實驗的方式給學生展示實驗步驟方法以及得出的結論，也可以讓學生積極參與自己動手操作，讓學生進行有目的、有計劃的觀察。學生在這一系列的過程中，就會理解并且加對本節課所做實驗的印象，這樣一來，就可以把抽象的物理概念、枯燥的理論知識運用直觀形象的方式展現在學生的眼前，從而使學生對物理概念和理論知識有了更深刻的理解。這樣也可以提高課堂效率。例如，在講到有關于指南針的知識時，真實實驗只能是教師拿指南針讓學生使用觀察，而虛擬實驗時可以更好的展示給學生指南針的設計原理，可以運用動畫給學生展示形象具體的指南針的相關知識。這些都可以加深學生的印象，有助于學習。

二、 虛擬實驗可以促進學生對所學習的物理課程產生濃厚的興趣以及激發學生對新事物的好奇心，同時可以利用學生的興趣讓他們更快的學習計算機的使用

虛擬實驗具有較強的直觀性，教師運用虛擬實驗進行教學，給學生的視覺帶來了極大的沖擊。教師要充分利用虛擬實驗來設計課程所需要的實驗過程，尋找一些學生感興趣的東西，這樣虛擬實驗在學生眼里就會變得非常的神奇，學生就會對虛擬實驗這種新事物產生強烈的好奇心。這樣就可以提高學生對物理這門課程的學習熱情。與此同時，在學生的眼里，虛擬實驗只需要輕松的進行電腦操作就可以展現出非常完整清晰的實驗過程，這樣能夠促使學生更快的去學習計算機的使用，掌握基本的計算機的操作能力。虛擬實驗過程中，會需要學生自己積極的去觀察，每個實驗都會產生很多不同的數據和規律以及每個實驗的要求，這個時候就需要學生在教師的講解之外自己去處理自己觀察到的各種信息，這一過程能夠很好的培養學生對信息的處理能力。

三、 虛擬實驗可以為各個學校提供學校條件和環境所不能滿足的實驗場景，而且會給學校節省一部分真實實驗需要的費用

傳統的實驗對學校的教學條件和環境都有著很多的要求，經濟條件好的學校就有好的教學條件，也可以為學生提供良好的環境讓學生去進行實驗。而對于一些經濟條件和學校環境不那么好的學校，他們就沒有能力給學生提供物理實驗室，甚至也不能提供物理實驗所需要的各種儀器。這樣硬件設施就會影響學生受教育的水平。而虛擬實驗的出現就很大程度上解決了學校面臨的這一問題。

虛擬實驗不需要建設設備完善的物理實驗室，也不需要學校購買足夠的實驗儀器材，虛擬實驗利用圖像技術在電腦上制造虛擬的實驗環境，教師在教學過程中通過軟件通過電子設備就可以讓學生體會到和真實實驗一樣精彩的過程，這樣就使得大多數的學生可以感受到物理實驗的有趣和奇妙。教師運用虛擬實驗在物理課堂上給學生呈現實驗過程，這樣就可以使學校節省一部分資金的支出。

四、 虛擬實驗可以防止學生受到像真實實驗會出現的各種危險和不安全，而且會起到一定的環保作用

在物理實驗中，總是會有一些實驗過程非常危險，操作不慎就會受到傷害。而虛擬實驗則避免了教師以及學生在實驗過程中會遇到的各種危險，使物理課堂變得安全。例如在做和電路有關的實驗時，傳統的實驗會因為學生的操作不當而具有危險性，利用虛擬實驗給學生展示電路的連接電燈泡的發亮這些實驗時，就不會存在安全隱患，也一樣可以讓學生真實感受實驗過程。同時，傳統實驗對于一些高危險的實驗是不能被操作的，在物理課堂上，學生就只能通過教師的講解或者畫圖描述來理解，而運用虛擬實驗進行教學則可以展示給學生生動的實驗過程。

虛擬實驗使得物理實驗不再需要很多的實驗器材，這樣一來，實驗器材的減少使用就會起到一定的環境保護的作用。例如電池、塑料、藥品的使用都會造成環境污染，運用虛擬實驗則可以不使用這些物品。

五、 虛擬實驗使教學不再會受到時間不足、空間有限的影響，改變了以前教師的教學方式，這樣可以讓學生能夠及時有效的進行學習和實驗

傳統的實驗教學，會因為學校經費有限、實驗室設備不足、學生時間不同等問題而使學生不能及時操作所需要學習的實驗。這樣有的班級就會自己分組進行實驗，但是人數太多，時間又不充分，這些都不能達到學生學習的要求。而虛擬實驗就可以讓學生需要的時候及時的進行學習，可以教師統一讓學生觀看實驗過程然后講解研究，也可以讓學生回家自己進行學習。這樣一來，就能有效保證中學物理課堂實驗能夠緊跟學習內容，為學生的學習提供了更多的機會。

六、 虛擬實驗的實驗過程可以人為控制和把握，這樣就可以使學生對實驗現象和結果進行重復的觀察和了解

傳統的物理實驗中，學生和教師對于每一節課的實驗只有時間和能力做一次，如果在做實驗的過程中，學生注意力不集中，或者實驗進行過快，就會導致學生在做實驗記錄時不能夠完整的描述整個實驗。而且，學生如果當堂課不能完全掌握實驗知識，在課后學習時就需要進行回憶，短時間還可以有大概的印象，時間過長的話就會缺失很大一部分的記憶。這種時候，虛擬實驗就可以彌補這樣的不足，虛擬實驗可以完全真實沒有錯誤的呈現每個實驗過程，時間又可以很短，這樣就很方便同學進行回憶復習，可以對同一個實驗現象以及結果進行反復的觀察和了解。

七、 虛擬實驗的實驗效果非常精確和真實，甚至能夠得到比在實驗室做真實實驗更好的效果endprint

在傳統的人工進行物理實驗過程中，會因為一些原因導致實驗出現誤差。比如，在做一組需要測量的實驗時，會因為學生使用的尺子的不同或者學生自己操作觀察記錄時的不同而影響整個實驗的進行，也會使得實驗結果出現多種情況而不能有效反映所需要的規律。如果使用虛擬實驗軟件來進行操作的話，就不會存在這樣客觀條件的影響，從而使得整個實驗結果高度真實和精確。在測量物體的體積時也是一樣的，總會因為天平和物體本身的不同而導致有誤差，而使用虛擬實驗則完全可以避免這一問題。

八、 虛擬實驗的實驗內容可以達到最新的科學發展水平的要求，能夠獲得比較新的資源和方法

科學發展十分迅速，物理實驗所需要的各種儀器藥品也都在不斷的進行優化發展。如果是在傳統的實驗過程中，學校提供的儀器資源都是不能夠隨時更新變換的，這樣就使得實驗一直在舊的發展階段進行。而虛擬實驗的使用，不僅能夠隨時跟隨科學技術發展的水平，使教學處于發展的前沿，而且還有可能具有超前意識，自己運用知識構建自己想要的實驗，不必拘泥于過去的規律。

九、 虛擬實驗的運用能夠使教師在教學過程中可以使用各種各樣的實驗方法，拓寬學生的視野

在傳統的物理課堂的教學中，教師在進行物理實驗的教學時，只能嚴格按照實驗室規定去操作實驗來進行教學。而虛擬實驗的出現，使教師可以利用各種各樣的教學手段。學生在實驗時，不用再受到客觀因素的影響，比如學校實驗室會有開放時間的限制，在課堂實驗操作時必須嚴格按照書本要求來進行操作。學生可以自由的進行操作，將實驗內容、課本知識與自己的思考有機結合起來，拓寬在實驗時的視野。因此，虛擬實驗的運用能夠使教師在教學過程中可以使用各種各樣的實驗方法，提高課堂效率。

十、 總結

物理實驗在中學的教學中有著非常重要的作用，虛擬實驗的使用就會使得物理實驗在學生的學習中更加的錦上添花。虛擬實驗給物理課堂注入了新的生機和活力，它可以為學校減輕經濟壓力，可以提高學生的學習效率，促進學生的各種能力的提高。教師和學生都要有效應用虛擬實驗，充分發揮其優點，為物理實驗做積極的貢獻。

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作者簡介：岳志兵，一級教師，甘肅省隴南市，成縣陜西師范大學成州中學；甘清源，二級教師，甘肅省隴南市，成縣陜西師范大學成州中學。endprint