仿真教學(xué)在物理教學(xué)中的運(yùn)用

物理作為一門實(shí)驗(yàn)類學(xué)科，在實(shí)際教學(xué)中，由于受到教學(xué)環(huán)境的影響，實(shí)驗(yàn)儀器的復(fù)雜、精密與昂貴，往往不能允許學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)參數(shù)、反復(fù)調(diào)整儀器，不利于學(xué)生剖析儀器性能和結(jié)構(gòu)、理解實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思想和方法。仿真教學(xué)作為一種新的科學(xué)研究手段和教學(xué)手段，為學(xué)生及專業(yè)教師提供了教學(xué)科研平臺(tái)，延展了創(chuàng)新的想象空間，可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，必將在未來的智能化教育領(lǐng)域中取得重大的發(fā)展，成為現(xiàn)代教育的基礎(chǔ)。

1 仿真教學(xué)法在物理教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)

在物理教學(xué)中應(yīng)用仿真教學(xué)有哪些優(yōu)勢(shì)呢？

（一）吸引學(xué)生的注意力，提升學(xué)生課堂興趣

很多物理現(xiàn)象都是十分有趣的，但是，在教室里面的教學(xué)通常是空洞乏味，學(xué)生們對(duì)這些不感興趣，在課堂上很容易走神。引入仿真教學(xué)法后，可以很大程度地改變這一現(xiàn)象。教師可以借助多媒體技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)構(gòu)建一種高度虛擬仿真的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，使學(xué)習(xí)者體驗(yàn)置身其中的感覺，最大限度地激發(fā)學(xué)生的自主實(shí)驗(yàn)興趣以及解開物理奧秘的沖動(dòng)，達(dá)到提升學(xué)生課堂興趣的目的。

（二）完成不可能的實(shí)驗(yàn)，提升教學(xué)效果

物理實(shí)驗(yàn)器材往往要求精確，而且很多物理實(shí)驗(yàn)器材極其昂貴，學(xué)校很難給每位學(xué)生提供一套完備精準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)儀器。利用多媒體仿真技術(shù)，可以把實(shí)驗(yàn)過程以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果形象逼真地演示出來，學(xué)生也可以自己進(jìn)行仿真演練，提升課堂教學(xué)效果。不僅如此，教師和學(xué)生還可以利用仿真技術(shù)，完成復(fù)雜實(shí)驗(yàn)、危險(xiǎn)實(shí)驗(yàn)和反應(yīng)周期過長的實(shí)驗(yàn)等傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室無法完成的實(shí)驗(yàn)。

（三）豐富課堂教學(xué)形式，提升教學(xué)效率

仿真教學(xué)的應(yīng)用突破了實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)客觀條件的依賴性，滿足了實(shí)際的課堂教學(xué)需要，而且仿真教學(xué)涉及各種大小實(shí)驗(yàn)，也不用擔(dān)心器材的損耗，大大縮短了實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，提升了教學(xué)的效率。

2 如何在物理教學(xué)中合理運(yùn)用仿真

物理是所有學(xué)科之中對(duì)科學(xué)素養(yǎng)要求最高的學(xué)科。因此，我們?cè)诮虒W(xué)之中必須注意培養(yǎng)學(xué)生的方方面面，不能把學(xué)生局限于某一“特長”之中。如何恰到好處地在物理教學(xué)之中運(yùn)用仿真教學(xué)是非常關(guān)鍵的。

（一）運(yùn)用仿真軟件要準(zhǔn)確詳細(xì)

仿真軟件模擬實(shí)驗(yàn)是很嚴(yán)密的，雖然不是在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行操作實(shí)驗(yàn)，但我們?cè)谶\(yùn)用仿真軟件教學(xué)的時(shí)候，也必須嚴(yán)格按照相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行，不能對(duì)其進(jìn)行不恰當(dāng)?shù)暮喕踔潦沁z漏。規(guī)范的操作也有利于讓學(xué)生養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)。

（二）應(yīng)符合教學(xué)實(shí)際要求

仿真教學(xué)必須根據(jù)實(shí)際情況而定，能進(jìn)實(shí)驗(yàn)室操作的實(shí)驗(yàn)或者能在教室做演示實(shí)驗(yàn)的部分教學(xué)，應(yīng)盡可能地避免使用仿真軟件教學(xué)。要根據(jù)實(shí)際情況，多讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室規(guī)范地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，以此來培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。

（三）拓寬學(xué)生的視野

教師可以讓學(xué)生在仿真軟件上進(jìn)行練習(xí)和模擬，也可以讓學(xué)生自己完成一些有趣的小實(shí)驗(yàn)。一來可以培養(yǎng)學(xué)生們的實(shí)驗(yàn)興趣，拓寬學(xué)生的視野；二是可以讓學(xué)生盡快的熟悉并了解軟件。

3 運(yùn)用仿真教學(xué)時(shí)應(yīng)注意哪些問題

仿真教學(xué)雖然方便，但是一昧地濫用仿真教學(xué)和不恰當(dāng)?shù)厥褂梅抡娼虒W(xué)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的物理科學(xué)素養(yǎng)是十分不利的。我們不僅要培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、觀察能力以及個(gè)人的創(chuàng)新能力，同時(shí)還要注重學(xué)生的理論知識(shí)教育以及團(tuán)體合作能力的培養(yǎng)。教師要做到因材施教，不能過度依賴仿真技術(shù)輔助教學(xué)。因此我們?cè)谶\(yùn)用仿真技術(shù)進(jìn)行物理教學(xué)的時(shí)候，必須注意幾個(gè)問題：

（一）不能夸大仿真技術(shù)的作用

仿真技術(shù)是否在教學(xué)中使用，完全取決于教學(xué)的需求。仿真技術(shù)只是一種教學(xué)手段，它的角色應(yīng)為促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的認(rèn)知工具與協(xié)作交流工具，代替不了教師的課堂現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)、智慧和情感。不能盲目地依賴于仿真技術(shù)而把所有的教學(xué)環(huán)節(jié)都用計(jì)算機(jī)模擬操作。仿真教學(xué)不是通用于任何教學(xué)過程之中，摒棄傳統(tǒng)教學(xué)模式而選擇仿真教學(xué)并不是一個(gè)明智的選擇，這樣會(huì)使得學(xué)生毫無創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力，長久如此也會(huì)讓學(xué)生覺得枯燥和乏味。

（二）不能讓仿真實(shí)驗(yàn)完全代替實(shí)際操作實(shí)驗(yàn)

物理實(shí)驗(yàn)是不可替代的，應(yīng)盡量讓學(xué)生親自操作，親自觀察，讓學(xué)生獲取第一手資料。利用仿真技術(shù)可以很方便地實(shí)現(xiàn)模擬，甚至模擬現(xiàn)實(shí)中難以實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)。但是，如果熱衷于在計(jì)算機(jī)上模擬操作而忽視學(xué)生的實(shí)際操作，勢(shì)必會(huì)不利于學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)。同時(shí)由于模擬實(shí)驗(yàn)不是真實(shí)的自然環(huán)境實(shí)驗(yàn)，使得它的可信度不高，如果長期讓學(xué)生接受他們所懷疑的信息，那么必然會(huì)使他們喪失質(zhì)疑、創(chuàng)新的欲望和能力，這與運(yùn)用仿真技術(shù)進(jìn)行輔助教學(xué)的初衷背道而馳。

（三）應(yīng)注重實(shí)際，完善教學(xué)

每位教師面對(duì)的學(xué)生都是不一樣的，因此教師在利用仿真技術(shù)進(jìn)行教學(xué)的時(shí)候，一定要根據(jù)實(shí)際情況改變自己的教學(xué)策略，不能夠過分地偏向仿真教學(xué)，更不能一昧照搬別人的仿真教學(xué)方式進(jìn)行教學(xué)。

4 結(jié)論

仿真技術(shù)在物理教學(xué)中的運(yùn)用，是社會(huì)進(jìn)步的需要，是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然選擇，是物理教學(xué)現(xiàn)代化的一種體現(xiàn)形式。它不僅能有效地提高物理教學(xué)的質(zhì)量，而且能培養(yǎng)學(xué)生利用信息技術(shù)獲取信息、分析信息和處理信息的能力，讓學(xué)生獲得適應(yīng)未來信息社會(huì)需要的創(chuàng)新能力、動(dòng)手操作能力和思維想象能力，使學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)。總之，利用仿真技術(shù)進(jìn)行物理教學(xué)既有好處也會(huì)帶來一些問題，教師必須根據(jù)實(shí)際教學(xué)情況和教學(xué)目標(biāo)來選擇合適的教學(xué)方式，最大程度地引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)物理，對(duì)物理產(chǎn)生興趣，從而發(fā)揮仿真教學(xué)的最大優(yōu)勢(shì)，達(dá)到理想教學(xué)目的。

[基金項(xiàng)目]：湖南省自然科學(xué)基金（2015JJ6092，2016JJ6023）；湖南省教育廳（15B191）；吉首大學(xué)研究生教改課題（JG2016B07，JG2016B03）；吉首大學(xué)校級(jí)教改課題（2015JSUJGB03）；吉首大學(xué)博士科研啟動(dòng)資金（jsdxrcyjkyxm201502）。

（作者單位：吉首大學(xué)物理與機(jī)電工程學(xué)院）