淺談初中物理多媒體教學中虛擬實驗的作用

何濤

摘 要：物理教學中的虛擬實驗指的是用計算機代替傳統實驗各操作環節的硬件操作環境，所取得的效果等于或者優于真實環境的實驗。物理學科教學中的虛擬實驗的運用，賦予了物理實驗課堂新的載體。文章介紹虛擬實驗在初中物理教學中的作用。

一、虛擬真實場景，把問題深入淺出地剖析

以往教學當中，有的演示實驗得出的數據往往存在很大的誤差，這使得教學遇到一定的阻礙。有了虛擬實驗運行環境，以往無法完成的實驗都可以在學生面前展示，使得教學更有說服力和針對性。

例如，晶體和非晶體熔化、凝固規律（如圖1）一直是初中物理分組操作實驗中的難點，因其操作難度較大，實驗誤差率高，就算是教師反復做，成功率也極低，同時實驗時間長、現象效果差，往往一節課下來都無法引導學生完成，教師只好應用一些枯燥的實驗數據讓學生畫圖，通過分析得到實驗規律，學生缺乏直觀的感受，更沒有實際參與實驗過程。而通過虛擬實驗，可以讓學生觀察到仿真度高的實驗過程，而且可以比實際實驗觀察得更為真切、形象、生動，增強了實驗教學效果。

二、實驗過程獨立化，拉近學生個體能力的距離

傳統的電學實驗（如圖2）中，一般以小組為單位，存在優秀學生操作起來簡單順暢，學困生受于能力所限成為“實驗門外漢”現象，而對實驗結果更是難以深化為知識。由于學生存在個體差異，分組實驗并不是可以使每個學生都得到教科書般的知識果實。

而應用虛擬實驗后，可以重復在電腦上做實驗，把實驗當中一些影響因素加以滲透，使學生把課本的知識重難點牢記在腦中。虛擬實驗也可以由學生合作完成，讓大家出謀劃策，讓各類學生都參與到知識結果形成過程中，把課堂變成學生的課堂，把知識學習變成每人都參與的快樂過程。

三、抓住實驗時間變化的尾巴，不能一閃而過

在物理實驗中，有的實驗過程變化較快，用眼睛難以觀察。學生對實驗結果還是存在一定疑惑，這樣的實驗操作不利于在實驗的基礎上進行知識傳授。而虛擬實驗可以根據實驗要求，把實驗現象時間做更為細致的分解，還可以重復播放，學生通過觀察實驗現象認識實驗結果，將知識內化，把瞬間實驗變成慢動作片段。

例如，有關慣性的實例（如圖3），學生無法理解小車上木頭為何前傾和后傾的現象，不能準確組織語言表達。而通過播放慢動作的方法讓學生看到片斷運動，再將片斷式運動組織成完整的過程，學生就會加深對慣性的理解。教師將無形的物理知識生動、形象地展示出來，可突破教學的重難點。

四、大數據時代的到來可讓學生隨時學習和提升自我

課堂是物理學習的主陣地，但物理學習是無所不在的，采用虛擬實驗，學生可以在學校、家庭等外部環境借助虛擬實驗進行物理探究活動。充分利用大數據云平臺的強大功能，布置學習家庭作業，提供豐富的學習資源，學生可以根據自己的時間安排，自行開展實驗活動，培養學生的自主探究能力。

五、仿真虛擬實驗效果更能讓師生享受實驗成果

利用虛擬實驗室技術，在多媒體計算機上建立虛擬實驗室，學習者便可以身臨其境般地操作虛擬儀器，使得獲得實驗結果的途徑更安全便捷。虛擬實驗不消耗器材，也不受場地等外界條件限制，減少了實驗成本。同時可反復重現過程，直到得出滿意結果，顛覆了傳統演示實驗模式。虛擬實驗不僅可以達到真實實驗效果，還可以將實驗中無法展示的現象根據需要進行調節觀察。它能夠穩穩當當地達到實驗目的，達到教學目的。物理虛擬實驗為物理課堂注入了新的活力元素，為學生物理學習過程架設了成功大道，在日后的科學虛擬實驗中，可以有效提高學生的物理學習興趣，有利于學生掌握物理學習方法，服務于所有學生創新與實踐能力的提高。

參考文獻：

[1]（俄）雅科夫·伊西達洛維奇·別萊利曼.趣味物理學[M].項 麗，譯.北京：中國婦女出版社，2015.

[2]謝俊榮.多媒體教學手段在初中物理教學中的作用[J].實驗教學與儀器，2008（10）.