“虛實”融合初中物理實驗教學模式的探究與實踐

鄭明祥

摘要：在信息化融入各個領域的今天，大數據、云計算、人工智能、虛擬現實等新技術已經進入課堂。5G時代的到來，加速物聯網的發展應用，“互聯網+”模式的應用更加廣泛。文章針對物理學科的特點，在信息技術的幫助下，引入3D仿真實驗與實物實驗融合的做法，搭建“互聯網+”虛擬實驗平臺，開創線上線下相結合的實驗教學模式，達到“虛實融合、學懂弄通”的效果。

關鍵詞：“虛實”融合;初中物理;實驗教學;教學模式

一、社會背景

教育部印發的《教育信息化2.0行動計劃》提到，通過實施教育信息化2.0行動計劃，到2022年基本實現“三全兩高一大”的發展目標，推動從教育專用資源向教育大資源轉變、從提升師生信息技術應用能力向全面提升其信息素養轉變、從融合應用向創新發展轉變，努力構建“互聯網+”條件下的人才培養新模式、發展基于互聯網的教育服務新模式、探索信息時代教育治理新模式。目前，很多省市都出臺初中物理實驗操作考試，這非常考驗學生在實際操作中發現問題和解決問題的能力。但就目前的情況來看，絕大多數初中物理實驗的開展都局限于學校，限制了學生進行物理實驗的時間和空間。在5G信息時代來臨之際，如何利用3D仿真技術融合初中物理實驗，搭建“互聯網+”虛擬實驗平臺，激發學生的學習興趣，開創線上線下相結合的實驗教學模式，達到“虛實融合、學懂弄通”的效果，是我們目前要解決的課題。

二、初中物理教學的痛點

目前，就筆者所在的地區而言，物理實驗的效果不容樂觀，主要表現為以下幾點：

（一）實驗少成為削弱學生學習物理興趣的主因

物理是建立在實驗基礎上的一門學科，對剛學物理的學生來說，他們有著濃厚的興趣。受應試教育的影響，教學過于功利，傳統的物理課堂教學方式以傳授為主，通過死記硬背的方法學習物理。這種缺少物理實驗的傳授方式讓學生逐步失去了對物理的興趣，產生厭學情緒，把學習物理看作考試的任務。

（二）實驗難成為制約學生提高物理成績的瓶頸

物理平均成績低是全國各地考生的通病，初中物理少做實驗成為大部分地區不爭的事實，有些學校就算做實驗，也是教師擠一點時間到實驗室做驗證實驗，這對很多學生來說已是很難得的機會了。不能充分做探究實驗，久而久之，學生就失去了物理探究的興趣和能力，從而制約著學生創新思維的發展。

（三）實驗材料價格高成了物理實驗教學發展的障礙

物理實驗是學好物理的最好方法，這是所有物理教師的共識。但一做實驗就要物理教師提前準備，有器材的損耗，特別是做探究實驗，由于初中學生的好奇，會做一些超出儀器承受范圍的實驗，損壞器材。很多學校，特別是農村學校，為了節省成本，干脆就不做實驗。

三、虛實融合初中物理實驗教學模式的探究與實踐

本文的“虛”是基于“互聯網+”的信息技術，包括3D仿真實驗技術，大數據、云計算、云課堂資源學習平臺等;“實”指的結合生活實際、演示實驗和分組物理實驗等。虛實融合初中物理實驗教學就是利用虛擬的仿真技術和實際的物理實驗互相融合，建立新的物理教學模式，增強初中物理教學的效果。

（一）以3D動畫激發學生的興趣。自主動手培養探究精神

“興趣是最好的老師。”如何激發學生學習物理的興趣，是學好物理關鍵。初中階段的學生還是以感性認識為主，3D動畫情境逼真、畫質優美、形象生動，是初中生喜歡的音像作品。所以我們在教學中增加虛擬的動畫視頻，強化視覺效果。3D動畫的教學，實現微觀的物理現象可視化，把物理原理放大化處理，把原來枯燥、抽象的物理現象和原理變得生動有趣，增強了物理教學的效果。在課堂教學中，我們先利用這些動畫的優勢來激發學生的學習興趣，引導學生思考，啟發學生思維;然后，讓學生根據虛擬實驗的情況動手做實物實驗，做到理論與實踐相結合、虛擬與現實相結合，教師引導與學生探究相結合，增進學生對知識的理解和能力的鍛煉，增強教學效果。

（二）以虛擬仿真實驗滿足學生的好奇心。虛實融合培養創新思維

愛因斯坦說過：“好奇心是科學工作者產生無窮的毅力和耐心的源泉。”學習也是如此，沒有好奇心，學習就沒有了鉆研的動力。物理是建立在實驗基礎上的學科，實驗是學好物理的基礎。學生本來對新事物充滿好奇心，對物理實驗充滿期待，但考慮到安全和成本，學校的普通實驗室難以滿足學生對創新實驗的好奇心。為了滿足學生的好奇心，我校建設了一個3D仿真實驗室，所有的實驗都可以完成，虛實融合進一步加強物理實驗的教學效果。首先，讓學生用3D虛擬實驗進行各種實驗的探究特別是危險性的實驗探究，以滿足學生對實驗的各種欲望。然后，根據3D實驗探究出來的結論，通過真實的實驗加以驗證。如此一來，可以減少實驗器材的損耗，還增加學生的實驗次數，學生還可以探究自己想探究的問題，嘗試對不同情景產生不同結果的試驗，滿足學生各種奇特的想法，加深了學生對實驗原理的理解，鍛煉學生探究規律、發現規律、總結規律的能力，培養學生的創新思維。

（三）以“互聯網+”虛擬3D仿真實驗室為平臺。資源共享實現時時可學

實驗是學習物理最好的方法、是自主探究掌握知識的最佳途徑。隨著信息化時代的到來，我們的學習方式也發生了改變，互聯網+學習已經成為很多人學習新知識的一種有效途徑。移動互聯網的實現，特別是5G時代的到來，使“互聯網+”應用更加廣泛，大流量的實時交互已經無障礙地實現。我們通過“產學研”合作，與科技公司合作，共同開發與建設“互聯網+”3D仿真虛擬實驗平臺，利用網頁版的操作軟件，為學生提供初中物理的全部3D仿真器材，讓學生在家就可以利用電腦或手機進行虛擬實驗，使學生隨時隨地都可以做“實驗”，做到物理實驗自主化、個性化。同時，利用云資源平臺建立學生大數據，記錄學生做實驗的軌跡，精準掌握學情，實現教師遠程的精準輔導和批改學生實驗，做到因材施教。

四、結語

在信息技術高度發達的今天，教育教學模式也隨之改變，學生的學習時間更加自由、學習空間更加廣闊、學習效果更加明顯。虛實融合初中物理實驗教學模式，解決了目前學生學習物理面臨的各種困難，就我校虛實融合初中物理實驗的實踐情況來看，解決了物理實驗少、實驗難、實驗花費貴等問題，大大激發了學生學習物理的興趣，培養了學生發現問題、解決問題的能力，開拓了學生的創新思維，鍛煉了學生的實踐能力，達到了虛實融合、學懂弄通的效果。