利用仿真實驗輔助高中物理實驗教學

袁惠兵

【摘?要】仿真實驗是基于計算機技術與信息技術所形成的一種虛擬實驗方式，具有操作便捷、安全性高、成本低等應用優勢，創新其在物理實驗教學中的融入研討意義重大。本文立足于高中物理實驗教學，就如何利用仿真實驗輔助實驗操作進行了重點探討。

【關鍵詞】高中物理;仿真實驗;輔助教學;教學策略

隨著教育信息化進程的推進，仿真實驗在中小學課程教學中得到了越來越多的應用。相較于傳統的實驗模式，仿真實驗可以打破空間、時間、場地與器材等的限制，有效地滿足學生動手操作的需求，尤其是可以避免某些具有危險性的物理實驗給學生帶來危險，同時也可以實現模擬某些看不到、摸不著的一些微觀實驗或抽象實驗的具體操作過程，是輔助教師開展實驗教學的一個重要教學手段。

一、創設問題情境，激發學生學習興趣

在高中物理教學期間，其中包含著許多抽象性與復雜性比較強的物理現象、問題等知識，如果直接采取傳統的物理實驗儀器或設備來開展實驗操作，那么學生常常無法直觀地將這些物理定律等知識進行表達，影響了學生實際的學習效果。或者雖然部分物理教師利用一些物理實驗儀器與設備等材料指導學生進行真正的實驗操作，但是實際操作中也是要求學生按部就班，依據教材上的實驗步驟開展各項操作，這種物理實驗教學方式同樣無法使學生深刻把握相應物理實驗的內在原理與本質。如果可以靈活地運用仿真實驗，就可以創設出某些現實生活中無法實現的條件，同時實驗操作步驟也更加便捷，對學生的吸引力也更強。

例如，在指導學生學習“動量守恒定律”部分物理知識期間，由于這一物理定律的驗證實驗中需要忽略空氣阻力，但是現實生活中的空氣阻力是客觀存在的，所以會影響學生實驗結果的準確性。而如果可以靈活地應用仿真實驗，就可以創設忽略空氣阻力的具體實驗環境，就更加容易滿足動量守恒定律等一些基本驗證實驗的操作需求。但是為了順利地在高中物理教學中有效地應用仿真實驗，必須要從激發學生學習興趣出發，科學地創設一些問題情境。例如，“現有一個以某一速度向前滾動的小球，其碰到另一個相同小球之后速度會發生何種變化？為什么不符合我們所學的動量守護恒定律？”借助這種與學生思維認知沖突的問題情境創設，可以引導學生開展深入思考，并促使他們對相應的動量守恒定律產生強烈的探究欲，這樣就可以為后續應用仿真實驗做好鋪墊。

二、建立實驗假設，引導學生探索真知

在激發學生學習物理實驗知識新區的基礎上，教師還要注意引導學生針對相應的物理實驗提出自己的假設，使他們可以對相關的物理實驗過程與結果等提前形成初步認知，之后為他們設定相應的學習或思考任務，讓他們自主利用仿真實驗平臺去進行論證，最終通過他們動手操作的過程來使他們深入理解與掌握其中包含的真知，提高他們整體的物理實驗知識學習效果。

例如，針對“動量守恒定律”這部分物理實驗知識教學，為了引導學生自主利用仿真實驗進行論證分析，教師可以為他們設計“從同一高度位置處扔下兩枚雞蛋，為什么落在沙灘上的不容易碎，但是落在水泥地面上的更容易破碎？”、“在平時游樂園中玩碰碰車的時候，為什么碰碰車的邊緣需要設置非常厚的膠皮？當兩輛車相互碰撞的過程中會發生何種動量變化情況呢？”問題，在問題的啟發下，可以促使學生開展深入思考，并順利地導入學習任務。然后可以讓學生利用相同質量的小球在仿真物理實驗平臺上進行自主驗證，借助實驗參數的改變以及實驗結果的統計與分析，最終可以使學生逐步推導出動量守恒定律，這樣就可以借助這種仿真實驗教學方式提高學生實際學習效果。

三、結合實物實驗，提高學生學習效果

雖然仿真實驗在高中物理教學中應用具有許多應用優勢，如可以打破空間、時間、場地與器材等的限制，有效地滿足學生動手操作的需求，避免危險物理實驗給學生帶來不利影響，但是其本身卻容易忽視物理實驗的過程以及實驗背后包含的物理原理與規律等知識，并且在體驗感上缺乏真實感，沒有學生親自動手操作各種實驗儀器的方式印象深刻。基于此，在平時開展物理實驗教學過程中，教師必須要注意仿真實驗本身是一種輔助物理實驗教學的手段，不可忽視實物實驗的重要性。

例如，在平時的高中物理實驗教學過程中，教師要結合物理實驗的內容和目標，盡可能地滿足學生親自參與實物實驗的需求，而針對動量守恒定律、磁感線等某些微觀物理實驗內容則可以靈活地應用仿真實驗輔助學生完成實驗操作。例如，可以靈活地利用仿真實驗來為學生模擬出月食或者海市蜃樓等一些實物實驗無法實現的實驗現象，期間要注意引導學生深入思考和分析這些仿真實驗的過程與實物實驗過程有何種區別，借助這種有效的實驗點撥與指導方式更有利于深化學生對所學物理實驗知識的理解，提高他們的整體學習效果。

總之，仿真實驗是輔助教師開展物理實驗的一個有效手段，在構建高效物理實驗課堂、提高物理實驗教學質量方面的優勢非常突出。教師在物理實驗教學中應用仿真實驗期間，必須要明確其“輔助性”作用，期間要立足于創設問題情境，激發學生學習興趣，平時注重建立實驗假設，引導學生探索真知，有機結合實物實驗教學，這樣才能不斷提高物理實驗教學效果。

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