高中物理電學虛擬實驗室的研究

趙保進

摘 要：隨著科技水平的不斷提高，其滲透力度已經對教育領域產生了極大的影響，從基礎的多媒體教室到希沃白板的運用，如今虛擬仿真技術已經運用到了物理教學中，物理電學虛擬實驗室的出現打破了傳統實驗的局限，滿足了學生的探知欲望，最大限度地鍛煉了學生的實踐動手能力，同時還避免了傳統實驗室器材不足、安全隱患等問題，可以說是科技時代下新型教育產物，本文就高中物理電學虛擬實驗室展開相關研究與探討。

關鍵詞：高中物理;電學虛擬實驗室;物理實驗教學;物理電學;研究

物理是一門實踐性比較強的學科，對于高中生來說有一定學習難度，受課時與升學壓力的影響，大部分物理教師在教學過程中對實驗缺乏重視，尤其是電學實驗，面臨著實驗器材缺乏、操作難度大等問題。而電學虛擬實驗室的運用順利解決了這些問題，為學生創造了多元化的實驗條件，對調動學生實驗興趣都有著積極影響，還能提高物理教學質量和學生學習效果。

1.傳統物理電學實驗弊端

1.1學生對物理實驗缺乏學習興趣

調查發現，高中生在物理學習過程中將重心放在考試上，教師在進行實驗講解時很多學生基本不聽講，過度重視理論知識會導致學生缺乏創新思維與創新能力，物理教材中的理論均源于實踐與生活，如果將二者拆分教學，學生無法熟練掌握物理知識，只能勉強應付考試，這與素質教育的背景是相悖的。學生不重視是一方面，很多學校實驗課設置少，教師很難在有限的時間內完成實驗講解，這就造成了一定的教學缺失。

1.2物理電學實驗模式比較單一

傳統物理電學實驗開始之前，教師一般會進行實驗原理、實驗流程、實驗結果講述，讓學生們按照實驗電路圖按部就班完成電學實驗，這種實驗教學模式成功率普遍較高，但是很難讓學生們在實驗過程中發現自身的不足。學生全部按照教師要求完成實驗，完全沒有自主探究的意識，長此以往，單一的實驗模式只會讓學生產生厭學情緒。

1.3學生缺乏自主設計實驗機會

物理電學實驗課時本就少，但是受中高考的影響，教師教學任務較重，為了順利完成教學進度，只能在實驗教學中選擇照本宣科式教學，學生在進行電學實驗時類似看著說明書組裝，這種教學方法束縛了學生的發散思維與創新能力。只有讓學生自主設計實驗，才能完成理論知識的遷移與鞏固，從而提高動手實操能力。

2.高中物理電學虛擬實驗室的優勢

2.1有助于激發學生學習興趣

傳統物理電學實驗主要依賴于教師提供的實驗手冊提綱，這樣的實驗過程比較枯燥，一方面吸引不到學生注意力，一方面無法維持學生的學習興趣。電學虛擬實驗室利用仿真虛擬技術，最大程度還原實驗場景和實驗器材，而且實驗室還提供了大量的音像，大大激發了學生的學習興趣，同時還避免了現實實驗中存在的危險，學生可以完全按照自己的思路進行自主實驗，哪怕出現錯誤也不用擔心實驗事故的發生，可以說虛擬實驗室為學生提供了安全、自由的實驗環境。

2.2有助于提高學生學習能力

物理電學實驗教學中，學生無法用眼睛捕捉實驗的過程，對于存在疑惑的實驗結果教師也無法全部講解。而虛擬店學實驗過程中，學生可以使用慢鏡頭、重復播放等功能進行多次實驗觀察，將抽象復雜的實驗碎片化、具體化、簡單化，或是將重難點知識生動形象的展示出來，從而更加深入的了解物理知識。虛擬實驗的應用，有助于學生提高自主探索能力與創新能力，學生可以充分利用信息科技與大數據平臺，隨時隨地的進行電學實驗預習與復習，豐富實驗資源，拓展物理視野，從而提高自身物理學習能力。

2.3有助于轉變實驗教學模式

傳統物理電學實驗模式比較單一，教師占據課堂主體位置，學生被動聽從教師指令完成實驗操作，無法充分發揮主觀能動性，而虛擬實驗室的使用打破了傳統教學高中生被動學習的狀態，學生可以獨立完成實驗預習、實驗操作、實驗總結。通過自我總結提高自身物理學科核心素養與綜合素質。電學實驗器材很容易損壞，學生在做實驗時總是畏手畏腳，擔心損壞器材。在虛擬實驗室中這些是完全不需要擔心的，學生可以隨心所欲的大膽嘗試，反而有助于提高物理實驗教學質量。

2.4有助于提高學生個體能力

物理實驗教學中，大部分教師采取小組合作模式，有的學生動手能力強，有的學生實操能力有限，導致學優生在實驗中占據主導位置，學困生則一直處于門外漢的狀態，隨著時間的推移學生之間的個體能力差異愈來愈大。而運用電學虛擬實驗室之后，學生可以按照自己的節奏獨立完成實驗操作，或是進行重復性實驗練習查漏補缺，實現理論知識與實踐的遷移與轉化。因此，在高中物理中使用電學虛擬實驗室有助于提高學生個體能力，促進物理理論教學的有效轉化。

2.5有助于彌補學校教學硬件資源

傳統物理實驗室對面積、供水、供電、溫度、噪聲、安全、環保有一定的要求，學校建立電學實驗室需要耗費大量的人力、物力、財力，然而很多學校處于發展建設階段，資金不充足的情況下，很難保證電學實驗室的硬件質量。通過建立電學虛擬實驗室，只需要在電腦上下載軟件就可以使用，學生不僅可以在學校完成電學虛擬實驗，只要是有電腦和網絡的地方均可以完成，相對傳統實驗室來說投入小、回報大。虛擬實驗室不限時間、地點、空間，學生可以在家里提前預習實驗，課后根據自己學習程度進行鞏固與復習，總之，虛擬實驗室不僅有利于彌補學校硬件資源的不足，還能提高學生自主學習能力。

3.結束語

綜上所述，在高中物理中應用電學虛擬實驗室，不僅可以彌補傳統電學實驗的不足，還可以激發學生的學習興趣，提高主觀能動性，但是教師要合理利用虛擬實驗室，實現與傳統教學的有機融合，促進物理實驗教學的有效性。

參考文獻

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