淺談VR技術在初中物理教學中的應用

吳小玲

摘要：物理學是一門以觀察和實驗為基礎的學科，然而有些物理實驗具有一定的危險性，因此教師只能通過言語或圖片等形 式進行教學，學生缺少親身體驗。VR技 可以帶來的可視化學習也很大程度的符合了未來的教學模式。運用VR將可以彌補在傳統物理教學當中實驗器材損壞、理想實驗條件無法滿足，課程內容不夠生動形象等等方面的不足，將初中物理課程結合虛擬現實，無論是從學生的學習 興趣度、參與度方面，還是從教師的授課形式多樣性、課程 內容形象化方面來說，都給中學物理課程帶來了前所未有的 新思路。

關鍵詞：虛擬現實技術;初中物理教學

虛擬現實技術定義：虛擬現實技術英文全稱Virtual Reality，簡稱VR技術，是20世紀90年代興起的一門綜合技術，其特點在于：“通過計算機構成一種人為虛擬三度空間，使得用戶在視覺上產生一種沉浸于虛擬環境的感覺。”

VR虛擬現實技術最大的第一個特點是多感知性，虛擬現實技術能模仿人在客觀世界的大多數感官體驗，讓人體驗到視覺、嗅覺、聽覺、觸覺、味覺、溫度、甚至運動感知等多種感覺;并且這些感官體驗是不分時間和場所的，完全是根據實際需要體驗者自行安排。虛擬現實技術的第二個特點是自主性，客戶可以成為虛擬環境中的主角，沉浸在虛擬環境中，參與和體驗虛擬活動。第三個特點是虛擬環境中，用戶體驗的虛擬活動是可重復、可更改、可逆的。第四個特點是虛擬現實技術的真實性，相對于平面媒介、電影電視，虛擬現實技術提供的虛擬空間是最“真實”，虛擬世界中看到的存在物在視覺的角度和真實世界是一樣的，虛擬世界中物體的運動規律（按照應用目的不同，規律也可以更改）是和真實世界一樣的。

接下來以短路為例，介紹VR在課堂教學中的應用

短路是初中物理電學部分的重點和難點內容，然而教材中并沒有專門一節完整介紹短路現象及其原理，而只是在某兩節中間接引入了短路的概念。這難免會使學生對短路現象及其原理不能形成完整而深刻的認識和理解。傳統教學中，教師也會給學生專門講解短路， 然而由于短路具有一定的危險性，多數教師只是以文字或圖片的方式給學生講解，或者，即使有條件做實驗，學生也只是能看到最后的實驗結果，而看不到短路時的電流走向。由于VR技術能呈現給學生完整、立體、沉浸式 的動態過程，學生能夠清楚地看到短路時電流走向以及發生短路后的現象。因此，利用VR技術結合教師講解， 學生能夠更加深刻理解短路現象及其原理，從而收到事半功倍的效果。

（一）初步認識虛擬實驗平臺 在虛擬實驗室中，教師先演示說明虛擬電學實驗平 臺的各部分功能和操作方法，然后給學生布置一項任務：用虛擬實驗平臺設計一個簡單電路，使燈泡亮起來， 并將設計電路拍照提交。

（二）認識短路現象及其原理 1.短路的知識內涵 在初中電學中，短路的知識主要包含以下內容。 （1）短路的概念 短路是電流沒有經過用電器直接從導線上通過而 構成回路。從直觀上看：用導線把用電器兩端連起來就是短路。（2）短路的原理 用電阻概念定性解釋：電阻是導體對電流的阻礙作 用，用電器總是有一定電阻的，而導線的電阻可以看作為零，用導線把用電器兩端連接起來后，電流就從無阻 礙的導線上通過，而不會通過有阻礙的用電器。 （3）短路的種類 初中物理短路現象一般有兩種：一種是電源兩極被 導線直接連接，叫全電路短路（電源短路）;另一種是電 路中的部分用電器被導線直接連接，叫部分電路短路。 2.實驗探究設計 （1）認識全電路短路現象及其原理 教師提問：如果小燈泡兩端用一根導線連接，會發生什么現象？學生帶著問題進行探究，將電路中的小燈泡兩端用導線連接，觀察實驗現象。學生觀察到燈泡不亮，電流通過導線直接從電源正極流向負極而不經過燈泡。由于實際情況下，電路發生短路會發熱，但是發熱效果在目前的虛擬現實設備中無法切實感 受。因此，教師可以先播放一個真實電池短路實驗視頻，然后指導學生用萬用表測量虛擬實驗中電池兩端電壓、通過電池的電流以及電池功率等，使學生從多個角度認識電源短路現象及其危害。最后，教師總結實驗現象及其原理。

VR技術在中學物理教學中應用的優勢

通過以上教學設計，可以發現VR技術在中學物理教學中具有明顯優勢，主要包括三點：沉浸性、交互性、 想象性。

（1）沉浸性。學生在VR虛擬實驗室，戴上3D眼鏡， 就像在真實的實驗情境中一樣，有一種身臨其境的感覺，可以全方位觀察完整的實驗過程。

（2）交互性。在VR實驗室，學生利用觸控筆可以操 作虛擬實驗器材并且得到反饋，感覺就像在實驗室中一 樣。

（3）想象性。VR 技術為學生認識世界提供了一種 全新的方法和手段，能夠幫助學生思考和想象現實世界 中不存在的事物，提高感性和理性認識，從而深化概念 以及引發新的聯想。

總之，虛擬現實技術可以創設各種擬真的學習環 境，為學習者提供豐富的感官刺激和自然的交互方式， 從而帶來一種沉浸式的學習體驗，幫助學生更加全面、 直觀、深刻地理解物理現象及其原理。我們應該積極探 索適合VR技術的教學內容和教學方法，并充分評價其 教學效果，從而更好地指導實際應用，充分發揮這一技 術的價值與優勢。

參考文獻：

[1]丁云吉. VR技術在初中物理教學中的運用[J]. 新課程導學， 2020， 000（002）：P.66-66.

[2]潘碧云. 淺析VR技術在初中物理情境教學中的應用[J]. 中學理科園地， 2018， 014（004）：33-35.