结合虚拟实验优化初中物理实验教学
欧阳兆金
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欧阳兆金,. 结合虚拟实验优化初中物理实验教学[J]. 现代物理学报,2023.3. DOI:10.12721/ccn.2023.157023.
摘要: 随着教学深入,多媒体技术的应用越来越多,如何充分发挥计算机辅助教学的作用呢?做好信息技术与物理学科的整合,可以优化我们的教学,也是新课程标准对我们新的要求。我们只有在教学找好多媒体技术的切入点,充分利用多媒体技术的优势,在应用过程中不断提高自身的水平,才能使我们的教学水平、教学效果得以提高。本文基于初中物理教学,重点就如何利用虚拟实验优化教学进行了重点探讨,旨在为虚拟实验在教学中应用的相关研究与应用提供一些参考。
关键词: 初中;物理;虚拟实验;物理实验教学
DOI:10.12721/ccn.2023.157023
基金资助:

  二十世纪九十年代,人类社会由工业社会逐步向信息社会进行过渡,现代信息技术特别是多媒体计算机和互联网给人类的生活、学习、工作等都带来了深远变革,同样它也通过在我们的教学领域的应用而使我们的现代教育发生了重大变革。通过多媒体辅助教学的应用可以对教学内容、教学手段、教学方法进行优化,从而提高我们课堂教学效果。

一. 虚拟实验在初中物理实验教学中的优点

1.利用虚拟实验弥补器材不足

一些学校由于条件限制,缺少很多先进的实验设备,所以一些需要用到贵重仪器的实验无法进行,例如在研究声音的传播时,重要的真空铃实验等等。虚拟实验可以有效弥补实验器材方面的不足,在有限条件下提升课堂教学的有效性。

2.利用虚拟实验破解安全困局

初中物理中的一些实验具有一定危险性,例如在演示二氧化氮气体在空气中的扩散时,所用的二氧化氮气体是有着刺鼻味道的有毒气体,讲台前的学生吸入少量二氧化氮就有可能出现头晕、恶心等症状。在研究大气压的测量时,演示托里拆利实验要用到水银,水银蒸汽有毒,会影响师生健康。使用NB物理实验则不用担心任何安全方面的问题,可以让学生放开手脚,大胆尝试。

3.利用虚拟实验提高探究效率

新课标实验教科书非常重视学生的动手探究,但由于客观条件的制约,学生进入实验室的时间非常有限。有些实验操作较为复杂,例如:用天平和量筒测量固体和液体的密度,探究串联电路电压的特点,探究并联电路中电流的特点,用电压表和电流表测量小灯泡的电阻等。多数的学校,需要几个学生一组共用一套实验器材,在有限的时间里很难保证学生人人动手参与,实验教学的效果大打折扣。如果在课前让学生利用虚拟实验在仿真环境下反复进行虚拟操作的练习,进入实验室后的实践操作驾轻就熟,能够极大地提高实验的效率。

二.虚拟实验的不足

随计算机技术的发展,初中物理实验中大部分都可以模拟,但如果把真实的实验都用电脑加以模拟而不亲自动手实验势必降低实验的可信度,也会影响学生的实验能力,这样做有悖于素质教育,与我们进行的“三边”教学是背道而驰的。所以在利用虚拟实验教学时,不能用计算机模拟实验来替代学生实验。

三.巧用虚拟实验,激发学习兴趣

相较于课堂真实演示实验或实际的实验操作而言,虚拟实验的一大优势就是实验器材丰富,并且学生可以随意使用,并且不需要担心自己实验操作步骤或原理错误而损坏实验仪器和设备,或者因为实验操作错误而诱发实验安全事故,并且虚拟实验的便捷性操作也可以有效地满足初中生学习物理知识过程中的好奇心、探索欲与求知欲,非常有利于激发他们的学习兴趣。

例如,在学习“平面镜成像”部分光学物理知识期间,由于涉及到比较多的物理知识点,它们之间的联系性比较强,所以增加了学生学习的难度。针对这种情况,物理教师可以利用虚拟实验的灵活运用,帮助学生探究物体在平面镜中成像位置与大小等之间的关系,利用生动、直观、形象的物理实验结果帮助学生深刻地理解与掌握必要的物理知识。在实际的实验操作中,教师可以引导和鼓励初中生自主动手设计验证性物理实验,验证自己的假设与猜想,借助这种虚拟的实验设计帮助学生可以牢固地掌握必要的物理知识点。比如,在学生进行实验操作方案设计期间,教师可以指导他们选择一块平面玻璃,并在其前方位置处放置一只点燃的蜡烛,这时候蜡烛会在玻璃中呈现出一个图像。然后教师可以指导学生自己动手前后移动蜡烛,使蜡烛与镜中的像可以保持完全重合,并相应地对这两个蜡烛的具体位置进行记录。通过反复开展该种虚拟实验操作,可以最终使学生得出必要的实验结果,验证了他们的假设与猜想。如此一来,通过有效地利用虚拟实验,可以有效地激发学生学习物理知识的兴趣。

四.巧用虚拟实验,强化学生记忆

在当下的初中物理实验教学中,许多学生在理解相关方面物理知识的时候可能会采取强制性背诵实验现象与结果的方式,这样就失去了物理实验开展的真正意义,影响了学生学习效果,同时已经记忆的物理实验知识很快就会遗忘,记忆效果不佳。而如果可以在实验教学中可以灵活地运用虚拟实验,使学生通过自主操作得出必要的物理实验结果,同时引导学生全面记忆物理实验的整个过程,而不单单是物理实验的最终结果,否则会直接影响他们的学习效果。针对这种情况,物理教师在指导学生学习难度比较大的物理知识期间,可以引导他们结合自己以往亲自参与的物理实验方面的知识,而不是仅仅利用相关实验的结论,否则会影响学生学习物理知识的效果。

例如,在学习“机械效率的影响因素”部分物理知识期间,物理教师可以引导学生自主利用虚拟实验的方式去理解与记忆物理实验的结果。物理教师可以首先指导初中生运用小木块将一个木质平板的一端垫高,以此形成一个具有一定角度的斜面。在这个斜面上依次地铺设几层不同粗糙程度的材料,之后保持斜面倾斜角度不变,用弹簧测力计测量拉着同一小木块匀速上升的测值读数。同理,教师可以指导学生继续保持斜面所用的材料保持不变,通过改变斜面的角度来相应地读出弹簧测力计的读数。最后,教师可以引导学生结合上述的虚拟试验结果去思考影响机械效率的因素,这样可以深化学生对所学物理知识的理解,强化他们的记忆。

五、结语

综上所述,虚拟实验为初中生学习物理知识以及提升他们实验能力提供了一个良好的媒介。在实际的教学中,物理教师可以靈活虚拟实验,将其应用于导入物理新知,激发学生学习兴趣和加强学生记忆等环节中,力求有效利用虚拟实验提升初中物理教学的质量。

【参考文献】

[1] 秦平力,余雪里,张昱.“互联网+”背景下初中物理实验教学创新与探索[J]. 物理通报,2019(9):100 -103.

[2]张增明.64 学时初中物理实验线上教学方案及其设计思路[J]. 物理与工程,2020(2):7 - 10.

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