虚拟实验在初中物理实验教学中的运用

曾维六

【摘 要】随着科学技术的不断发展，各种先进技术和科技产品被广泛运用于社会各个领域，同时也在教育教学领域中发挥出了重要的作用，促进了教学方法的转变和发展。初中物理是一门实验性较强的课程，物理实验在物理教学中具有重要地位，虚拟实验的运用，突破了传统物理实验的局限，实现了先进技术与传统实验的有机结合，能够有效提升教学质量。本文就虚拟实验在初中物理实验教学中的运用进行了研究分析。

【关键词】虚拟实验；初中物理；实验教学

新课标要求教师重视对学生综合素质的培养，初中物理学实验性较强，能够有效提升学生的科学探究能力，并且在物理实验中，能够充分调动学生的学习积极性，激发学生的创造力，为学生进行科学研究创造了良好的环境。但是在传统的初中物理实验中，存在着一定的局限性，一定程度上阻碍了实验的开展。而虚拟实验的运用，能够有效解决这些问题，改善实验内容和设备，提升教学质量。

一、虚拟实验相关概述

虚拟实验主要包括虚拟仿真实验室和Flash课件。主要是运用网络技术、计算机仿真技术等进行整个实验的模拟，使实验教学与虚拟现实技术相结合，利用仿真系统，将实验教学数字化。在初中物理实验中运用虚拟实验，是科学技术发展和教育事业深入改革的必然趋势，利用这一方法，能够有效提升学生对物理实验的兴趣，达到增强学生学习效果的目的。

虚拟实验在初中物理实验教学中的运用优势

1.不受时间及空间限制

传统的初中物理实验教学通常会受到时间和空间的限制。由于学校经费有限，实验器材数量有一定的限制，实验室相对较小，无法满足较多的学生一起进行实验，因此，学校往往会采取分班轮流进行的策略，但是由于课时较短，这种方法也不能完全满足学生的学习需求。而虚拟实验能够突破这一局限性，学生可以在任何需要的时候，通过互联网进入虚拟实验室网站进行试验，且没有时间限制，为学生提供了更多的学习机会。

2.具有可控性

虚拟实验相对于传统实验来说具有一定的可控性。传统的初中物理实验不能够控制实验的节奏，导致学生在实验过程中很难观察到瞬间出现的实验现象，而虚拟实验则能够控制其实验节奏，如将较快的实验过程放缓，将较慢的实验过程加快等。这种试验方式能够帮助学生全面、细致的观察实验现象，记录、整理、分析相关数据，还能够通过学生的实际需求进行实验过程的截取，便于学生对实验的理解和思考，提升学习效果。

3.减少实验成本

传统的初中物理实验中，主要运用实验相关器材来完成，而实验器材的费用往往较为昂贵，学校的经费有限，因此，购买的器材数量有限，一定数量的器材需要供全校师生使用，极易出现损坏，维修、更换的费用又是一大笔资金。虚拟实验的运用能够使实验器材数字化，在实验过程中不存在实验器材损坏的情况，并能够供应多人同时使用，有效减少了初中物理实验的试验成本。

4.安全性较高

一些物理实验本身存在着一定的危险性，在传统实验中，一旦出现学生操作失误的情况，就很有可能给学生带来危害。虚拟实验的运用，能够有效避免这些危险因素，学生可以操作任何危险系数的实验，不再局限于集中危险性较小的实验，拓展了学生的学习内容，提升了实验的安全性，有效提升了教学质量。

三、虚拟实验在初中物理实验教学中的运用

1.测量型试验中的运用

测量型实验在初中物理实验中属于最基本的实验，相对于其他实验更为简单，教师可以利用虚拟实验帮助学生学习其中较为复杂的实验，加深学生印象。

例如在研究小灯泡电阻测量方法的试验中，教师可以先用通俗易懂的语言向学生讲解“伏安法”测电阻实验的原理，在要求学生根据原理，利用虚拟实验，进行实物电路图的连接。学生在连接完毕后，从左至右滑动变阻器的滑片，并记录滑动时，显示出的电流和电压的数据，学生通过数据结果能够轻易看出小灯泡电阻随着电压的增大而增大。教师在要求学生将电阻换成定值电阻，再次滑动变阻器，发现电阻阻值没有变化。通过两种结果的比较，激发学生的探究欲望。教师利用电阻材料对学生适当引导，学生很快得出小灯泡钨丝温度升高导致阻值变大的结论，并再次通过虚拟实验进行验证，证实了自己实验设计的可行性，有效提升了学生的自信心和是研究性，加深了学生对这一实验相关知识的印象，提升了实验效果。

2.探究型实验中的运用

探究型实验在初中物理实验中具有重要的价值，这一实验一般会要求学生对某一物理问题进行独立的实验设计，通过实验方案对这一问题进行探究或是根据已有的实验方案完成实验。虚拟实验的运用，能够通过模拟相关的实验现象，帮助学生探究相关问题。

例如在进行平面镜成像特点的实验中，需要学生探究某一物体与其平面镜中成像的位置关系和大小，由于平面镜中的成像不能够直接进行测量，因此需要利用完全相同的物体辅助实验。学生可以利用虚拟实验，将两支点燃的蜡烛分别立于一块玻璃板的两面，并移动其中一支蜡烛，直到其与像完全重合，并将这时两支蜡烛的位置记录下来，得出像与物体之间的关系。教师还可以要求学生再次改变未曾移动的蜡烛位置，对实验结果进行验证，提升实验的可信度。

这是一个非常经典的模拟平面镜成像过程的实验。学生能够通过这一虚拟实验进行平面镜成像规律的探究，而不是仅依靠教师的讲解进行知识的学习，加深学生对相关知识的印象和成像规律的认知。

3.演示实验中的运用

演示实验是初中物理实验中较为常见的实验之一，这一实验主要是要求教师借助虚拟实验完成整个实验过程，这种方法能够使学生的注意力更为集中，更好的进行试验过程的观察，提升学生发现结论的准确性。教师在进行演示实验前，需要进行精心设计，以保证实验原理能够得到很好的还原，提升学生认知的准确性。

例如在进行光的反射实验时，教师可以利用虚拟实验，采用平面镜和平行光源进行实验模型的设计。首先利用光的反射图向学生讲解光的反射定理及相关概念，要求学生利用量角器对反射角及入射角进行测量，并在教师的引导下共同总结其定理。教师安排学生利用虚拟实验进行结论验证，通过改变入射角大小，发现反射角的变化，记录两者所对应的大小数据，比较分析，验证结论。

四、虚拟实验在初中物理实验教学中的运用建议

虚拟实验具有信息技术的特殊性。教师应加强自身信息技术的运用能力和教学设计能力，提升自身的专业素养。充分明确虚拟实验的优势和不足，尽量发挥其优势，以达到满意的教学效果。学校也应加强对虚拟实验软件的研究，不断研究创新，开发更有效的虚拟实验软件，以适应教学需求的变化。同时处理好虚拟实验和真实实验之间的关系，实现两者的有机结合。

五、结论

物理实验是初中课程中十分重要的内容，现阶段很多学校实验仪器数量不足，已经不能满足学生的学习需求，因此，教师应积极研究运用虚拟实验，为学生提供不受时间空间限制，安全性较高的实验平台，激发学生兴趣，提升学习效果。

参考文献：

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[2]刘爱红.虚拟实验在初中物理实验教学中的应用研究[J].中学物理，2014，9（9）：19-20

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