运用虚拟实验，提高初中物理实验教学效率

武奇志

摘 要：随着科学技术的迅速发展，计算机与网络技术在教育领域的运用日益广泛，使得教育领域飞跃式发展及全面的变革。而虚拟实验就是时代的标志产物之一，其就是利用计算机的仿真技术、多媒体技术和网络技术来模拟实验全过程，实现了计算机虚拟现实技术与实验教学的有机结合，达到了实验教学的数字化。虚拟实验的运用突破了传统实验的种种限制与困难，可以更加生动形象地完成所有实验，这对于激发学生的学习兴趣、突破教学中的重难点、提高学生实验教学效率起到了重要的作用。

关键词：虚拟实验；实验教学；教学效率

物理是一门以实验为基础的学科，其知识的产生、定理的形成都是在大量实验的基础上得出的，实验在整个物理体系中处于重要的地位，因此，实验是物理教学活动中一个至关重要的过程，它对于培养学生的实际操作能力和解决问题能力发挥着重要的作用。在初中物理教学中，运用虚拟实验是现代科技迅猛发展下教育信息化的产物，是深化物理教学改革的必要趋势，是激发学生学习兴趣、提高实验教学效率的重要手段。

一、虚拟实验常见的两种形式

（一）动画演示课件

动画演示是科学技术用于教育体系最初级的表现形式，是科学技术和课程整合的最低层次，目前，很多老师都是采用这种形式和方法。老师可以使用现成的计算机辅助教学软件或者多媒体素材库，选择其中较为合适的部分用在自己的课程教学中，也可以利用PowerPoint、Flash、几何画板、Authorware等软件，综合利用各种教学素材，将实验过程或现象设计成模拟真实情况的演示文稿和多媒体课件，演示某些实验现象，动态形象地展示理论模型和实验过程，帮助学生更好地理解所学知识，从而实现常规教学无法实现的教学功能。

（二）虚拟仿真实验

虚拟仿真实验是利用计算机创建一个可视化的实验操作环境，其中的任何一个仿真物体都代表着一种实验仪器或设备，学生通过鼠标点击或者拖曳动作，来操作这些虚拟的实验仪器或设备，即可进行各种实验，从而达到与真实实验一致的教学要求和目的。虚拟仿真实验是虚拟仿真技术、计算机技术和专业理论知识多方面结合的结晶。无论是学生还是教师都可以自由、无顾虑地随时通过虚拟实验来操作仪器进行各种实验，为实验教学的改革提供条件及技术支持。

二、虚拟实验的优势

（一）降低实验成本，保证人身安全

传统的物理实验需要借助一定的实验器材来完成，大部分实验器材费用高，数量需求大，使用频率强，仪器损坏率高，造成采购与维修都需要很多的资金。但虚拟实验是通过仿真系统实现的，实现了实验器材的数字化，可以说是一次性投入，并不存在上述问题，并且可以反复同时供多人使用，这使得教学成本大大降低。另一方面，一些实验危险系数较高，如果操作失误会对操作者带来危害，抑或是一些实验本身就具有危险性，在现实条件下无法完成，这些在传统实验教学中不能完成。虚拟实验可以避免因操作失误所带来的危害，并且完成所有的实验，更加具有安全性。

（二）激发学习兴趣，实现快乐教学

想要提高教学效率，激发学生的学习兴趣至关重要。传统实验教学中教学手段单一，教学氛围枯燥，对于大部分实验是通过老师口述或者书本完成，异常单调枯燥，以至于学生的注意力不集中，思维不活跃。即便一些实验可以真实实践，也并不能激发学生的学习热情。但虚拟实验以计算机与互联网技术为基础，将学生带入全新的仿真系统中，唯美的画面、绚丽的色彩、鲜艳的文字、动听的音乐，带给学生强烈的感官冲击，使得实验更加生动形象，富有趣味性，能吸引学生的注意力，激活学生的思维，激发学生强烈的学习兴趣。这样使得学生不再是被动地机械灌输知识，而是主动积极地参与，从而向有效的实验教学迈出了坚实的一步。

（三）实现各种实验，引导学生探索

物理实验作为重要的教学内容，同时也是主要的研究方法与学习手段。但传统的实验教学中受各种因素的制约，并不能完成所有的实验，不利于突破教学的重、难点，但通过虚拟实验可以有效弥补这些不足。如，在教学“马德堡半球实验”时，教师可以通过抽掉合在一起的两个马德堡半球里面的空气后无法拉开来证明大气压强的存在，学生对此并没有概念。为此，教师可以运用虚拟实验，向学生真实地再现300多年前的马德堡半球实验，将两边的马匹由3匹增加到6匹、12匹、24匹，并配以相应的背景音乐，直至将两个半球分开。通过这样声情并茂的模拟实验，将学生带入真实的实验场景之中，可以使学生真切地感受大气压强的存在与巨大。此时对马德堡半球实验进行全面而细致的剖析与讲解，这样使得学生对于大气压强这一节知识的理解更为深刻，从而有效地突出了重点，突破了难点，这正是传统实验教学所难以取得的效果。

参考文献：

李琨.虚拟实验室在中学物理实验中的应用[J].中国教育技术装备，2012（6）.

·编辑 鲁翠红