虚拟实验室在个性化学习中的应用探讨

唐益锋

摘 要：虚拟实验室对个性化学习课堂产生了积极的催化作用，与教学产生了奇妙的反应，使实验教学产生了良好的变化，所谓“弱水三千，只取一瓢饮”，当技术使学习方式突破了时空的界限，使当下最需要的这一瓢水唾手可得时，不必固守陈规，勇敢接受、大胆尝试才是正确的方式！

关键词：虚拟；实验；个性化学习

“一千读者就有一千个哈姆雷特”。每一个人都是独一无二的个体，这句话放到学习中来，就意味着一千个人有一千种学习方式，也有着一千种知识掌握状态。进入互联网时代的世界仿佛变成了一只五彩斑斓的万花筒，从中可以看到一切想要看到的东西。可是一旦真正置身其中，就会发现并没有看起来这样美好。对于学生来说，现有的学习资源仍然远远不能涵盖每个人的个性化需求，即便是确定了学习方向，如何从浩如烟海的资源中选出最适合自己的内容，仍是摆在每一位学生面前的难题。

跨平台、移动端虚拟实验室的出现极大地提高学生的学习兴趣，使教学内容呈现直观、形象、高效、多样化的特点，既满足了学生学习的个性化需求，也为个性化教学提供了一个新的辅助平台。不受物理空间、时间的限制是这一技术的显著特点。虚拟实验的逼真性和数据运算能力是传统的计算机模拟实验无法相比的，注重的是实验操作交互性和实验结果仿真性，其优点有如下几点：

一是高仿真性以真实实验环境为基础进行搭建，操作流程和规则同样立足于实际实验流程操作规范，虚拟操作环境和真实操作体验是一致的。

二是良性互动与传统只能做单向知识传递的“视频教学”模式完全不同，在仿真环境中进行实际操作，实现理论和操作双向良性互动。

三是高自由度系统安装运行后，学员可独立学习，不受教室、讲师等条件约束，可根据自身实际安排学习时间，具有极大的灵活性。

四是危险度为零传统实验教学环节，在真实实验环境中往往会有许多实验危险源虚拟实验室能有效避免因操作不规范所带来的潜在危险。

五是情景交互性虚拟实验独有的DIY功能可以仿真一个情景，教学环节中可要求学员在该情景下进行理论判断和实验操作，增强问答交互性。

六是设备联动性与多媒体教学设备联动省去教学用具和实验设备的开支，结合教学互动平台，可实现多种教学功能，实现教学一体。

虚拟实验室丰富的教学和学习资源，省去了寻找实验器材的麻烦，节省了准备实验的大量的时间，不仅有利于能动地、生成性地进行个性化教学活动，而且还可以方便学生进行发散性的思考。利用虚拟实验室进行模拟探究实验和验证性地实验，以提高课堂教学兴趣和效率。

一、先学后教

物理作为一门以实验为基础的学科，如果让学生在预习阶段通过虚拟实验室进行初步的实验探究，了解物理知识梗概，做到心中有数，以便于掌握听课的主动权。当学生带着疑惑走进课堂学习，有利于提高学习能力和养成自学的习惯。

光的色散现象是初中学生认识的光学物理实验，通常教师采取课堂演示实验的方式进行教学，但此实验的成功决定于一个重要的因素——太阳光，在没有太阳光的情况下实验就无法进行或者不能达到很好的实验效果。而且，若是教师三棱镜调节的角度不对，通常学生就无法仔细观察清楚光带中到底有几种颜色的色光。若学生在自主学习时辅以虚拟实验室，利用太阳光配合三棱镜，光路图清晰明了，有足够的时间和空间让学生观察清楚光的色散过程，从而能正确理解光的色散现象，为光学的学习打开一个良好的局面。

二、学教互动

高效互动的课堂教学，需要教师充分发挥参与者、组织者、指导者的作用，需要教师与学生的高效互动，教师要善于根据课堂教学资源的生成，不断调整互动的策略，只有这样才能有效促进课堂教学。

理解短路现象是初中物理电学的一个难点，受到实验操作规则的限制和出于对实验器材的安全性考虑等因素，一般教师常用讲述的教学方法，由于缺少感性的体验，学生对短路的认知处于一种比较模糊的状态，在今后面临相关问题时往往会一筹莫展。而在虚拟实验室中，这一问题迎刃而解。虚拟实验室中引入了全新的设计，元件在不正确使用的情况下也可以轻易的恢复，所以教师可以随意搭建电源短路、用电器（局部电路）短路、开关短路等多种电路，在引导学生进行分析和讨论的同时，演示各种短路方式造成的后果，使学生正确认识到短路的危害，为以后解决电路故障类习题打好坚实的基础。

三、拓展训练

在物理概念、定理和規律的讲解中，一些抽象的、课堂中难以真实再现的实验，比如，牛顿第一定律、磁感应线的空间分布等，教师无法进行实验演示或者实验现象出现“闪现”，造成学生对这些知识点理解的困难，不能很好地掌握物理概念、定理或规律。而采用虚拟实验室对这些实验进行仿真模拟、再现，将抽象的知识点形象化、可视化，使瞬间的物理现象永久化，可以避免教师过于空洞的语言描述，使学生产生真切的体验，激发学生的学习热情，促进学生学习的积极性。

学生课后通过做习题巩固所学内容时，会遇到一些比较复杂的物理场景，尤其是对电路的分析、磁场或者电磁场的分析，可以在虚拟实验室中建立相应的物理模型，帮助学生理清分析思路。在没有老师辅导的情况下，学生也可以利用仿真模型再现习题中的物理情景，加深印象，进一步分析问题，细化知识点。

所谓“弱水三千，只取一瓢饮”，当技术使学习方式突破了时空的界限，使当下最需要的这一瓢水唾手可得时，不必固守陈规，勇敢接受、大胆尝试才是正确的方式！

参考文献：

[1]张剑平.虚实融合环境下的适应性学习研究[M].浙江大学出版社，2014.

[2]郭秋萍，陈建辉，徐凌雁.个性化教育与模式化教育一体化发展研究[J].教育与现代化，2010（3）.