基于虚拟仿真实验的初中物理课堂教学模式探索

甘肃省临泽县第二中学(734200) 王 瑾

1 虚拟仿真实验的优势

1.1 弥补实验室仪器的不足，节省人力、物力、财力

目前，初中物理实验教学中因实验仪器配备不足，教师精力有限，导致部分实验学生无法亲自参与实验探究。而虚拟仿真实验则可以代替实际实验，提供全开放、高交互性、高独立性的平台供学生实验，解决了学校因实验仪器不足或不配套，学生动手少或多人操作实验的问题。同时，虚拟仿真实验采用虚拟仪器，即使由于操作不当也不会真的损坏仪器，提高了实验的效率。

1.2 节省教学时间和空间，提供了多样化的教学方式

虚拟仿真实验通过计算机操作系统演示实验过程中的图形、图像、文字、数据等，它具有快捷、易学、简单、直观等优点，能使教师和学生根据教学内容开展各类实验，模拟实验情境，有效提升物理实验课的教学质量和学生的动手操作能力。与传统实验相比，不受条件限制，学生只要利用电脑登陆“畅言教学通”，进入虚拟物理实验室，就能开展虚拟实验。教师既能在课堂上开展虚拟演示实验，也可以在学校计算机室开展人机一对一的分组实验，还可以让学生在家登陆平台进行“温故而知新”仿真实验。

1.3 弥补真实实验不够安全、结果误差大等不利因素，拓展实验内容的覆盖面

初中物理实验，如探究晶体和非晶体的熔化和凝固实验、水的沸腾实验、托里拆利实验等，由于要用到酒精灯、开水、水银等器材，存在一定的不安全因素，往往不能在教室演示或者不能让学生单独进行分组实验。而虚拟仿真实验最大限度地避免了实验过程中的各种不利因素，实验安全性强、实验结果直观可靠，实验误差较小，一定程度上弥补了现有实验的不足，大大拓展了实验内容的覆盖面。

2 “畅言教学通”虚拟仿真实验的教学应用模式

2.1 讲授─虚拟仿真实验相结合的教学模式

物理是一门以实验为基础的学科，问题的提出和解决都离不开实验，但一些实验受条件和安全因素的限制无法开展，教师可以采取讲授─虚拟仿真实验相结合的教学模式进行教授。如探究晶体和非晶体的熔化和凝固时，可以在学校计算机教室授课，教师与学生通过互动交流得出晶体和非晶体熔化和凝固的现象及概念后，教师讲明实验目的和实验步骤，每位学生进入“畅言教学通”初中物理实验室，点击探究晶体和非晶体的熔化和凝固实验，动手组装仪器、开展实验，并每隔5 s记录一次温度，然后在事先准备好的坐标纸上描出图像。在10 min的时间内所有学生基本都能完成实验，教师通过展示每位学生的实验图像，很自然得出晶体和非晶体熔化和凝固的特点和条件。还比如在讲授大气压强的托里拆利实验时，由于要用到水银，存在安全隐患，学校不具备实验条件，教师可以采用这种模式授课；演示家庭电路保险丝的作用时，考虑到安全因素，无法进行现场实验，也可以采用这种授课模式，让学生感知并加深印象。

2.2 虚拟仿真实验─真实实验相结合的教学模式

初中物理有大量的分组实验，如果学生不进行充分的预习，教师事先不进行指导，学生直接在实验室进行分组实验，往往会存在实验效率低、成功率低、仪器损坏等问题，尤其在电学实验中这种问题比较突出。为解决这一问题，教师可采用虚拟仿真实验─真实实验相结合的教学模式。具体操作模式是先带领学生在计算机教室进行模拟仿真操作，基本熟练后再进行真实实验。比如电学分组实验组装串联电路和并联电路，由于学生动手能力差，直接在实验室组装电路烧坏小灯泡或电源的现象比较普遍。为解决这一难题，笔者采用先学习理论知识，然后花一节课时间在计算机教室进行虚拟实验，利用“畅言教学通”实验室开展连线操作，并且让学生单独在模拟台上改变各电路元件的位置反复训练电路连接，基本熟练后再分组进行真实实验操作。由于学生有了模拟训练的感性和理性认识，实验操作能力和动手能力有了大幅提升，实验成功率也比较高。虽然前期教学花费的时间较长，但后续学习电流表、电压表、滑动变阻器、伏安法测电阻等实验时，会变得相对轻松，学生考试时在这一块知识点上的得分率也相对较高。

2.3 虚拟仿真实验复习课教学模式

初中物理中考复习阶段，实验操作复习是重点之一。教师通常采用做大量实验题的方式进行，学生往往感到枯燥乏味，对实验操作过程的复习往往是纸上谈兵。教师可先对初中物理重点实验按照热学、力学、电学进行梳理，再带学生到计算机教室利用“畅言教学通”虚拟实验室集中3～4课时进行操作复习，这样既能激发学生的复习兴趣，又能提高复习效果。如电学实验伏安法测电阻和测电功率两个重点实验的复习，教师完全可以带领学生在计算机教室进行虚拟仿真实验集中复习，从两个实验的不同点、相同点对比分析，让学生既总结理论知识，又练习电路连接。在连接电路的过程中复习滑动变阻器、电压表、电流表的使用等考点知识，复习效率大幅提升。

总之，虚拟仿真实验与真实实验相结合，开创了物理实验教学的新模式，教师在教学中只要正确处理好虚拟实验和真实实验的关系，使两者有机的结合，定能激发学生的实验兴趣，提高学生的动手能力，开拓学生的视野，培养学生的创新能力。