虚拟仪器在实验教学中的应用探讨

摘 要：新课改中明确指出，在物理教育教学中，教师要引导学生更多地经历科学探究的过程，掌握相关方法，有效地培养学生的实践能力、思维能力与创新能力。因此，在初中物理实验教学中，教师要充分发挥虚拟仪器的作用，组织学生开展虚拟仿真实验。这样就可以更好地优化学生的知识体系，培养学生的实践能力，并且可以有效地弥补实验室仪器匮乏的问题，更好地提高实验教学效率与效果。本文对虚拟仪器在实验教学中的应用策略进行探讨。

关键词：虚拟仪器；新课改；科学探究；实验教学

伴随虚拟仿真技术的飞速发展，在物理实验教學中也开始更加广泛运用虚拟仪器，构建虚拟仿真实验平台。于是，学生能够通过平台开展虚拟仿真实验，从而又快又好地掌握物理知识，有效地解决教学设备匮乏的问题，提高学生的实验能力，培养学生的创新能力，对于学生物理素养的培养具有极大的推动作用，有效地推动初中物理教育教学事业的可持续发展。

一、讲授与虚拟仪器有机结合

对于初中物理课程而言，其具有较强的实践性。实验教学是十分重要的一项组成部分。然而，因为实验条件有限，并且考虑到安全问题，所以会影响到部分实验的顺利开展。对此，教师可以充分发挥虚拟仪器的应用价值，选择使用讲授与虚拟仿真实验有机结合的教学模式。例如，在为学生讲解晶体与非晶体的熔化与凝固相关内容时，教师首先在学校的计算机教室为学生讲课。师生要进行互动与沟通，从而了解有关的现象与概念。然后，教师将实验目的及步骤明确提出来，要求学生进入虚拟仿真实验平台中点击相关的实验，动手对仪器进行组装，完成实验步骤，并且要每间隔5s对温度进行一次记录，要在提前已经准的坐标纸上将图像描绘出来。在10min的时间内，几乎所有学生都可以顺利完成实验操作。然后，教师再将学生的实验图像进行展示，并且引导学生对晶体与非晶体熔化与凝固的基本特征与条件进行分析与总结。又如，在为学生讲解大气压强的托里拆利实验时，因为在实验过程中需要使用到水银，所以就会面临着一定的安全隐患，在学校中无法顺利开展此实验。因此，教师就可以选择虚拟仿真实验模式进行教学。

二、虚拟仪器与真实实验有机结合

因为在初中物理教育教学中会涉及到许多的分组实验，假如学校尚未做好充足的预习准备工作，并且教师没有提前做好对学生的指导，而是由学生直接在实验室中开展实验操作，那么就会严重影响到实验的效率，并且可能会损坏仪器，此现象特别容易发生在电学实验中。所以，为了防范上述问题的发生，那么教师就可采用真实实验与虚拟仪器进行有机结合的方法。首先，教师要组织学生在计算机教室中开展虚拟仿真操作，在学生对操作的大概过程已经熟练掌握以后再开展真实的实验操作。例如，在电学教学中，教师将学生划分成若干小组，然后以每个小组为单位组织开展组装并联电路及串联电路的实验。因为学生具有相对较差的动手能力，因此在实验室直接对电路进行组装就特别容易会发生损坏电源或者是小灯泡的情况。为了防范这些问题的发生，那么教师就可以先为学生讲解理论知识，然后组织学生在计算机教室中开展虚拟实验。通过虚拟实验平台组织学生进行连线操作，然后要求学生在虚拟台上单独更改各个电路元件的位置，并且对电路的连接过程进行多次练习。在学生基本上掌握实验步骤与技巧后，由学生展开分组的真实实验。通过虚拟训练使得学生能够获得更多的实践经验与技巧，提高其动手能力。因此，在现实真实实验中也会提高实验的成功概率。尽管在前期会花费一些时间进行教学，然而在后续相关实验的学习中，会大幅度提高学生的学习效率，提高学生的学习效果。

三、利用虚拟仪器优化实验复习效果

在中考的复习阶段，实验复习也是十分关键的。一般状况下，教师往往会组织学生做大量的实验练习题，这样一来就会导致学生倍感枯燥乏味。因此，教师首先帮助学生梳理力学以及电学等重点的实验知识，然后，组织学生前往计算机教室，通过虚拟平台开展虚拟实验，并且要在3-4个课时中组织学生开展集中的实验练习，在此基础上有效地提高学生的复习兴趣，提升其复习效率与效果。例如，在组织学生复习伏安法测电阻及测电功率的实验时，教师就能够组织学生开展虚拟仿真实验集中复习。要深入比较与探讨两个实验存在的相同点与差异，从而使得学生对理论知识进行总结归纳。另外，可以实现对电路连接的实践，而且通过对电路的连接能够帮助学生对电流表及电压表等的使用方法进行复习。这样就可以有效地提高学生的复习效率，获得更为理想的复习效果。

总之，实验教学在初中物理教学中占据着重要的地位。然而，由于实验的仪器价格非常昂贵，结构非常精密，而且部分实验会用到水银等，会存在一些安全隐患。因此，在实验教学中，学生无法亲自动作操作所有实验。通过对虚拟仪器的合理应用，使得学生开展虚拟仿真实验。即通过计算机为学生演示实验中涉及到的图像与数据等，更加直观、形象、快捷。在此过程中就可以有效培养学生的实验操作能力，激发学生的实验热情。因此，每位教师都要加强探索，在初中物理实验教学中合理应用虚拟仪器，以全面提高实验教学的有效性。

参考文献

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[3]李莲英.虚拟技术在实验教学中的应用[J].无线互联科技，2018，15（17）：22-23.

作者简介：

龚俊（1981年11月），性别：男，民族：汉，籍贯（精确到市）：山西省大同市，当前职称：中小学一级教师，学历：大学本科，研究方向：仪器管理.