田小飛

摘要：高中物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較多，但教學(xué)時(shí)間緊迫，為提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量以及學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，應(yīng)注重先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，以彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足。虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛱峁┓抡鎸?shí)驗(yàn)情境，加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過程的感受和理解，提高實(shí)驗(yàn)成功率，促進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平的提升。在高中物理教學(xué)中開展虛擬實(shí)驗(yàn)，應(yīng)做好硬件、軟件、技能方面的準(zhǔn)備，并做好合理規(guī)劃、認(rèn)真跟蹤和注重優(yōu)化。虛擬實(shí)驗(yàn)可用于激發(fā)興趣、突破難點(diǎn)、分析錯(cuò)因、拓展延伸。

關(guān)鍵詞：虛擬實(shí)驗(yàn)高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)

實(shí)驗(yàn)是高中物理教學(xué)的重要內(nèi)容，有助于學(xué)生更好地理解物理規(guī)律，激發(fā)學(xué)習(xí)物理知識(shí)的熱情。高中物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較多，但教學(xué)時(shí)間緊迫，為提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量以及學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，應(yīng)注重先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，以彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足。

虛擬實(shí)驗(yàn)，顧名思義，是一種區(qū)別于真實(shí)實(shí)驗(yàn)情境的實(shí)驗(yàn)?！疤摂M”的實(shí)現(xiàn)主要借助信息技術(shù)支撐的各種虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可通過安裝專門的實(shí)驗(yàn)軟件或軟硬件相結(jié)合的形式開展。虛擬實(shí)驗(yàn)不僅能節(jié)省購買、維護(hù)實(shí)驗(yàn)器材上的花費(fèi)，而且能為學(xué)生帶來全新的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)，增加實(shí)驗(yàn)的趣味性，調(diào)動(dòng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的積極性。

一、虛擬實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備

（一）完善硬件

虛擬實(shí)驗(yàn)一般都需要硬件的支撐，在高中階段主要是計(jì)算機(jī)。因此，應(yīng)根據(jù)高中物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，明確計(jì)算機(jī)相關(guān)配置，保證計(jì)算機(jī)性能能夠支撐相關(guān)物理實(shí)驗(yàn)操作。同時(shí)，根據(jù)學(xué)校學(xué)生情況，采購合適數(shù)量的計(jì)算機(jī)、投影儀等，組建專門的虛擬實(shí)驗(yàn)室。

（二）安裝軟件

虛擬實(shí)驗(yàn)的開展需要有專門的軟件，因此應(yīng)注重與軟件開發(fā)企業(yè)建立良好的合作關(guān)系，做好虛擬實(shí)驗(yàn)相關(guān)軟件的安裝和后續(xù)維護(hù)工作。

（三）提高技能

為保證虛擬實(shí)驗(yàn)的順利推進(jìn)，教師應(yīng)注重學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識(shí)，熟悉虛擬實(shí)驗(yàn)軟件的操作方法，掌握相關(guān)的操作技巧。這樣，教師才能在課堂上給予學(xué)生針對(duì)性的指導(dǎo)，使學(xué)生盡快學(xué)會(huì)虛擬實(shí)驗(yàn)軟件的操作，包括實(shí)驗(yàn)器材的選取、實(shí)驗(yàn)器材的組裝、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的保存等，保障實(shí)驗(yàn)高質(zhì)量完成。

二、虛擬實(shí)驗(yàn)的原則

虛擬實(shí)驗(yàn)時(shí)，為獲得理想的教學(xué)效果，應(yīng)結(jié)合虛擬實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)以及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，把握相關(guān)的原則。

（一）合理規(guī)劃

虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)做好合理的規(guī)劃，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)和開展形式。針對(duì)小組實(shí)驗(yàn)，應(yīng)事先做好小組的劃分。同時(shí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以及實(shí)驗(yàn)難度，確定實(shí)驗(yàn)時(shí)間，提高課堂效率。

（二）認(rèn)真跟蹤

為學(xué)生布置虛擬實(shí)驗(yàn)任務(wù)后，并非萬事大吉，教師需注重對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程的跟蹤，在督促學(xué)生認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，及時(shí)了解學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中遇到的問題。針對(duì)共性問題可集中講解，深化學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理以及過程的理解，幫助學(xué)生順利地完成虛擬實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的自信。

（三）注重優(yōu)化

對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)，教師應(yīng)樹立持續(xù)學(xué)習(xí)的心態(tài)，結(jié)合學(xué)生虛擬實(shí)驗(yàn)中的表現(xiàn)，及其對(duì)物理實(shí)驗(yàn)知識(shí)的掌握情況，分析虛擬實(shí)驗(yàn)存在的不足。通過與學(xué)生溝通以及向他人請(qǐng)教，尋找針對(duì)性的優(yōu)化對(duì)策，充分挖掘虛擬實(shí)驗(yàn)的價(jià)值與優(yōu)勢，不斷提高虛擬實(shí)驗(yàn)水平，使其更好地為高中物理教學(xué)服務(wù)。

三、虛擬實(shí)驗(yàn)的用途

為獲得事半功倍的效果，應(yīng)注重虛擬實(shí)驗(yàn)的用途及應(yīng)用時(shí)機(jī)，確保在實(shí)際的操作中少走彎路。

（一）用于激發(fā)興趣

新授課時(shí)抓住學(xué)生的注意力，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，對(duì)提高課堂教學(xué)效率具有重要意義。實(shí)踐表明，將虛擬實(shí)驗(yàn)用于新授知識(shí)，能更形象、直觀地揭示物理規(guī)律，增加學(xué)習(xí)趣味性的同時(shí)，降低知識(shí)的理解難度，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性?？赏ㄟ^虛擬實(shí)驗(yàn)軟件，為學(xué)生展示相關(guān)的物理實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。值得一提的是，應(yīng)圍繞實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)相關(guān)的問題，引導(dǎo)學(xué)生思考，從而為新知識(shí)的引入做鋪墊。如此，不僅能很好地加深學(xué)生印象，激活物理課堂，也讓新知識(shí)的學(xué)習(xí)順理成章。

牛頓第一定律是在伽利略理想實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上提出來的。顯然，現(xiàn)實(shí)中無法完成伽利略理想實(shí)驗(yàn)，只能近似實(shí)現(xiàn)。而借助虛擬實(shí)驗(yàn)完全可以將伽利略理想實(shí)驗(yàn)完美呈現(xiàn)：運(yùn)用虛擬實(shí)驗(yàn)軟件演示小球沿斜面下滑運(yùn)動(dòng)的過程（也可結(jié)合實(shí)際的近似實(shí)驗(yàn)開展），可以將斜面的摩擦參數(shù)設(shè)置為零，使得小球在運(yùn)動(dòng)中不受到空氣阻力、斜面摩擦力等的作用。學(xué)生可清晰地看到小球從斜面下滑后，在水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，而且不會(huì)停止。當(dāng)學(xué)生百思不得其解時(shí)，教師自然地引出牛頓第一定律的內(nèi)容，營造的認(rèn)知沖突可使學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)到“力是改變物體運(yùn)動(dòng)的原因，物體運(yùn)動(dòng)時(shí)并不要力來維持”。

（二）用于突破難點(diǎn)

高中物理一些知識(shí)較為抽象，是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，需要深入理解才能以不變應(yīng)萬變。虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚧橄鬄榫呦?，幫助學(xué)生有效突破難點(diǎn)，使其準(zhǔn)確把握物理知識(shí)的本質(zhì)，增強(qiáng)其學(xué)習(xí)物理的信心。

“萬有引力定律”是高中物理的重點(diǎn)知識(shí)，有關(guān)航天器的變軌問題是萬有引力定律應(yīng)用的具體體現(xiàn)，但部分學(xué)生對(duì)航天器在不同軌道上運(yùn)行參數(shù)的變化理解不夠充分，解答相關(guān)習(xí)題時(shí)容易出錯(cuò)。為幫助學(xué)生突破這一學(xué)習(xí)難點(diǎn)，可運(yùn)用虛擬實(shí)驗(yàn)軟件為學(xué)生設(shè)計(jì)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，模擬航天器在不同軌道運(yùn)行時(shí)的情境：航天器先沿著近地軌道運(yùn)行，而后點(diǎn)火進(jìn)入橢圓軌道、關(guān)火沿著橢圓軌道運(yùn)行，最后點(diǎn)火進(jìn)入遠(yuǎn)地軌道。虛擬實(shí)驗(yàn)中可實(shí)時(shí)顯示航天器運(yùn)行的相關(guān)參數(shù)，包括運(yùn)行線速度、角速度、向心加速度、機(jī)械能等，增強(qiáng)學(xué)習(xí)趣味性的同時(shí)，也澄清了學(xué)生的認(rèn)知。

（三）用于分析錯(cuò)因

虛擬實(shí)驗(yàn)可減少實(shí)驗(yàn)器材準(zhǔn)備這一環(huán)節(jié)，將更多的時(shí)間用于實(shí)驗(yàn)操作以及思考。虛擬實(shí)驗(yàn)可及時(shí)顯示出學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的錯(cuò)誤操作，有助于學(xué)生分析錯(cuò)誤原因，及時(shí)糾正，提升物理實(shí)驗(yàn)水平。

電表的改裝是高中電學(xué)實(shí)驗(yàn)中的重要內(nèi)容，涉及的知識(shí)點(diǎn)較為零碎，對(duì)學(xué)生分析問題的能力要求較高。一些學(xué)生對(duì)改裝原理、器材選取、誤差分析掌握不牢固，在測試中失分率較高。教學(xué)中為幫助學(xué)生牢固掌握電表改裝的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，避免實(shí)際操作中燒壞實(shí)驗(yàn)器材，可引導(dǎo)學(xué)生使用虛擬實(shí)驗(yàn)軟件開展相關(guān)的實(shí)驗(yàn)操作，包括將表頭改裝成電流表、電壓表、多用表等。同時(shí)，課堂上留有一定的時(shí)間，鼓勵(lì)學(xué)生認(rèn)真反思、討論，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤原因，并總結(jié)實(shí)驗(yàn)器材選擇技巧。經(jīng)過不斷地出錯(cuò)、糾錯(cuò)，學(xué)生能更加深刻地理解電表改裝的原理，熟練掌握相關(guān)的實(shí)驗(yàn)技巧。實(shí)踐表明，借助虛擬實(shí)驗(yàn)，不僅保證了電學(xué)實(shí)驗(yàn)的安全性，而且很好地鍛煉了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，有助于學(xué)生更加牢固地掌握實(shí)驗(yàn)知識(shí)。

（四）用于拓展延伸

高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)提高學(xué)生的創(chuàng)造能力以及實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，因此，物理?shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)注重實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的拓展，夯實(shí)學(xué)生所學(xué)，使學(xué)生養(yǎng)成良好實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，同時(shí)，拓展學(xué)生的視野，鍛煉其思維的靈活性。虛擬實(shí)驗(yàn)可更好地拓展和聯(lián)結(jié)。

教學(xué)“變壓器”知識(shí)時(shí)，可為學(xué)生布置相關(guān)的虛擬實(shí)驗(yàn)任務(wù)。給出發(fā)電站、輸電損耗以及用戶用電相關(guān)參數(shù)，要求學(xué)生運(yùn)用虛擬實(shí)驗(yàn)軟件，設(shè)計(jì)、安裝合適參數(shù)的變壓器，完成從發(fā)電站到用戶的輸電工作。這樣的拓展實(shí)驗(yàn)，可使學(xué)生更加深刻地認(rèn)識(shí)電能輸送的相關(guān)環(huán)節(jié)以及變壓器的工作原理。虛擬實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生通過認(rèn)真計(jì)算發(fā)電站發(fā)電功率、電能損耗功率、用戶用電功率等參數(shù)，確定了升壓和降壓參數(shù)，最終經(jīng)過思考，正確選擇了相關(guān)的變壓器，順利完成了虛擬實(shí)驗(yàn)。

結(jié)合高中物理教學(xué)內(nèi)容巧妙地設(shè)計(jì)虛擬實(shí)驗(yàn)，鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用虛擬實(shí)驗(yàn)軟件完成個(gè)性化的實(shí)驗(yàn)方案，不僅能使其更加全面、深刻地認(rèn)識(shí)相關(guān)的物理知識(shí)，而且還能很好地拓展實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

參考文獻(xiàn)：

[1] 傅海亞.關(guān)于虛擬實(shí)驗(yàn)在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用[J].課程教育研究，2019（8）.

[2] 徐超凡.虛擬實(shí)驗(yàn)在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用研究[D].銀川：寧夏大學(xué)，2019.