袁惠兵

【摘?要】仿真實驗是基于計算機技術(shù)與信息技術(shù)所形成的一種虛擬實驗方式，具有操作便捷、安全性高、成本低等應(yīng)用優(yōu)勢，創(chuàng)新其在物理實驗教學(xué)中的融入研討意義重大。本文立足于高中物理實驗教學(xué)，就如何利用仿真實驗輔助實驗操作進行了重點探討。

【關(guān)鍵詞】高中物理;仿真實驗;輔助教學(xué);教學(xué)策略

隨著教育信息化進程的推進，仿真實驗在中小學(xué)課程教學(xué)中得到了越來越多的應(yīng)用。相較于傳統(tǒng)的實驗?zāi)Ｊ?，仿真實驗可以打破空間、時間、場地與器材等的限制，有效地滿足學(xué)生動手操作的需求，尤其是可以避免某些具有危險性的物理實驗給學(xué)生帶來危險，同時也可以實現(xiàn)模擬某些看不到、摸不著的一些微觀實驗或抽象實驗的具體操作過程，是輔助教師開展實驗教學(xué)的一個重要教學(xué)手段。

一、創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

在高中物理教學(xué)期間，其中包含著許多抽象性與復(fù)雜性比較強的物理現(xiàn)象、問題等知識，如果直接采取傳統(tǒng)的物理實驗儀器或設(shè)備來開展實驗操作，那么學(xué)生常常無法直觀地將這些物理定律等知識進行表達，影響了學(xué)生實際的學(xué)習(xí)效果?；蛘唠m然部分物理教師利用一些物理實驗儀器與設(shè)備等材料指導(dǎo)學(xué)生進行真正的實驗操作，但是實際操作中也是要求學(xué)生按部就班，依據(jù)教材上的實驗步驟開展各項操作，這種物理實驗教學(xué)方式同樣無法使學(xué)生深刻把握相應(yīng)物理實驗的內(nèi)在原理與本質(zhì)。如果可以靈活地運用仿真實驗，就可以創(chuàng)設(shè)出某些現(xiàn)實生活中無法實現(xiàn)的條件，同時實驗操作步驟也更加便捷，對學(xué)生的吸引力也更強。

例如，在指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)“動量守恒定律”部分物理知識期間，由于這一物理定律的驗證實驗中需要忽略空氣阻力，但是現(xiàn)實生活中的空氣阻力是客觀存在的，所以會影響學(xué)生實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。而如果可以靈活地應(yīng)用仿真實驗，就可以創(chuàng)設(shè)忽略空氣阻力的具體實驗環(huán)境，就更加容易滿足動量守恒定律等一些基本驗證實驗的操作需求。但是為了順利地在高中物理教學(xué)中有效地應(yīng)用仿真實驗，必須要從激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣出發(fā)，科學(xué)地創(chuàng)設(shè)一些問題情境。例如，“現(xiàn)有一個以某一速度向前滾動的小球，其碰到另一個相同小球之后速度會發(fā)生何種變化？為什么不符合我們所學(xué)的動量守護恒定律？”借助這種與學(xué)生思維認知沖突的問題情境創(chuàng)設(shè)，可以引導(dǎo)學(xué)生開展深入思考，并促使他們對相應(yīng)的動量守恒定律產(chǎn)生強烈的探究欲，這樣就可以為后續(xù)應(yīng)用仿真實驗做好鋪墊。

二、建立實驗假設(shè)，引導(dǎo)學(xué)生探索真知

在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理實驗知識新區(qū)的基礎(chǔ)上，教師還要注意引導(dǎo)學(xué)生針對相應(yīng)的物理實驗提出自己的假設(shè)，使他們可以對相關(guān)的物理實驗過程與結(jié)果等提前形成初步認知，之后為他們設(shè)定相應(yīng)的學(xué)習(xí)或思考任務(wù)，讓他們自主利用仿真實驗平臺去進行論證，最終通過他們動手操作的過程來使他們深入理解與掌握其中包含的真知，提高他們整體的物理實驗知識學(xué)習(xí)效果。

例如，針對“動量守恒定律”這部分物理實驗知識教學(xué)，為了引導(dǎo)學(xué)生自主利用仿真實驗進行論證分析，教師可以為他們設(shè)計“從同一高度位置處扔下兩枚雞蛋，為什么落在沙灘上的不容易碎，但是落在水泥地面上的更容易破碎？”、“在平時游樂園中玩碰碰車的時候，為什么碰碰車的邊緣需要設(shè)置非常厚的膠皮？當(dāng)兩輛車相互碰撞的過程中會發(fā)生何種動量變化情況呢？”問題，在問題的啟發(fā)下，可以促使學(xué)生開展深入思考，并順利地導(dǎo)入學(xué)習(xí)任務(wù)。然后可以讓學(xué)生利用相同質(zhì)量的小球在仿真物理實驗平臺上進行自主驗證，借助實驗參數(shù)的改變以及實驗結(jié)果的統(tǒng)計與分析，最終可以使學(xué)生逐步推導(dǎo)出動量守恒定律，這樣就可以借助這種仿真實驗教學(xué)方式提高學(xué)生實際學(xué)習(xí)效果。

三、結(jié)合實物實驗，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果

雖然仿真實驗在高中物理教學(xué)中應(yīng)用具有許多應(yīng)用優(yōu)勢，如可以打破空間、時間、場地與器材等的限制，有效地滿足學(xué)生動手操作的需求，避免危險物理實驗給學(xué)生帶來不利影響，但是其本身卻容易忽視物理實驗的過程以及實驗背后包含的物理原理與規(guī)律等知識，并且在體驗感上缺乏真實感，沒有學(xué)生親自動手操作各種實驗儀器的方式印象深刻。基于此，在平時開展物理實驗教學(xué)過程中，教師必須要注意仿真實驗本身是一種輔助物理實驗教學(xué)的手段，不可忽視實物實驗的重要性。

例如，在平時的高中物理實驗教學(xué)過程中，教師要結(jié)合物理實驗的內(nèi)容和目標(biāo)，盡可能地滿足學(xué)生親自參與實物實驗的需求，而針對動量守恒定律、磁感線等某些微觀物理實驗內(nèi)容則可以靈活地應(yīng)用仿真實驗輔助學(xué)生完成實驗操作。例如，可以靈活地利用仿真實驗來為學(xué)生模擬出月食或者海市蜃樓等一些實物實驗無法實現(xiàn)的實驗現(xiàn)象，期間要注意引導(dǎo)學(xué)生深入思考和分析這些仿真實驗的過程與實物實驗過程有何種區(qū)別，借助這種有效的實驗點撥與指導(dǎo)方式更有利于深化學(xué)生對所學(xué)物理實驗知識的理解，提高他們的整體學(xué)習(xí)效果。

總之，仿真實驗是輔助教師開展物理實驗的一個有效手段，在構(gòu)建高效物理實驗課堂、提高物理實驗教學(xué)質(zhì)量方面的優(yōu)勢非常突出。教師在物理實驗教學(xué)中應(yīng)用仿真實驗期間，必須要明確其“輔助性”作用，期間要立足于創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，平時注重建立實驗假設(shè)，引導(dǎo)學(xué)生探索真知，有機結(jié)合實物實驗教學(xué)，這樣才能不斷提高物理實驗教學(xué)效果。

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