物理教學(xué)中虛擬實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建初探

劉小松

摘 要：初中階段的學(xué)生正處在思維方式轉(zhuǎn)變的一個(gè)關(guān)鍵時(shí)期，在這個(gè)時(shí)期應(yīng)充分改變學(xué)生現(xiàn)有的學(xué)習(xí)方式，讓他們在不遠(yuǎn)的將來能夠迅速適應(yīng)信息化帶來的學(xué)習(xí)方式的變革。因此，探索信息化手段促進(jìn)初中物理教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變有著深遠(yuǎn)的意義。以計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)為核心的信息技術(shù)與各學(xué)科課程整合，具有優(yōu)化教育教學(xué)過程的優(yōu)勢，也能夠?yàn)榘l(fā)展學(xué)生的信息化處理與運(yùn)用能力提供有力支持。

關(guān)鍵詞：教育信息化? 初中物理? 學(xué)習(xí)方式

一、教育信息化與初中物理教學(xué)的現(xiàn)狀分析

目前，各初級(jí)中學(xué)包括農(nóng)村中學(xué)，大部分都有了自己的網(wǎng)絡(luò)中心，并且有相當(dāng)數(shù)量的、安裝有各種信息處理軟件的多媒體計(jì)算機(jī)。同時(shí)，各校校園局域網(wǎng)與外部互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了光纜對(duì)接，高速的網(wǎng)絡(luò)傳輸速率為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)提供了必要的、可行的硬件支持。有一批受過培訓(xùn)和考核的比較熟悉互聯(lián)網(wǎng)、能夠充分利用互聯(lián)網(wǎng)獲取信息并能利用相關(guān)軟件對(duì)信息進(jìn)行甑別和處理的一線初中物理教師，使實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與初中物理教學(xué)相結(jié)合提供了軟件方面的保障。

在初中物理教學(xué)中，課前預(yù)習(xí)和課后作業(yè)的布置時(shí)，積極引導(dǎo)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)（或智能手機(jī)）上網(wǎng)查詢相關(guān)資料，進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、互助學(xué)習(xí)、問題導(dǎo)向?qū)W習(xí)和探究拓展學(xué)習(xí)。比如“抖音”里的《物理一百分》，微信關(guān)注號(hào)《物理好教師》，都大量有趣而精彩的視頻實(shí)例噴涌而出，鮮活生動(dòng)的生活實(shí)例對(duì)學(xué)生形成強(qiáng)烈的感性沖擊，豐富了學(xué)生的素材積累和夯實(shí)概念的理性升華，為學(xué)生更好、更到位地理解物理概念和規(guī)律起到了非常好的輔助作用。

二、“物理虛擬實(shí)驗(yàn)室”的使用優(yōu)勢

1、形象再現(xiàn)物理實(shí)驗(yàn)。

有很多物理現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)在課堂上難以實(shí)現(xiàn)或者很難操作。比如：在“摩擦起電”的實(shí)驗(yàn)中，空氣濕度和器材的干燥度都是影響實(shí)驗(yàn)成功的重要因素，如果在陰雨天，結(jié)果會(huì)很不理想;有的實(shí)驗(yàn)可見度低，要讓所有學(xué)生都能看清必須逐個(gè)輪流觀察，但受器材數(shù)量和時(shí)間的限制很難實(shí)現(xiàn)。如“測量平均速度”的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中小車運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和速度難以控制，實(shí)驗(yàn)過程快，結(jié)果也很不準(zhǔn)確，在講臺(tái)上實(shí)驗(yàn)過程多數(shù)學(xué)生是看不清的，學(xué)生的興趣也大打折扣。而在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上結(jié)合“物理虛擬實(shí)驗(yàn)室”，把小車的運(yùn)動(dòng)過程電影似的放慢，學(xué)生通過直觀地觀察，達(dá)到滿意的教學(xué)效果。

2、變抽象為直觀、變枯燥為生動(dòng)、變隱晦深?yuàn)W為淺顯易懂。

物理是一門研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)以及物質(zhì)間的相互作用及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律的自然科學(xué)。其研究的物質(zhì)結(jié)構(gòu)、研究的守恒定律或不變性，大多觸及的都是微觀世界，而且都很具有抽象性。比如;分子熱運(yùn)動(dòng)、摩擦力、機(jī)械能守恒等;還有，對(duì)于物理模型的構(gòu)建以及物質(zhì)的作用過程分析與推理運(yùn)用還很欠缺，比如：“凸透鏡成像規(guī)律”、“內(nèi)燃機(jī)的四個(gè)沖程”、“電動(dòng)機(jī)原理”等。初中學(xué)生對(duì)世界的認(rèn)識(shí)尚處于開發(fā)階段，缺乏感性的知識(shí)，抽象思維以及想象的能力還不是很高。因此，信息化的教學(xué)手段成為了必然要求。利用“物理虛擬實(shí)驗(yàn)室”可以幫助學(xué)生直觀、形象地理解一些物理的概念、規(guī)律等。另外一方面利用“物理虛擬實(shí)驗(yàn)室”還可以夸張地表現(xiàn)微觀世界和宏觀世界，對(duì)理想化的物理狀態(tài)進(jìn)行模擬，實(shí)現(xiàn)動(dòng)靜的轉(zhuǎn)化、時(shí)間的延遲與加快，實(shí)現(xiàn)抽象到具體的轉(zhuǎn)變，變隱晦深?yuàn)W的物理知識(shí)為淺顯易懂的生活規(guī)律。

3、方便了教師對(duì)復(fù)雜圖像和表格的描繪，節(jié)省課堂時(shí)間，提高課堂效率。

虛擬實(shí)驗(yàn)室有體貼快捷的手繪電路圖功能，還有領(lǐng)先的自動(dòng)畫簡化電路圖功能，能根據(jù)實(shí)物虛擬實(shí)驗(yàn)或手繪電路圖自動(dòng)生成簡化電路圖。在教學(xué)中，特別是需要教師在黑板上畫實(shí)物圖或電路圖，由于實(shí)物繪畫，教師費(fèi)事費(fèi)力，學(xué)生看不清，效果大打折扣。

這里要特別提到的是：對(duì)于物理知識(shí)能力的歸納（包括重難點(diǎn)實(shí)驗(yàn)）需要學(xué)生有一個(gè)感性直觀地認(rèn)識(shí)，借助“虛擬實(shí)驗(yàn)室”是個(gè)很好的手段。比如：“由浮力導(dǎo)致的液體壓力或容器對(duì)桌面壓力的變化”，“特殊法測電阻”、“特殊法測小燈泡的額定功率”、“電路故障的類型”等等，直接通過“虛擬實(shí)驗(yàn)室”完整直觀地展示，既節(jié)省了教學(xué)實(shí)間，學(xué)生看的明白，理解的也透徹，效果很好。

同時(shí)，教師原創(chuàng)的新題需要畫圖;或者在網(wǎng)絡(luò)上搜到的題圖片模糊不清、數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)無法辨認(rèn)，有背景干擾;甚至有時(shí)候教師找到的紙質(zhì)資料上的圖片效果不佳等等，這時(shí)候，利用“虛擬實(shí)驗(yàn)室”快捷的手繪功能，可達(dá)到滿意的效果，再借助于QQ截圖等工具即可?！爸袑W(xué)電路虛擬實(shí)驗(yàn)室”還具有清除實(shí)驗(yàn)、保存實(shí)驗(yàn)等功能，使教師的勞動(dòng)成果能夠共同分享和資源再使用，確實(shí)方便了教學(xué)。

三、“物理虛擬實(shí)驗(yàn)室”的使用應(yīng)注意的問題

一是要注意課件內(nèi)容的正確和真實(shí)性，不要有任何的不合理的成分在里面，以免誤導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入作息化教學(xué)的虛幻境地，從而喪失教學(xué)活動(dòng)的真理性內(nèi)涵。不能用多媒體虛擬演示來根本代替真實(shí)的現(xiàn)象觀察和操作實(shí)踐。一般來說，該做的演示和學(xué)生實(shí)驗(yàn)還是要?jiǎng)邮謩?dòng)腦操作，“物理虛擬實(shí)驗(yàn)室”的使用最好是用在單元復(fù)習(xí)或者中考總復(fù)習(xí)時(shí)，因?yàn)閺?fù)習(xí)課大多數(shù)教師不可能再像授新課時(shí)準(zhǔn)備那么多實(shí)驗(yàn)器材，重復(fù)那么多的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，授課時(shí)間上也不允許。

二是把握適度的原則，要考慮到初中學(xué)生的心理特點(diǎn)，注意避免學(xué)生由于好奇而沉迷于虛擬世界或計(jì)算機(jī)的純粹操作（PC游戲）中。在物理課堂教學(xué)中，教師要適度干預(yù)和引導(dǎo)，對(duì)素材、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)站實(shí)現(xiàn)可控可管，適時(shí)控制和轉(zhuǎn)移學(xué)生的注意力，實(shí)現(xiàn)師生、生生、機(jī)生之間的協(xié)作學(xué)習(xí)、會(huì)話學(xué)習(xí)和健康可持續(xù)學(xué)習(xí)。

總結(jié)

“物理虛擬實(shí)驗(yàn)室”是一種基于Web技術(shù)，VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建的開放式網(wǎng)絡(luò)化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，是現(xiàn)有各種教學(xué)實(shí)驗(yàn)室的數(shù)字化和虛擬化，是有別于一般實(shí)驗(yàn)教學(xué)課件的重要特征。通過信息化的手段輔助教學(xué)，可以幫助學(xué)生直觀、形象地理解一些物理的概念、規(guī)律等，具有靈活、方便、省時(shí)、高效等優(yōu)點(diǎn)。但信息化模擬實(shí)驗(yàn)不能完全代替物理實(shí)驗(yàn)，模擬實(shí)驗(yàn)缺乏學(xué)生親自動(dòng)手的體驗(yàn)和對(duì)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的復(fù)雜性、艱巨性的深刻認(rèn)識(shí)。要將兩者有機(jī)的整合，盡可能的發(fā)揮軟件的優(yōu)勢，為教學(xué)工作服務(wù)，提高教師的教學(xué)水平，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

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