虚拟仿真实验在初中物理教学中的应用

虚拟仿真实验在初中物理教学中的应用

当今社会，随着科技的飞速发展，信息技术不断地走进

了人们的日常生活。伴随着信息技术的发展，课堂教学也在

不断发生变化，于是教育部提出新一轮基础教育课程改革。新

课程的实施在很大程度上给物理教学带来了诸多新变化，要求

在教学过程中转变教学方式和学生学习方式，强调突出教师的

主导作用，学生的主体作用，由被动的学习方式转变为合作探

究式的学习。因此，物理教学中培养学生的实验探究能力尤为

重要，实验探究是学生学习物理的重要手段。然而，如果仅

仅照搬传统的实验教学方式，虽然能够探究得出相应的结论，但是由于实验条件等因素的限制，不可能开展每一个探究实验。综合传统实验教学的利弊，结合虚拟仿真实验在实际教学中的应用，我来谈谈我的一些看法。

一、传统实验教学中的局限性

在传统的实验教学中，由于实验器材的限制，通常的分组实验是以 4 至 6 人为一个小组开展实验探究，有时小组的人数会超过 6 人，动手操作实验只有少数学生参与，其余学生实验操作机会几乎没有。并且在实验操作的过程中，有些器材在使用的过程中，难免会损坏，

从而影响实验。有些演示实验，由于实验条件的设置（如：密封、干燥等），在实验条件不充足时进行演示时，不能很直观

的观察到现象，调动不了学生的学习兴趣，导致实验失败，如《真空铃实验》、《电荷间的相互作用》等。一些探究实验，为

了学生和教师的安全，教材安排的是观看实验录像，如《托里拆利实验》，由于水银有毒，出于学生安全的考虑，教材中安排

的是观看实验录像。借助虚拟仿真实验，学生可以亲自进行

实验操作，观察标准大气压下水银柱的高度差是多少，不受实

验器材和安全的限制。下图为虚拟仿真实验下的探究《托里拆

利实验》。

二、虚拟仿真实验的在实验教学中的优势

在初中物理教学中，主要用到的虚拟仿真实验工具有《互

联教学助手》下的虚拟实验室和《西宁市教育公共服务平台》

下的虚拟仿真实验室，它们是为打造绿色实验环境而设计，提

供初中阶段教材所有章节的物理实验。虚拟仿真实验是一款高

效的实验学习资源，它不仅有高真实度的实验器材与实验步骤，

模拟与实际操作高贴合度的实验场景，给学生、老师以身临其境之感，迎合学生的心理、吸引注意力，使学生对物理的学习产生浓厚兴趣。在仿真实验中学生可以自主地获

取知识和技能、体验和了解科学探究的过程和方法、形成和提高创新意识、树立科学的价值观的过程。同时为学生创设了亲身参与实践的情境，具有获取知识、激发兴趣、追求真相、遵循理论原理等的教育功能。比如在九年级物理第十五章第三节《串联和并联》教学时，首先应用多媒体课件讲解串联电路和并联电路的定义，介绍并联电路中的干路和支路。然后让学生进行分组实验探究实验：利用实验器材连接串并联电路，探究串并联电路中开关在不同的位置的作用。在学生进行实验操作的同时，教师登录《互联教学助手》，进入虚拟仿真实验室，根据串并联电路的电路图从中拖出相应的电路元件，再拖出导线，根据电路图中电流的方向依次连接电路，让学生检查自己连接的实验电路图是否与虚拟仿真实验图一致，避免学生连接错误而损坏电路。在我以前的实际教学中，学生连接实物电路图的过程中由于存在用电器、导线、开关、电源等无法避免故障会导致实验失败，而检查原因解决电路问题有需要一定的时间，由于时间等原因无法解决每个小组的问题。因此，只有一部分的学生能完成实验操作。而虚拟仿真实验可以有效避免用电器、导线、开关、电源等故障。在虚拟实验中，实验器材都是完好的，不存在故障，这样学生就可以直接用仿真实验器材进行探究。经过虚拟仿真实验在《串联和并联》应用训练，在以后的电学知识的学习中，我们就可以直接应用虚拟仿真实验

直接进行实验探究，为后面即将要学习的《串并联电路中电流的规律》、《串并联电路中电压的规律》、《探究电流与电压和电阻的关系》等电学实验奠定了重要基础。在本节课的虚拟仿真实验中，连接好电路后通过控

制开关，可以很容易观察得出结论：串联电路中开关控制

整个电路，电流的路径只有一条，各用电器之间相互影响。而并联电路中，干路开关控制整个电路，支路开关控制所

在的支路，电流的路径有多条，各用电器之间没有相互

影响。虚拟仿真实验图如下图所示。

三、传统实验与虚拟仿真实验有机结合，共同促进教学

虚拟仿真实验教学与传统的实验教学相比有不可替代

的魅力和优势。传统的实验教学中，由于实验设施和安全

等方面的限制，学校教学不可能对每一个实验让学生进行

探究。因而，有些实验以教师教室可以应用虚拟仿真实验

进行探究教学。另外应用虚拟仿真实验代替传统实验，可

以减少实验器材的损坏。传统电学实验中，电流表有可能

在电流过大时烧坏，导线在使用一段时间后会破损等，而

虚拟仿真实验对器材的损伤为零。在信息技术飞速发展的

今天，应用虚拟仿真实验，可以保证让每一位同学进行分

组实验，对于一些课外实验，学生可以在课后在自己的电

脑上安装虚拟仿真实验室进行实验，不必为没有实验器材

而中断课外实验探究。

总之，在注重传统实验教学，虚拟仿真实验在实验教学中确实起到很大的作用。但是虚拟实验带来巨大方便的同时，也有很大的缺点。如果过多运用虚拟模拟实验直接代替传统实验，就会缺乏实验的真实感，不利于培养学生动手能力、合作能力和创新能力，因为学生亲手实验的经历是虚拟实验代替不了的。因此，教师应该在实际教学中，根据教学实际，结合运用虚拟实验与传统实验，只有这样才能发挥虚拟实验的最大效能。