初中物理中虚拟实验的应用

初中物理中虚拟实验的应用

陈华汉

【摘要】：随着教学深入，多媒体技术的应用越来越多，如何充分发挥计算机辅助教学的作用呢？做好信息技术与物理学科的整合，可以优化我们的教学，也是新课程标准对我们新的要求。我们只有在教学找好多媒体技术的切入点，充分利用多媒体技术的优势，在应用过程中不断提高自身的水平，才能使我们的教学水平、教学效果得以提高。而多媒体技术的体现除了平时收集我们需要的素材，制作出好的应用课件之外，利用仿真实验软件培养学生信息意识和科学素养不失为一种好办法。

一．序论

物理是一门以实验为基础的科学，实验教学在整个教学过程中占有重要的地位。在教学过程中实验不仅是提供直观素材的手段，而且也是理论研究的基础，它不仅为概念的建立和思维的发展提供了丰富的教材，同时也是各种技能培养的场所。二十世纪九十年代，人类社会由工业社会逐步向信息社会进行过渡，现代信息技术特别是多媒体计算机和互联网给人类的生活、学习、工作等都带来了深远变革，同样它也通过在我们的教学领域的应用而使我们的现代教育发生了重大变革。通过多媒体辅助教学的应用可以对教学内容、教学手段、教学方法进行优化，从而提高我们课堂教学效果。作为物理教师如何把信息技术融合到物理教学中、如何实现信息技术与物理学科的整合，是摆在我们面前新的课题。

伴随着现代信息技术的发展，利用仿真实验软件在虚拟情况下开展实验，探究物理规律，培养学生信息意识和科学素养不失为一种好办法，而仿真实验软件也相继问世，如广东粤教仿真实验室、中学物理电学实验室、NB物理实验pro等等。

二.虚拟实验在初中物理教学中的优点

1.把实验化抽象为直观

依托虚拟实验能够把学生不易接触的、抽象的事物直观、清晰地呈现在学生眼前。例如：现在的家庭电路出于安全、美观的考虑往往走暗线，学生无法通过实地观察研究家庭电路的连接和使用情况，家庭电路220伏的电压对于人体来说是非常危险的，学生也难以对照实物进行探究。在虚拟实验里可以轻松搭建出家庭电路，让学生动手不断地偿试，理解并掌握家庭电路的构成和连接，体现出从物理走向社会的思想，达成学以致用的目标。

此外，在研究力的作用效果时，如果能够通过实验验证压力对桌面、玻璃瓶等物体所造成的微小形变，有利于突破学生的认知盲点，深化对力的作用效果的认识，在NB物理实验里就可通过如图5所示的仿真实验轻松解决这一难题。

2.利用虚拟实验破解安全困局

初中物理中的一些实验具有一定危险性，例如在演示二氧化氮气体在空气中的扩散时，所用的二氧化氮气体是有着刺鼻味道的有毒气体，讲台前的学生吸入少量二氧化氮就有可能出现头晕、恶心等症状。在研究大气压的测量时，演示托里拆利实验要用到水银，水银蒸汽有毒，会影响师生健康。使用NB物理实验则不用担心任何安全方面的问题，可以让学生放开手脚，大胆尝试。

3.利用虚拟实验弥补器材不足

一些学校由于条件限制，缺少很多先进的实验设备，所以一些需要用到贵重仪器的实验无法进行，例如在研究声音的传播时，重要的真空铃实验等等。虚拟实验可以有效弥补实验器材方面的不足，在有限条件下提升课堂教学的有效性。

4.利用虚拟实验提高探究效率

新课标实验教科书非常重视学生的动手探究，但由于客观条件的制约，学生进入实验室的时间非常有限。有些实验操作较为复杂，例如：用天平和量筒测量固体和液体的密度，探究串联电路电压的特点，探究并联电路中电流的特点，用电压表和电流表测量小灯泡的电阻等。多数的学校，需要几个学生一组共用一套实验器材，在有限的时间里很难保证学生人人动手参与，实验教学的效果大打折扣。如果在课前让学生利用虚拟实验在仿真环境下反复进行虚拟操作的练习，进入实验室后的实践操作驾轻就熟，能够极大地提高实验的效率。这样做既有利于对基础知识的巩固，又能有效地提升学生的操作技能。

5.利用虚拟实验自主探究新知

虚拟实验软件除了应用于教师课堂演示实验外，更多是利用于学生自主学习，软件涵盖了中学物理电学、力学、电磁学、光学、热学、声学多种实验器材，并能根据需求设置实验器材参数，打破了传统的以演示为主的实验环境，同学们能够在这个智能化、完开放式的实验环境里自由创建实验、自主探究物理规律，能够超越教师教学进度的限制，甚至超越现有教材的限制，玩转有趣的物理。

三．虚拟实验的不足

随计算机技术的发展，初中物理实验中大部分都可以模拟，但如果把真实的实验都用电脑加以模拟而不亲自动手实验势必降低实验的可信度，也会影响学生的实验能力，这样做有悖于素质教育，与我们进行的“三边”教学是背道而驰的。所以在利用虚拟实验教学时，不能用计算机模拟实验来替代学生实验。