虚拟实验在物理实验教学中运用

摘要：在初中阶段的物理学科教学中，物理实验是教学的重难点，有部分学生并未深入理解物理实验的内容，在运用物理公式时不够灵活。初中物理教师在讲解物理公式、概念等知识时，需要对应的物理实验作为有力支撑，让学生结合物理实验，加深对物理知识的理解。对此，教师可将虚拟实验巧妙应用在物理实验教学中，让学生更加详细地学习物理实验，帮助学生直观了解抽象的物理定义及物理公式，促使学生提高物理学习成效。本文结合初中物理教学经验，分析了虚拟实验应用在物理实验教学中的重要作用，并探讨了虚拟实验的具体应用策略，以期为广大教师提供参考。

关键词：虚拟实验；初中物理；实验教学

随着新课程改革的推进，初中物理教师围绕学生的兴趣设计物理课堂，重点对物理实验教学方法进行适当调整。教师在讲解物理实验的相关知识点时，运用虚拟实验丰富物理实验的教学内容，并引导学生结合物理实验探究发表自身见解，引导学生利用物理概念及定义对物理实验现象进行解释，让学生深入探究思考对应的物理实验步骤，促使学生逐步提高物理学习效果。

一、虚拟实验应用在初中物理实验教学中的积极作用

（一）有助于提高学生在物理实验中的参与感

在传统物理课堂中，教师在开展实验部分的教学时，通常会先分析物理实验室的格局等影响因素，将学生分成多个物理学习小组，并为每个小组布置对应的物理实验任务，要求学生运用物理知识等共同完成物理实验操作。但在实际的物理实验学习过程中，有部分学生对基础性物理实验的知识掌握不牢，并且对物理实验的相关操作步骤并不熟悉，这就导致这些学生在以小组为单位的物理实验学习活动中参与感较低，这会打击这些学生学习物理的兴趣。教师以每位学生的物理学习情况为依据，应用虚拟实验展开物理实验探究，可支持学生选择独立实验或小组式实验方式，能使学生在虚拟实验平台的支持下了解到更多的物理实验资源。在学生开展物理实验的过程中，教师借助虚拟实验适当提示学生，指导学生梳理具体的物理实验操作步骤，让学生运用物理理论知识进行解释。学生会更加主动地开展对应的物理虚拟实验，尝试多种不同的物理实验操作，在摸索和纠正过程中找到高效正确的实验办法，使学生的物理实验操作能力得到提高。若学生选择开展小组式物理实验探究，教师也能借助虚拟实验平台引导实验活动的开展，让学生按照实验任务的要求和提示进行实验数据信息的搜集，并指导学生合作探究物理实验现象。这能使学生积极参与到小组物理实验活动中，让学生有更加明确的实验分工，对于实验现象及数据的记录更加全面，让学生学习到更加丰富的物理实验内容。

（二）有助于提高物理实验教学的适应性

初中物理教师在进行物理实验讲解时，应确保物理实验内容、形式等，都和学生的认知水平相符合。对此，初中物理教师借助虚拟实验引入现实生活场景，让物理实验教学有较强的适应性，让学生在实验中联想到日常生活中与物理相关的事物，帮助学生从特定角度分析物理实验，更好地引导学生深层学习和理解物理实验内容。同时，教师借助虚拟实验平台可灵活选择物理实验开展的形式，为学生设计个性化的物理实验问题，并鼓励学生结合物理实验认知优化实验流程。在引导学生开展物理实验操作的过程中，教师可创设与虚拟物理实验相应的多种实验情境，让学生主动学习相关的物理实验操作技巧，并向学生提供更优质的物理实验资源，引导学生逐步深入掌握物理实验的相关内容。此外，初中物理教师也可借助虚拟实验对物理实验内容进行拓展，让学生从整体角度梳理物理实验目的及过程，使学生对物理实验有更加深刻的认知，帮助学生拓展物理实验视野。初中物理教师基于虚拟实验平台对物理实验进行创新设计，让学生借助物理实验资源开展探究性思考，帮助学生不断拓展物理实验的相关内容。

二、初中物理实验教学中应用虚拟实验的有效策略

（一）不断开发物理虚拟实验，引导学生总结物理实验规律

初中物理教师应了解全班学生的物理学习情况，分析和物理实验相关的真实场景，开发设计出更加直观的物理虚拟实验室，让学生在物理实验研究中获得沉浸式体验，引导学生准确分析物理实验的精髓，使学生充分理解物理实验相关的理论知识。例如，在人教版“小孔成像”实验的教学中，教师可先联系真实的小孔成像场景，开发出适合学生的小孔成像虚拟实验，让学生在实验中探究小孔成像的原理，并指导学生结合实验分析找到成像大小的影响因素。在小孔成像虚拟实验活动中，学生能直观了解到生活中小孔成像的真实场景，对相关物理知识的理解更加透彻。同时，教师可基于小孔成像虚拟实验设置简单的实验内容，让学生按照虚拟实验提示完成简单的实验操作，引导学生思考小孔成像的实际应用，支持学生独立完成整个物理实验过程。这能有效帮助学生了解小孔成像的实验内容，让学生积极开展实验操作，在物理虚拟实验中获得巨大的成就感和满足感。再例如，在人教版“伏安法测电阻”实验的教学中，教师可利用虚拟实验展示测电阻实验的全过程，让学生结合实验操作理解电阻伏安特性曲线的变化。教师先借助教学课件详细讲解伏安法的基本原理，让学生掌握伏安法测电阻实验的关键点和难点，使学生对实验有基本的了解。教师再基于虚拟实验平台展示伏安法测电阻的实验操作，让学生观察实验过程中电路的连接情况，通过变阻器划片的滑动，按照从左到右的顺序将滑动变阻器的阻值改变，引导学生在虚拟平台观察电压表和电流表的偏转情况，并要求学生同步记录电路中电压、电流的数值，并指导学生绘制实验中灯泡的伏安变化特性曲线。在此基础上，教师可提问改变电阻值的条件下，实验中电路电压及电流的变化规律，让学生结合实验分析找到规律性变化。教师也可在物理虚拟实验中用定值电阻替换小灯泡，将滑动变阻器的阻值改变，让学生观察和整理定值电阻端电压和电流的变化规律。此外，教师可借助虚拟实验平台演示测电阻实验的具体步骤，让学生认真记录定值电阻两端的电压及电流的数据变化，要求学生绘制出相应的伏安变化特性曲线。教师可让学生对比分析小灯泡和定值电阻的伏安特性曲线，指导学生以表格形式展现异同点，引导学生结合具体物理实验现象和伏安特性曲线变化等内容，真正了解到温度变化对实际阻值造成的影响，加深对物理伏安变化规律的掌握。

（二）改进物理虚拟实验教学模式，提高学生物理实验学习的积极性

为在课堂中顺利开展物理实验教学，很多初中物理教师会提前动手进行物理实验操作，对物理实验步骤、实验操作问题等进行梳理总结，这能在教学中更好地进行物理实验演示。在这种物理实验教学模式下，学生能直观地了解物理实验内容，但很难通过观察分析准确把握物理实验的要领。对此，初中物理教师可借助虚拟实验平台改进物理实验教学模式，克服其他不利因素对实验操作造成的影响，引导学生依据物理虚拟实验分析对实验过程进行梳理，使学生能清楚地掌握各个实验环节的目的、注意要点等。物理教师可指导学生结合物理实验问题探究思考实验具体内容，引导学生总结分析物理实验涉及的知识点，让学生在物理实验学习过程中深层理解物理理论知识，使学生能做到正确运用物理定义及公式等进行解题，促使学生提高物理实验学习成效。例如，在人教版“天平使用”的实验教学中，教师可利用虚拟实验教学展示在天平使用实验中可能出现的多种问题，引导学生理解分析天平使用中的注意事项，使学生充分掌握天平使用的相关物理实验知识，从而达到高效实施物理实验教学的目的。教师可采取虚拟实验模式展开天平使用的物理实验教学，借助多媒体设备全面展示操作天平的实验过程，让学生对天平使用实验有更充分地了解，帮助学生做到更准确地使用天平。具体的“天平使用”虚拟实验的教学内容如下：第一，教师先明确天平使用实验教学的目的，制订此次物理实验教学的基础性目标，即引导学生通过实验学习掌握天平的使用操作及调节方法等，指导学生学会运用天平准确称量固体及液体等物质的质量，让学生在天平使用实验学习中掌握正确的加减砝码·104·方法，使学生能正确读取天平显示的数据。第二，初中物理教师需要考虑到学生对物理虚拟实验过程的理解速度有所不同，需要依据学生对实验的掌握情况，再次讲解天平使用实验的重难点，使学生能做到真正掌握天平使用的相关要求、天平调节方法等。教师应讲解天平使用实验的步骤、实验操作，展开天平使用虚拟实验的演示，帮助学生加深对天平使用相关要点的掌握。第三，在完成“天平使用”虚拟实验演示后，教师可组织学生开展实验讨论，让学生整理结合本次物理虚拟实验整理对应的定义及公式，引导学生主动提出对物理实验操作的质疑，并指导学生对物理知识框架进行补充完善，促进学生逐步提高物理实验学习效率。

（三）设置物理虚拟实验探究环节，指导学生验证分析物理实验

在初中阶段的物理实验教学中，教师应重视培养学生的探究思考能力、整理分析能力，让学生深入理解物理虚拟实验中包含的相关物理知识。首先，初中物理教师可安排学生分组对物理实验步骤、操作要点等进行探究，要求学生整理出物理实验中的难点、易错点等。其次，教师可逐步展示物理虚拟实验过程，指导学生完成物理实验操作的相关任务的分工，让学生通过实验操作对讨论结果进行验证。最后，教师可评价分析学生的物理实验验证结果和讨论过程，让学生做到更加熟练地掌握物理实验仪器，使学生在物理虚拟实验探究中提高合作能力、学习能力。例如，在人教版“太阳光的色散”实验中，教师可指导学生通过分组探究的模式进行物理实验学习，演示整个太阳光色散的虚拟实验的全过程，安排不同小组完成此次物理虚拟实验的部分操作，并让每个小组讨论和总结虚拟实验的结果。教师可指导学生亲自动手操作实验仪器进行太阳光色散实验，并借助虚拟实验内容指导学生，让学生加深对实验现象的认知。在进行红外线验证时，教师可先让学生回忆虚拟实验的具体实验步骤，引导学生根据实验提示进行实验操作。教师需要先指导学生选取三只初温相同的玻璃，并将这三只玻璃的外部涂黑处理，再让学生将玻璃放在色散后的红外光、可见光的外侧，实施后续的照射处理，向这三只玻璃照射相同的时间，要求学生正确测量不同玻璃管的温度，可发现由红光照射的玻璃温度上升最多。教师可要求学生对预测的实验结果进行验证分析，评价学生在物理实验中的相关操作是否准确，及时帮助学生纠正物理实验操作中的错误。

三、结语

综上所述，在新课程改革背景下，初中物理教师在开展物理虚拟实验教学时，应主动改进实验教学模式，依据班级学生的物理学情，对物理实验进行不断开发，设置物理虚拟实验探究环节，让学生通过学习物理虚拟实验掌握更多的物理规律性知识。同时，教师需要对物理虚拟实验教学节奏进行科学控制，在物理虚拟实验中引入现实场景，让学生更好地体验到实验学习的有趣性、实用性，得到比较理想的物理实验学习效果。

作者：雷雨 单位：山东省枣庄市第十三中学