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物理的虚拟仿真实验有什么好处

发布日期2020-08-28

物理是一门以实验为基础的学科,实验操作是初中物理教学中的重要组成部分,物理中的许多知识概念及规律都是从实验中总结出来的。教育部通知2023年前要将实验操作纳入初中学业水平考试,也表明了实验教学的重要性。在新课程大力推广的今天,物理中强化实验教学的需要尤为重要。

学生:老师电流表咋烧了?电灯泡咋不亮呢?

新课标实验教科书重视学生的动手探究能力,有些学校由于客观条件的限制,学生进入实验室的时间有限,有些学校可能没有什么实验操作条件,教师通过图片、视频、口头表述等进行讲解,以至于学生没有对重点操作事项有更深刻的记忆,可以实验操作的时候可能会失误导致损坏实验仪器。

学生没有养成良好的实验习惯,或认为实验操作不重要,或有畏惧心理害怕实验失败,或难度高的实验操作失败丧失对实验的兴趣及信心等等,这些都会影响学生实验学习效果。

教师:“学生一大意,电流表丢弃”

物理教学中,实验器材基本上都比较小一些,在给学生演示的时候教师只能在讲台上演示,因班级人数较多,部分学生可能因距离远而无法详细的观察教师所做的实验,导致学生对于物理课及实验内容不感兴趣,教师因仪器设备的问题达不到较好的演示效果。同时带领学生操作实验的时候,担心学生损坏实验器材要求学生程式化的操作实验,无法引导学生突破思维定式。

学校:“学校里没有余表了”

有些学校中学物理实验仪器、实验设施极度缺乏,部分学校虽然对物理实验仪器进行了配备,但部分易损易耗仪器得不到及时修理或补充,致使实验教学无法正常开展或很少开展。

虚拟仿真实验教学

虚拟仿真技术是当前科学前沿技术,在初中物理实验教学中运用,可以突破实验仪器和设备不足的教学限制,帮助学生直观形象地模拟各种物理实验的操作过程,有利于促进学生积极投入实验教学中来,不断提升实验教学效率。

1、创造安全实验室,给予学生拓展空间

打造安全教学环境,让学生自由探索。物理实验中有一些实验具有一定的危险性,如大气压的测量实验,实验中会用到水银,水银蒸汽有毒,会影响师生健康。虚拟仿真实验可以避免这些实验危害,保障师生安全,给予学生安全实践空间。

2、有效帮助教师演示实验教学

把实验化抽象为具体,便于教师直观教学。如伏安法测小灯泡电阻,这个实验比较抽象,需要教师讲解实验原理,教师可以通过虚拟仿真实验来讲述,为学生演示或者让学生自己操作了解其中的原理,在学生对这个实验理解之后再进行真实实验,提升教学效果。

同时如在探究凸透镜成像的规律实验中,室内光线的强弱对实验现象有影响,虚拟仿真实验中不仅避免这个情况,还增加虚拟辅助线,帮助学生理解实验原理。

3、虚拟仿真实验器材避免资源损耗,节约学校成本

弥补实验器材不足。一些学校因为条件的限制,缺少很多复杂先进的实验器材,虚拟仿真实验可以有效弥补实验器材方面不足,促进课堂教学丰富性有效性。

避免实验器材的损耗。初中实验中很多是电学实验,如操作失误接线错误,很容易导致烧坏实验器材。虚拟仿真实验器材没有资源的损耗,可以有效的解决这个问题。

虚拟仿真实验应用

虚拟仿真实验大部分安装在实验室内,教师可以给学生进行实验演示。这种由教师来操作的课堂实验,是一种引导学生观察、思考与分析的实验教学方式,可以有效提升学生的观察能力与实验能力。

实现预期的教学目标。如演示练习使用电流表实验中,告诉学生不能将电流表直接接到电源正负极上的知识点,教师可以给学生用虚拟仿真实验演示一下后果,让学生有个深刻的印象,在做实验的时候会注意到这个问题。

探究性实验拓展探究能力。如探究凸透镜成像的规律实验,教师可以先提出探究性的问题,比如物距大小是否会对成像产生影响?具体特点是什么?教师引导学生根据问题自主设计探究性实验,随后教师跟学生一起验证猜想的内容。

虚拟仿真实验在实验教学中有很大的作用,虽还不能完全替代真实实验,单教师可以在实际的教学中,根据实际教学情况有效运用虚拟仿真实验与真实实验,如危险实验、不明显现象的实验、没有条件做的实验、抽象实验等内容,用虚拟仿真实验与真实实验展示实验教学的效能。