虚拟实验应用于初中物理教学中的探讨

冉洪轩

摘 要 实验是物理学立命安身之本，其概念的形成、规律的发现、原理的形成无一不是通过科学实验得到的。学生在实验中掌握科学的探究方法，形成科学的思维方式，也感受到科学家们探索科学的艰辛。虚拟实验能弥补传统实验教学的不足，为学生提供丰富的实验平台，以拓展学生思维，培养学生实践探究能力。本文主要从测量型、演示型、探究型、设计型、操作型实验的角度阐述初中物理教学的有效策略。

关键词 初中物理 信息技术 虚拟实验 探究

中图分类号：G633.7 文献标识码：A

在当前教学中，教师难以跨越应试的樊篱，实验开出率不高，主要集中在实验考查的重点实验内容；教师为提速增效，重实验结论而轻方法渗透，先讲后做，学生依葫芦画瓢，在模仿中机械记忆结论；实验内容单一，以测量、演示、操作等验证性实验为主，缺少探究型实验，不利于学生探究性能力的培养。

基于计算机技术的虚拟实验能弥补传统实验教学的不足，为学生提供了丰富的实验平台，不囿于教材，充实了实验内容，让物理教学走向生活。

1虚拟实验在测量型实验中的应用

测量型实验较为简单，学生借助于实验设备即可轻松获得。对一些比较抽象、难以理解的测量型实验，在真实环境下费力耗时，而借助于虚拟实验，在教师引导下抽丝剥茧，让学生掌握测量的方法，形成解决问题的意识。如在“伏安法测电阻”实验中，教师以模拟教学、演示教学为主要方式，分三阶段进行实验教学。第一阶段，教师讲解、演示与学生剖析实验原理；第二阶段，学生根据实验原理，利用虚拟实验室尝试实验，连接实验电路图，用鼠标拖动变阻器，记录电压、电流，绘制小灯泡的电阻伏安性图，感受电阻随电压的增大而增大。引发学生的思考探究，并将小灯泡换成定值电阻，再次拖动滑动变阻器，记录电压与电流值，绘制定值电阻伏安特性图，分析其曲线，发现定值电阻阻值不变，对小灯泡的阻值在变化产生疑惑。第三阶段，教师针对学生遇到的问题答疑，为学生提供相应材料，让学生发现钨丝的阻值随温度升高而增大的特性。

2虚拟实验在演示型实验中的应用

教师在演示实验时，由于班级生数众多，学生难以全面观察到实验现象，导致学生对物理学习缺少兴趣。学生借助于虚拟的实验，可以摆脱环境等因素的制约，清晰地再现实验过程。如在学习光的反射现象时，学生虽对反射现象有一定的了解，但也仅限于生活中的一些简单现象，缺少深度。教师要采用集体授课与个别教学相结合的方式进行教学，一是讲解实验原理，以平行光源、平面镜设计反射定理模型，让学生了解入射与反射光线，入射角与反射角、法线等基本概念。二是师生互动，学生用量角器测量入射角与反射角的度数，师生共同归纳光的反射定理。三是验证，学生借助于虚拟平台，改变入射角的大小，记录入射角与反射角的大小，并进行比较、验证。

3虚拟实验在探究型实验中的应用

学生在动手探究中透过现象，探求规律，提高发现问题的意识。在真实实验中，因外界因素的干扰，学生难以获得准确的结论，而虚拟实验的引入，能突破外界因素的影响。如在凸透镜成像的规律探究实验时，受实验室光线等因素的影响，学生难以准确地观察实验现象，也就谈不上规律的总结。教师先提出问题，让学生由远及近观察透镜，引发他们的好奇心，让他们大胆提出凸透镜成像与物距大小是否有关的问题。接着，在虚拟平台中，学生把物体放在较远的地方，逐渐靠近凸透镜，在移动中观察成像特点，记录像发生变化时的物距。学生就会不难发现，当物距大于两倍焦距时，成缩小、倒立的实像；当达到两倍焦距时，成等大、倒立的实像；继续靠近透镜，处于一倍焦距与两倍焦距之间，物体继续变大，成放大、倒立的实像；再往透镜靠近时，像开始变虚，由倒立变为正立。当处于一倍焦距之内时，像为放大、正立的虚像。教师与学生共同总结凸透镜成像的规律，学生会发现物距的大小是影响了凸透镜成像的特点，并根据自己的猜想设计实验方案，在实践中记录数据、总结规律。

4虛拟实验在设计型实验中的应用

在生活实际中，学生会遇到各种各样的问题，他们会选择合适的工具去解决问题。在物理学习中也需如此，当学生不理解物理现象，需在借助实验平台去解决。如牛顿第一定律，描述了力与运动的关系，对初学者而言有些抽象，教师要通过摩擦力对物体运动的影响实验让学生理解牛顿第一定律的内容，但摩擦力较难控制，实验效果也不明显。教师让学生通过搓手、搓脸等活动让学生感知摩擦力，让学生认识到摩擦力对物体的运动有影响。

5虚拟实验在操作型实验中的应用

在电学实验中，教师常在讲桌上操作实验，前排学生尚能勉强看到，而后排学生听得云里雾里。教师借助于虚拟实验，让学生清晰地观察实验过程。如在探究“电阻的连接方法”教学中，教者让学生串联、并联两个相同阻值的电阻，通过数字欧姆表计算出总电阻，学生会发现串联后阻值增大，而并联后阻值反减小了，学生会提出猜想：“当两个相同电阻串联，总等于两电阻之和；两个相同电阻并联，总电阻等于两电阻之和的一半。”通过与数字欧姆表的对比，证实自己的猜想是正确的。接着教者将两个不同阻值的电阻构建并联、串联电路，让学生探讨总电阻的求法。

总之，虛拟实验是信息技术发展的产物，有其独特的技术优势，让很多探究设计型实验成为可能。但虚拟实验不能达到高度逼真，也存在自身的缺陷，这就需要我们进一步优化教学，避免缺陷，以达到良好的教学效果。