虚拟实验在物理教学中的作用

陈家军
随着教育信息化和教育技术化的发展,教学手段日新月异,教学设备不断更新,传统物理课堂中的问题已经得到有效解决,学生可以利用信息化技术学习,教师可以利用信息化技术教学,师生的沟通空间更为广阔,时间更为灵活,物理虚拟实验的应用,赋予了物理课堂新的生命.本文介绍虚拟实验在物理教学中的作用.
1实验条件广泛化,可以弥补实验环境与条件不足
随着教育均衡发展,学校的信息化教学设备不断更新,完全可以满足虚拟实验的需要的运行环境,以往无法完成的实验,在新的设备下可以通过虚拟实验完成. ? 例如,晶体熔化规律一直是物理实验中的难点,就是教师反复做,成功率都极低,而且时间长、现象差,往往都无法引导学生完成,教师只好应用一些数据让学生画图,通过分析得到实验规律,学生缺乏直观的素材,更没有实际参与实验过程.通过虚拟实验,可以让学生观察到逼真的实验过程,而且可以比实际实验观察得更为具体、形象、生动,增强了实验效果.再如光的反射规律与折射规律、分子运动等,学生无法观察到实验现象,而虚拟实验不受条件约束,可以即时进行.
2实验过程独立化,可以弥补学生思维能力的差异
传统的实验,以小组为单位,存在优生操作,学困生无操作机会,对实验结果只是优生思考加工的结果,由于思维能力的差异,课堂实验并不能使每个学生创新与实践能力都可以得到提高,而应用虚拟实验后,每个人都可以操作,可以反复实验,独立思考,实验的观察、思考、思维加工等都可以由学生独立完成,也可以由学生合作完成,弥补了学生因思维水平的差异造成的参与知识形成过程的差异,让各类学生都可以全程、独立参与知识的形成过程,体现了教育面向全体学生的教学理念.
3实验过程片断化,可以弥补实验不易观察的不足
实物实验中,有的实验过程较快,学生难以捕捉到实验细节,实验素材与学生实际思维水平间不易接轨,不利于在实验的基础上进行思维加工.虚拟实验可以根据要求,更为细致分解实验现象,让实验现象片断化,学生通过片断化的实验素材认识实验现象,进行思维加工,形成物理规律,弥补了学生抽象思维的不足.
例如有关惯性的实例,学生无法理解现象,不能准确组织语言,通过放慢的方法让学生看到片断运动,再将片断式运动组织成完整的过程,学生就会加深对惯性的理解.再如人耳听到声音的过程,通过虚拟实验让学生认识声波,认识人的听觉原理,将无形的物理知识生动地、形象地展示出来,突破了教学难点.
4实验内容网络化,可以让学生及时学习,及时实验
物理课堂是物理学习的主阵地,但物理学习应该无所不在,采用虚拟实验,学生可在家庭中借助虚拟实验进行物理探究活动,我们充分利用云平台的强大功能,布置学习任务,提供学习资源,学生可以根据自己的时间安排,灵活开展学生活动,培养学生自学能力,为终身学习奠定基础.
5实验成本经济化,可以减小学校的开支
如果用实物实验,学校一方面需投入专门人力,同时又要投入财力,增加实验器材、补充实验材料,部分市场不常见的材料反而可能不能及时补充,影响了实验的开出,束缚了实验即时性开展,采用虚拟实验可以大大减少学校的实验开支,充分发挥电化设备的作用,节约了人力、物力,提高了实验的开出率与完成率.
6实验效果仿真化,可以达到比实验更好的作用
从实验效果看,虚拟实验不仅可以达到真实实验效果,还可以将实验中无法展示的现象根据需要进行调节观察,弥补了学生抽象思维不足、感性材料不多的问题.它能够达到实验目的,超越真实实验效果.
物理虚拟实验为物理课堂注入了新的活力,为物理学习过程架设了成功的桥梁,科学应用物理虚拟实验,可以有效提高学生的物理学习兴趣、有利于学生掌握物理学习方法、服务于所有学生创新与实践能力的提高.
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