【作者】李浩｜合肥夢(mèng)源中學(xué)
[題目] 初中物理虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐研究
摘要： 隨著當(dāng)前信息技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)也在不斷完善其教學(xué)功能，成為傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的重要補(bǔ)充。 這不僅可以降低教師的教學(xué)難度，還可以為學(xué)生創(chuàng)造新的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑瑢⑿畔⒓夹g(shù)與實(shí)驗(yàn)課程有效融合，給學(xué)生帶來(lái)更多的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。 從目前的教學(xué)情況來(lái)看，虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)已經(jīng)應(yīng)用于初中物理教學(xué)過(guò)程中，并取得了一定的效果。 為了進(jìn)一步滿足學(xué)生的實(shí)際需求，教師需要進(jìn)一步重視物理虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)和實(shí)踐活動(dòng)。 這就需要教師堅(jiān)持改革創(chuàng)新的教學(xué)理念，運(yùn)用新元素調(diào)整虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，讓學(xué)生有更多機(jī)會(huì)深入分析實(shí)驗(yàn)問(wèn)題，逐步轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)思維初中物理虛擬實(shí)驗(yàn)室，使學(xué)生可以進(jìn)一步了解虛擬實(shí)驗(yàn)并能夠從中學(xué)習(xí)。
關(guān)鍵詞：初中物理； 虛擬實(shí)驗(yàn)； 教學(xué)設(shè)計(jì)； 詢問(wèn)
在當(dāng)前初中物理教學(xué)過(guò)程中，虛擬實(shí)驗(yàn)可以有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的誤區(qū)，進(jìn)而為學(xué)生提供更加新穎的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，從而不斷拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)思維，讓學(xué)生學(xué)有所成。在學(xué)習(xí)過(guò)程中。 不斷提高個(gè)人實(shí)踐探究能力。 但從目前的實(shí)際教學(xué)情況來(lái)看，初中物理虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)和實(shí)踐還存在一定的不足。 一些學(xué)校在開(kāi)展虛擬實(shí)驗(yàn)過(guò)程中缺乏必要的設(shè)備投入，進(jìn)而導(dǎo)致整體實(shí)驗(yàn)研究方法和技術(shù)的欠缺。 ，成績(jī)優(yōu)異的學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中無(wú)法理解物理知識(shí)的真正含義，導(dǎo)致整個(gè)學(xué)習(xí)內(nèi)容單一、枯燥，從而影響學(xué)生的整體學(xué)習(xí)效率。 為了有效扭轉(zhuǎn)這一現(xiàn)象，物理教師需要能夠認(rèn)識(shí)到初中虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性，進(jìn)而不斷樹(shù)立科學(xué)的教學(xué)理念，為學(xué)生創(chuàng)造更加完整的虛擬實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，讓學(xué)生能夠完全沉浸在虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。自己置身其中，逐步提高學(xué)生的物理學(xué)習(xí)質(zhì)量。
一、虛擬實(shí)驗(yàn)教育在初中物理教學(xué)中的現(xiàn)狀分析
1.1 理解虛擬實(shí)驗(yàn)
虛擬實(shí)驗(yàn)是建立在現(xiàn)代教學(xué)理論基礎(chǔ)上，依托現(xiàn)代信息技術(shù)和仿真技術(shù)的一種新型教學(xué)模式。 虛擬實(shí)驗(yàn)可以最大程度地模擬真實(shí)的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)場(chǎng)景，也為操作人員提供相應(yīng)的實(shí)際操作體驗(yàn)。 它在初中物理教學(xué)中的應(yīng)用不僅是對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的補(bǔ)充，也是新時(shí)代提高教學(xué)質(zhì)量的重要手段。 有效擺脫傳統(tǒng)教學(xué)模式的束縛，幫助教師為學(xué)生創(chuàng)造更有效的實(shí)驗(yàn)。 氛圍上，進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)資源，提高教學(xué)質(zhì)量。
1.2 虛擬實(shí)驗(yàn)在設(shè)計(jì)與實(shí)踐中的應(yīng)用分析
在當(dāng)前的教學(xué)活動(dòng)中，物理是一門實(shí)驗(yàn)性很強(qiáng)的學(xué)科。 通過(guò)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，不僅是讓學(xué)生了解基本的實(shí)驗(yàn)原理，更重要的是讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中掌握正確的學(xué)習(xí)技巧，逐步形成正確的世界觀。 近年來(lái)，隨著教育改革的深入發(fā)展，對(duì)初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出了更高的要求。 虛擬實(shí)驗(yàn)逐漸應(yīng)用到物理教學(xué)過(guò)程中。 但由于多種因素的影響，一些教師在開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)時(shí)并沒(méi)有充分肯定物理虛擬實(shí)驗(yàn)的價(jià)值。 甚至有的教師在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中只注重實(shí)驗(yàn)結(jié)論的闡明，而不注重學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)方法的掌握。 這就導(dǎo)致整個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容過(guò)于單一、枯燥，學(xué)生一味地處于被動(dòng)學(xué)習(xí)狀態(tài)，自然就很難學(xué)。 實(shí)驗(yàn)活動(dòng)興趣產(chǎn)生，虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的價(jià)值難以充分體現(xiàn)。 因此，教師必須充分分析虛擬實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用，設(shè)計(jì)合適的應(yīng)用模型。
2.初中物理虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐研究
2.1 虛擬實(shí)驗(yàn)在測(cè)量實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用
與初中物理教學(xué)過(guò)程中的其他實(shí)驗(yàn)活動(dòng)相比，測(cè)量實(shí)驗(yàn)的操作流程相對(duì)簡(jiǎn)單，教師可以安排學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。 當(dāng)涉及到比較抽象的測(cè)量實(shí)驗(yàn)活動(dòng)時(shí)，教師可以安排學(xué)生進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生逐步掌握測(cè)量方法，并將其運(yùn)用到解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程中，從而在有限的教學(xué)范圍內(nèi)為學(xué)生提供切實(shí)可行的解決方案。時(shí)間。 創(chuàng)造更多的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。
例如，在進(jìn)行“伏安法測(cè)量電阻”實(shí)驗(yàn)活動(dòng)時(shí)，教師可以將整個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)活動(dòng)分為三大模塊。 第一個(gè)模塊是理論基礎(chǔ)教學(xué)模塊。 在這個(gè)環(huán)節(jié)中，老師需要能夠理解實(shí)驗(yàn)原理。 教給學(xué)生，讓學(xué)生根據(jù)老師的講解分析實(shí)驗(yàn)原理。 在第二個(gè)模塊中，學(xué)生單獨(dú)嘗試虛擬實(shí)驗(yàn)并記錄每個(gè)實(shí)驗(yàn)階段，同時(shí)關(guān)注實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題。 在最后階段，教師將有針對(duì)性地回答學(xué)生提出的問(wèn)題，這不僅可以充分發(fā)揮虛擬實(shí)驗(yàn)的價(jià)值，還可以進(jìn)一步提高實(shí)驗(yàn)課堂的有效性，使學(xué)生不再被虛擬實(shí)驗(yàn)所困擾。從而增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的信心，逐步形成物理素養(yǎng)。
2.2 虛擬實(shí)驗(yàn)在演示實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用
在初中物理教學(xué)過(guò)程中，由于班級(jí)學(xué)生人數(shù)較多，教師在進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)時(shí)無(wú)法保證每個(gè)學(xué)生都能詳細(xì)觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，這也會(huì)影響部分學(xué)生的學(xué)習(xí)心態(tài)。 這時(shí)，教師可以將虛擬實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于演示實(shí)驗(yàn)，真正擺脫環(huán)境等因素對(duì)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的限制初中物理虛擬實(shí)驗(yàn)室，然后向?qū)W生呈現(xiàn)清晰的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，讓學(xué)生觀察和分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并實(shí)驗(yàn)原理得到充分驗(yàn)證。 這樣可以提高學(xué)生的課堂參與度，提高學(xué)生探索物理知識(shí)的興趣。
例如，在學(xué)習(xí)“光的反射”部分時(shí)，教師可以先邀請(qǐng)學(xué)生大膽提出實(shí)驗(yàn)假設(shè)，猜測(cè)入射角和反射角的關(guān)系。 然后，在老師的指導(dǎo)下，利用虛擬平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，通過(guò)改變并記錄入射角和反射角的變化，然后對(duì)記錄的結(jié)果進(jìn)行比較和驗(yàn)證。 這樣，學(xué)生就會(huì)更多地參與課堂，自然能夠獲得更多的信息。 更多的學(xué)習(xí)和見(jiàn)解。
2.3 虛擬實(shí)驗(yàn)在探究式實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用
在初中物理探索性實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生在操作過(guò)程中很容易受到外界因素的干擾，從而影響學(xué)生最終結(jié)論的準(zhǔn)確性。 虛擬實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用可以有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的不足。 既降低了學(xué)生的操作難度，又保證了結(jié)論更加真實(shí)。 為此，物理教師在設(shè)計(jì)探索性實(shí)驗(yàn)時(shí)也需要充分發(fā)揮虛擬實(shí)驗(yàn)的重要價(jià)值，為學(xué)生打造虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，讓學(xué)生通過(guò)實(shí)踐探究獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)論，提高學(xué)生的課堂參與度。
例如，“凸透鏡成像定律”是初中物理教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)部分，教師需要重視這部分教學(xué)內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。 然而，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)活動(dòng)時(shí)，外界光線因素會(huì)影響實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的真實(shí)性，學(xué)生自然無(wú)法理解成像的規(guī)律。 為此，教師可以利用虛擬平臺(tái)，讓學(xué)生更真實(shí)地感受凸透鏡成像的特點(diǎn)以及影響其成像的因素。 這既降低了實(shí)驗(yàn)難度，又保證了實(shí)驗(yàn)結(jié)論的真實(shí)性。
2.4 虛擬實(shí)驗(yàn)在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用
在實(shí)際生活活動(dòng)中，學(xué)生不可避免地會(huì)遇到各種各樣的問(wèn)題。 這就要求學(xué)生能夠選擇合適的方法、應(yīng)用合適的工具來(lái)解決問(wèn)題。 在探索物理知識(shí)的過(guò)程中也是如此。 當(dāng)學(xué)生遇到難以理解的物理現(xiàn)象時(shí)，需要借助實(shí)驗(yàn)平臺(tái)來(lái)分析和解決問(wèn)題。 尤其是涉及到比較抽象的物理定律時(shí)，教師需要為學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)虛擬的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，同時(shí)向?qū)W生提出適當(dāng)?shù)膯?wèn)題，讓學(xué)生帶著問(wèn)題進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)操作。 這樣可以保證學(xué)生專注于實(shí)驗(yàn)氛圍。 同時(shí)，還可以鼓勵(lì)學(xué)生從基礎(chǔ)思維向高階思維轉(zhuǎn)化，提高學(xué)生的綜合素養(yǎng)，進(jìn)一步達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。
結(jié)論：
綜上所述，隨著教育改革的深入發(fā)展，初中物理教學(xué)活動(dòng)也在不斷進(jìn)行創(chuàng)新調(diào)整。 虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為一種新的教學(xué)模式，在當(dāng)前初中物理教學(xué)活動(dòng)中發(fā)揮著重要作用。 為此，物理教師需要能夠充分肯定虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的價(jià)值，并能夠在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中明確實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要目標(biāo)，讓學(xué)生帶著探究性地參與實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，從而培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ΑW(xué)生的獨(dú)立探究能力。 此外，教師在開(kāi)展虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，還可以利用信息技術(shù)的輔助作用，將物理知識(shí)教學(xué)與科學(xué)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)一步融合，為學(xué)生創(chuàng)造更加科學(xué)有效的實(shí)驗(yàn)操作學(xué)習(xí)環(huán)境，進(jìn)一步體現(xiàn)其價(jià)值。物理虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)，有效整合教學(xué)資源，提高學(xué)生物理素養(yǎng)。
參考：
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[2]馬發(fā)輝. 虛擬環(huán)境下初中物理探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式研究[D]. 東北師范大學(xué).
[3] 李佩瑤. 虛擬實(shí)驗(yàn)輔助初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐研究[D]. 新疆師范大學(xué)，2021（5）：49。
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