虚拟实验与物理教学

　　实验是初中物理教学中最能发挥学生主动性和培养学习兴趣的教学方法。在传统实验教学中，往往有一部分学生由于动手能力较差而导致实验进度缓慢、实验效果不明显、误差较大等结果，从而失去了实验教学的意义。在虚拟实验辅助实验教学中，我总结了三种使用方法及优点，还有软件的一些不足之处，在此加以说明。 
　　一、虚拟实验软件辅助教学的三种模式 
　　1.预习式的虚拟实验 
　　在非数据测量的实验中，我们经常需要通过实验过程来观察物理过程和实验效果。在真实实验中，如果直接做实验，在没有实验器材的预习过程中，学生对实验器材没有一定的认识，导致预习达不到预期效果，课堂实验进度缓慢，总结归纳不到位，实验失败的几率增加，导致失去了实验的意义，实验反倒成了部分学生的负担。 
　　在课题实验过程中，我采用虚拟实验辅助预习，可以大大提高学生的学习兴趣。比如，在观察水的沸腾实验中，使用虚拟实验预习的优点如下： 
　　（1）节约时间 
　　教材上本实验由于图上的装置都已经组装好，学生就不可能对组装实验器材的过程有感性的认识，因而直接组装实验器材就会有顺序不清、距离不好把握的缺点，导致组装器材浪费了一定的时间。使用虚拟实验软件，安装操作过程简洁明了，用两三分钟就可以给学生一个非常直观的印象，再进行真实的实验器材组装，往往可以省去三分钟以上的时间，因此，使用虚拟实验软件的第一个优点就是能够节约时间。 
　　（2）直接体现学习目标 
　　如果直接做实验，观察水沸腾过程中的现象，测量时间、温度和数据记录同步进行，多数学生感觉忙不过来，先观察虚拟实验的现象，学生就可以在头脑中建立有序的观察记录过程，从而在真实实验中心里能够有预见性，就会直接按照预定学习目标去进行实验、观察和记录。 
　　（3）分析实验现象能够直奔主题 
　　物理学习往往要进行仔细观察和分析。可是很多时候，要观察的现象稍纵即逝，没等学生反应过来，该过程的物理特征已经消失，又没有时间重复或者重复具有不合理性。比如，水沸腾前气泡的变化，这个时间很短暂，学生还没有观察清楚，水就已经沸腾了，这个过程中由于需要记录时间和温度，重复就不可取了。而使用虚拟实验软件直接建立观察目标，在真实实验中学生就可以进行直观的对比。 
　　2.验证式的虚拟实验 
　　一般在数据测量的实验中，往往由于实验器材、学生的操作精度等客观条件的影响，导致实验结果的误差很大，而使用虚拟实验进行验证性实验来补偿，可以弥补这一缺陷。 
　　在测量水的密度实验中，测出的铁的密度往往比实际的水的密度小一些，一般达到0.98 g/cm3左右，学生往往会误以为是水不纯导致的，其实这是由于测量质量时天平精度、砝码质量不标准，测量体积时量筒占有体积、量筒精度以及读数时的误差综合导致的差异，我们可以用虚拟实验进行验证，可以比较明确地解释误差产生的原因。 
　　3.复习式的虚拟实验 
　　每个实验的真正操作一般只有一次，在复习过程中涉及实验就只能凭学生的印象理解，最近做过的实验还好一点，时间久了的实验过程早已淡忘。这时，虚拟实验软件的强大威力就发挥出来了，它几乎真实地再现了当时的实验。下面我以“探究电阻上电流跟两端电压、电流的关系”的实验加以说明。 
　　本实验是电学部分重点实验，拓展的题型很多，单纯依靠讲解，已经失去了说服力，讲完题型，学生理解不到位，效果很差。这时适当加入虚拟实验，学生可以一目了然。比如，说明电压表和电流表指针同步摆动，本来需要公式推导，现在只需要观察现象就可以了。或者说明滑动变阻器滑片移动时对电压表和电流表指针偏转方向的影响，也是很直观的，教师只要在观察现象的时候加以简短解释，学生理解的效果就很好了。