物理是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)操作是初中物理教學(xué)中的重要組成部分，物理中的許多知識(shí)概念及規(guī)律都是從實(shí)驗(yàn)中總結(jié)出來(lái)的。教育部通知2023年前要將實(shí)驗(yàn)操作納入初中學(xué)業(yè)水平考試，也表明了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性。在新課程大力推廣的今天，物理中強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要尤為重要。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題
學(xué)生
學(xué)生：老師電流表咋燒了？電燈泡咋不亮呢？
新課標(biāo)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)重視學(xué)生的動(dòng)手探究能力，有些學(xué)校由于客觀條件的限制，學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的時(shí)間有限，有些學(xué)校可能沒(méi)有什么實(shí)驗(yàn)操作條件，教師通過(guò)圖片、視頻、口頭表述等進(jìn)行講解，以至于學(xué)生沒(méi)有對(duì)重點(diǎn)操作事項(xiàng)有更深刻的記憶，可以實(shí)驗(yàn)操作的時(shí)候可能會(huì)失誤導(dǎo)致?lián)p壞實(shí)驗(yàn)儀器。
學(xué)生沒(méi)有養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，或認(rèn)為實(shí)驗(yàn)操作不重要，或有畏懼心理害怕實(shí)驗(yàn)失敗，或難度高的實(shí)驗(yàn)操作失敗喪失對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣及信心等等，這些都會(huì)影響學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)效果。
教師
教師：“學(xué)生一大意，電流表丟棄”
物理教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)器材基本上都比較小一些，在給學(xué)生演示的時(shí)候教師只能在講臺(tái)上演示，因班級(jí)人數(shù)較多，部分學(xué)生可能因距離遠(yuǎn)而無(wú)法詳細(xì)的觀察教師所做的實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)于物理課及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不感興趣，教師因儀器設(shè)備的問(wèn)題達(dá)不到較好的演示效果。同時(shí)帶領(lǐng)學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，擔(dān)心學(xué)生損壞實(shí)驗(yàn)器材要求學(xué)生程式化的操作實(shí)驗(yàn)，無(wú)法引導(dǎo)學(xué)生突破思維定式。
學(xué)校
學(xué)校：“學(xué)校里沒(méi)有余表了”
有些學(xué)校中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)設(shè)施極度缺乏，部分學(xué)校雖然對(duì)物理實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行了配備，但部分易損易耗儀器得不到及時(shí)修理或補(bǔ)充，致使實(shí)驗(yàn)教學(xué)無(wú)法正常開(kāi)展或很少開(kāi)展。
虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)
虛擬仿真技術(shù)是當(dāng)前科學(xué)前沿技術(shù)，在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中運(yùn)用，可以突破實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備不足的教學(xué)限制，幫助學(xué)生直觀形象地模擬各種物理實(shí)驗(yàn)的操作過(guò)程，有利于促進(jìn)學(xué)生積極投入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中來(lái)，不斷提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率。
1、創(chuàng)造安全實(shí)驗(yàn)室，給予學(xué)生拓展空間
打造安全教學(xué)環(huán)境，讓學(xué)生自由探索。物理實(shí)驗(yàn)中有一些實(shí)驗(yàn)具有一定的危險(xiǎn)性，如大氣壓的測(cè)量實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中會(huì)用到水銀，水銀蒸汽有毒，會(huì)影響師生健康。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)可以避免這些實(shí)驗(yàn)危害，保障師生安全，給予學(xué)生安全實(shí)踐空間。
2、有效幫助教師演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)
把實(shí)驗(yàn)化抽象為具體，便于教師直觀教學(xué)。如伏安法測(cè)小燈泡電阻，這個(gè)實(shí)驗(yàn)比較抽象，需要教師講解實(shí)驗(yàn)原理，教師可以通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)來(lái)講述，為學(xué)生演示或者讓學(xué)生自己操作了解其中的原理，在學(xué)生對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)理解之后再進(jìn)行真實(shí)實(shí)驗(yàn)，提升教學(xué)效果。
同時(shí)如在探究凸透鏡成像的規(guī)律實(shí)驗(yàn)中，室內(nèi)光線的強(qiáng)弱對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有影響，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中不僅避免這個(gè)情況，還增加虛擬輔助線，幫助學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)原理。
3、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)器材避免資源損耗，節(jié)約學(xué)校成本
彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)器材不足。一些學(xué)校因?yàn)闂l件的限制，缺少很多復(fù)雜先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)器材，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)可以有效彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)器材方面不足，促進(jìn)課堂教學(xué)豐富性有效性。
避免實(shí)驗(yàn)器材的損耗。初中實(shí)驗(yàn)中很多是電學(xué)實(shí)驗(yàn)，如操作失誤接線錯(cuò)誤，很容易導(dǎo)致燒壞實(shí)驗(yàn)器材。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)器材沒(méi)有資源的損耗，可以有效的解決這個(gè)問(wèn)題。
虛擬仿真實(shí)驗(yàn)應(yīng)用
以云幻科教AR仿真實(shí)驗(yàn)室資源安裝為例，大部分安裝在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，教師可以給學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示。這種由教師來(lái)操作的課堂實(shí)驗(yàn)，是一種引導(dǎo)學(xué)生觀察、思考與分析的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，可以有效提升學(xué)生的觀察能力與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?
實(shí)現(xiàn)預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。如演示練習(xí)使用電流表實(shí)驗(yàn)中，告訴學(xué)生不能將電流表直接接到電源正負(fù)極上的知識(shí)點(diǎn)，教師可以給學(xué)生用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)演示一下后果，讓學(xué)生有個(gè)深刻的印象，在做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候會(huì)注意到這個(gè)問(wèn)題。
探究性實(shí)驗(yàn)拓展探究能力。如探究凸透鏡成像的規(guī)律實(shí)驗(yàn)，教師可以先提出探究性的問(wèn)題，比如物距大小是否會(huì)對(duì)成像產(chǎn)生影響？具體特點(diǎn)是什么？教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)問(wèn)題自主設(shè)計(jì)探究性實(shí)驗(yàn)，隨后教師跟學(xué)生一起驗(yàn)證猜想的內(nèi)容。
虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有很大的作用，雖還不能完全替代真實(shí)實(shí)驗(yàn)，單教師可以在實(shí)際的教學(xué)中，根據(jù)實(shí)際教學(xué)情況有效運(yùn)用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)與真實(shí)實(shí)驗(yàn)，如危險(xiǎn)實(shí)驗(yàn)、不明顯現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)、沒(méi)有條件做的實(shí)驗(yàn)、抽象實(shí)驗(yàn)等內(nèi)容，用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)與真實(shí)實(shí)驗(yàn)展示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的最大效能。
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