杨宗德

　　

　　摘 要：实验在物理教学中起着重要的作用，随着信息技术的不断发展，信息技术与课程整合也被纳入到新课程标准中，这也为本文研究“仿真物理实验室”在高中物理实验教学中的应用奠定了基础。本文分析了高中物理实验教学仍存在不足，对“仿真物理实验室”的进行概述并分析了其在物理实验教学中的具体应用。

　　关键词：仿真教学模式;仿真物理实验室;新课程标准;探究式教学

　　一、高中物理实验教学仍存在不足

　　1.受传统教学观念的影响，仍然强调知识的传授

　　由于高考竞争激烈，再加之受高考制度的影响，大多数的教师重理论，轻实践;重分数，轻能力。只关心考纲考什么，学生考试分数如何，而很少注重学生做了什么，能力如何。所以，很多学生做实验题时，遇到传统的分析题型会做，但在创新型的实验设计题型中几乎不知所措。只凭脑子里死记硬背的知识，机械地默写实验结论，这样学生不仅学着吃力，最关键的是学生不能发挥自己大脑的能动性，灵活的运用所学的实验知识。

　　2.物理实验教学模式单一

　　传统的高中物理实验教学模式通常有两种：一是教师演示实验，学生观察实验现象，填写实验报告，最后教师总结实验结论。二是先由教师介绍实验目的、实验原理、所用仪器、注意事项等，学生再按教材上所讲的实验步骤重复实验，获取数据，验证规律、定理、公式等。这样的实验教学表面上看井然有序，但实质上学生有操作、无智慧，有行动，无热情。这种教学模式下的学生，只能应对客观的实验题，一旦要求他们设计一个有创意的实验，学生往往束手无策。

　　3.物理实验器材及实验室短缺

　　高中物理实验课时少，而实验内容较多，加上实验器材和实验室数量有限，实验安排比较紧张。大部分实验学生不能有效地结合仪器进行操作、思考实验原理，学生没有补做、重做或者选做的机会。所以有必要开设一个装有“仿真物理实验室”软件的开放式的机房。学生可以利用计算机网络的便利条件，在虚拟实验体统下进行实验。

　　4.高中物理实验存在很多不易操作的抽象实验

　　高中物理，除了大量能够操作的直观的实验外，还有部分抽象的，无法在正常条件下进行的实验，比如说天体的运动规律，重核裂变、轻核聚变等，课堂上无法做这些实验，如果利用虚拟实验室，可以让学生更好的理解那些抽象的知识，从而提高教学效果。

　　二、“仿真物理实验室”的概述

　　“仿真物理实验室”是一种物理教学软件平台，它提供了一个实验器具完备的综合性实验室，学生可以动手创建想象的所有实验。此软件包含三个仿真模块，《运动及动力学模块》、《电学模块》和《光学模块》。《仿真物理实验室-运动及动力学》部分包含运动对象、小球、弹簧、绳子、联杆、滑轨、电荷等实验器具;并集成了重力场、电场、磁场、万有引力、阻尼介质等实验环境。学生可以在任意组合的实验环境中，搭建学生自己的实验。从自由落体运动，到验证机械能守衡实验;从地球人造卫星到太阳系的运行，仿真物理实验室都能够进行仿真。

　　三、仿真物理实验在高中物理教学中的应用策略

　　1.高中物理力学中仿真物理实验的应用

　　仿真物理实验在高中物理力学中的应用较为普遍，例如在机械能守恒定律内容的教学中，要求用细绳将一个小球悬挂后在竖直平面内固定，然后将小球拉到离竖直方向适当角度后进行释放，若在固定点的下面钉一个钉子，没有钉子和有钉子的小球运动情况会形成对比。此实验在操作中会有多种阻力影响，机械能有较大损失，单摆无法停在同一种高度。如果利用仿真物理实验室来完成实验，创造出无阻尼的实验环境，则可以实现预期的效果。在具体仿真过程中，首先选择的模块为 Phylab 模块，进行实验的新建并选择比例尺、坐标系和运动对象。设置好以后，先点击小球，然后选择悬挂细绳，则在小球上面会出现一条虚线，按照要求来设定细绳的固定点与长度。如此一来，就可以建立起一个简单清晰的单摆模型。单摆运动情况的物理分析对于初学者来说是较为复杂和抽象的，比较难理解。而仿真模拟实验能让学生依照模拟演示，为后期处理这种物理模型奠定良好的基础。

　　2.高中物理复合场中仿真物理实验的应用

　　高中物理复合厂主要有磁场、电场和重力场等，这对学生来说是较难的知识点，老师在教学中要不断的讲解和训练，才有可能帮助学生突破。在复合场问题的教学中，老师如果在脑海中对相关问题有了基本的映像，在头脑中形成物体的运动情况、受力情况和运动轨迹，然后在基本映像的基础上来讨论、分析和研究问题，那么学生相对而言会有较好的认知水平。

　　3.高中物理电学中仿真物理实验的应用

　　在高中物理电学实验教学中，电路的误差分析、调试和连线是知识难点，学生在进入实验室后，会由于兴奋而盲目地进行实验，浪费了大量时间且无法得到预期效果。教师可以先组织学生进行仿真模拟实验，一方面降低电学实验的难度，另一方面利用模拟练习来降低实验教学模式。

　　例如，在用“半偏法”进行灵敏电流计内阻测量的实验时，可以首先在仿真实验室中选取电阻箱、灵敏电流计、滑动变阻器和电池组等，然后连接导线。学生能够清晰地观察和学习到连线的方法和过程。最后进行仿真实验。实验中将开关 K1闭合，适当调节变阻器 R1，使得灵敏电流计 G 能够满偏。同时调整电阻箱 R2，使得 G 表能够半偏，所读出的电阻箱 R2的大小也就是 G 表的内阻。如图所示：

　　图 1 调节 R1促使 G 表满 ? ? ? ? ? ?图 2 调节电阻箱 R2促使 G 表半偏

　　由于实验设计存在问题，R2的大小和 G 表的内阻并不相同，教师利用真实实验教学时，会通过欧姆定律來推导，本质是因为K2闭合后电路总电流发生变化而出现误差，同时会强调，倘若 R1远大于 R2，可以认为 R2与 G 表的内阻近似相同。相比真实实验，仿真物理实验能将理论值与测量值并不相等这种情况演示出。而针对这种不相等的问题，学生相应会产生疑问，而进行进一步探索研究。这种开放性的互动教学方法能使学生快速的掌握电学相关知识，融会贯通，全面的理解并领悟，提升物理学习水平。

　　参考文献：

　　[1] 何连琴，陈跃华.仿真技术的实验教学应用与探讨[J].中国现代教育装备，2009（15）.

　　[2] 陈建军.关于现在高中物理实验教学的研究[J].理化生教学与研究 2013（13）.

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