／实验教学／ １０．３９６９／ｊ．ｉ ｓｓｎ．１６７１—４８９Ｘ．２０１３．１５．１２９ 仿真实验在中学物理实验教学中的应用 朱丽镕羊波 ６５３１ ００ 玉溪师范学院教育技术系 云南玉溪摘 要在中学物理实验教学中应用仿真实验，给传统的物理实验教学增添了新的色彩。分析传统实验和仿真 实验在实验教学中的优势，提出充分应用仿真实验资源优势服务教学的策略方法，进而提高实验教学的效率。 关键词仿真实验；中学物理；实验教学 中图分类号；Ｃ６３３．７ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７１—４８９Ｘ（２Ｏ１ ３）１ ５—０１２９一Ｏ３ ＡｐｐＩｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓ；ｍｕＩａｔｉｏｎ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｉｎ ＭｉｄｄＩｅ Ｓｃｈｏｏｌ’Ｓ ＰｈｙｓｉｃａＩ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ Ｔｅａｃｈｉ ｎｇ／／Ｚｈｕ Ｌｉｒｏｎｇ，Ｙａｎｇ Ｂｏ Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａｐｐｌｙｉｎｇ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒ［ｍｅａｔ ｉｎ ｍｉｄｄｌｅ ｓｃｈｏｏＩ’Ｓ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｔｅａｃｈｉｎｇ ａｄｄｓ ｎｅｗ ｃｏ１ｏｒ ｔｏ ｔｈｅ ｔｔａｄｉｔｉｏｎａ１ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｔｅａｃｈｉｎｇ．Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ａｎａ１ｙｓｅｓ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａ１ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ａｎｄ ｓｉｍｕ１ａｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｉｎ ｐｈｙｓｉｃａ１ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｔｅａｃｈｉｎｇ。ｐｕｔｔｉｎｇ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｈｅ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｏｆ ａｐｐｌｙｉｎｇ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｗｈｉｃｈ ｓｅｒｖｅｓ ｆｏｒ ｔｅａｃｈｉｎｇ，ｔｈｅｎ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ｅｆｆｉＣｉｅｎｃｙ ｏｆ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｔｅａｃｈｉｎｇ． Ｋｅｙ ＷＯｒｄｓ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ；ｍｉｄｄ１ｅ ｓｃｈｏｏ１’Ｓ ｐｈｙｓｉｃｓ；ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｔｅａｃｈｉｎｇ １引言 随着计算机技术的迅猛发展，各种媒体技术在教学中得 校都搭建了自己的仿真实验室，通过仿真实验改善了传统的 教学方式。学生具有了丰富的学习资源，增强了自主学习能 到广泛的应用。特别是在具有实验性的课程教学中，许多高 力，仿真实验在高校的教学中取得显著的成效。 作者：朱丽镕，玉溪师范学院本科生，主要研究方向为教学课件、信息化教学等研究；羊波，通讯作者，副教授，玉溪师范学 院理学院副院长，主要研究方向为光谱检测技术、信息系统构建及应用等研究。 ３运用多媒体技术，及时纠正练习中错误 在篮球教学中一个重要的环节就是及时纠正学生在练习 中出现的错误，这是学生科学掌握篮球技能的重要保证。因 此，纠正学生的错误动作也是篮球教学中的一个棘手问题。 外，篮球技术与战术是不断变化创新的，只有不断进行战术 与技术的创新，才能保持篮球教学效果的有效性。多媒体技 术的应用为篮球教学带来全新的教学理念与训练思路。多媒 体技术的技术优势打破了传统教学的局限性，不需要以学生 便地改造训练动作的方向、速度与幅度，为技术与战术的创 如传球时手臂的动作、投篮时手部的动作等，如果学生养成 亲身实验，进而转用组合、改造、拼接、创意等方式灵活方 了错误的技术习惯，则纠正起来非常困难。此时，教师可以 将一些常见的错误动作编辑起来播放给学生观看，让学生通 新提供可能与机会，给学生带来全新的教学体验，提高学生 对战术与技术的运用技巧。 总而言之，传统教学模式已经无法适应时代社会发展的 过正确动作与错误动作的对比，来发现自身的不足与缺陷， 从而及时调整、纠正错误。此外，利用多媒体优化组合教学， 可以完善教学信息的反馈系统，因此，学生可以直接看到自 己刚刚完成的动作是否正确，并及时纠正自身错误，有助于 需求，为了推进篮球教学现代化改革进程，就要充分认识到 现代技术对教育事业发展创新的价值，转变传统观念，大胆 突破，打破传统思维定势。解放思想，正视自己，积极发挥 多媒体辅助教学的优势，弥补传统教学方法的不足，创新教 学方法，优化教学结构，制定科学有效的教学策略，增强教 学生顺利掌握篮球技术要领，提高篮球技术水平。 ４运用多媒体技术，提高战术水平和应用能力 不练习、不实践永远只能是纸上谈兵。传统教学由于教 学水平的限制，难以开展篮球战术的训练，而多媒体技术的 出现却解决了这一难题。用多媒体技术进战术演示与战术配 学内容的针对性和有效性。另外，教学活动要从实际出发， 善于总结教学经验，积极借鉴先进教学方法，加入自己的特 色，创造出一套适合自身、切实可行的教学模式，激发学生 合，使用操作方式进行战术的强化练习，为学生创设形象逼 真的练习场景，提高学生战术水平和篮球技术应用技能。此 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在校学生渐渐增加，人们受教育程度越来越高。尽管每年国 家在教育基金的投入上都有提高，但学校的资源还相对欠缺。 由于各个地区和学校级别的不同，物理实验配备存在很大的 差异。在对具有代表性的西南民族地区云南省怒江州各个学 校的调查中发现，各个学校的实验配备数量不足，都未达到 教育部教学仪器研究所２００７年５月１８日发布的《物理实验 室的装备要求》的指标 。对我国５个省份的２２所学校进 行的调查结果显示，所有学校都有专用的实验室和仪器室， 从教育部制定的实验配置标准看，有超过１／３的学校没有达 到实验室配备标准的要求，既没有达到教育部标准也没有达 到本省标准的占２２．７％ 。尽管大多数学校物理实验能够达 到教育部２０００年颁布的物理实验教学仪器配置的标准，但从 配置标准来看，实验室能容纳的学生人数非常有限，当学校 的学生人数增加时，实验设备不能及时增加。因此，传统的 实验配置不能及时适应现代教育教学的改革。 ２．１传统实验自身的局限性 传统实验室的设备要专门的人员进行日常维护及管理， 花费成本较高；中学物理的部分实验受环境因素的影响，在 传统实验室里很难正常开展：有的实验操作复杂，要求精确 度高，操作的不规范性会影响实验结果，会误导学生对实验 的认识。在对云南省的部分中学进行的调查中，发现竞无一 所中学的物理实验室在课外时间开放，原因是开放实验室要 安排专业的人员，需要花费经费，管理麻烦：其次是学校课 程安排紧，课余时间少。传统实验室只有在课上为学生开放， 实验室的资源利用率较低，甚至有些学校的实验室只是作为 一个摆设，目的只是为了应付上级领导的检查和参观而己， 并没有实际投入使用。 ２．２仿真实验在教学中的应用符合教育信息化的趋势 随着计算机技术的发展，人机交互、网络教学等现代教 学资源渐渐应用到教育活动中，仿真实验在教学中的应用符 合现代教育技术信息化教育模式的发展方向，克服了传统实 ２０１３年５月下第１５期（总第３０９期） 舞蘸 一一 幕 一ｌ３０一 材的缺乏、时间空间的限制、实验难度大、实验可控性差的 影响，中学物理教师大多只是选择在课堂上讲实验或一个人 在讲台上做实验，这样枯燥的学习氛围会让学生失去对实验 的兴趣，渐渐对物理课程失去信心，所以很多学生都觉得物 理很难学。兴趣是最好的老师，然而在对学生学习状况的问 卷调查中，发现目前有相当多的学生学习兴趣低，学习积极 性不高，部分学生对学习感到厌倦、烦恼 。因此，在中学 物理教学中，教师应该注重对学生的学习兴趣的培养。在中 学物理实验教学中采用仿真实验，将有利于培养学生对物理 的兴趣，提升学生对物理知识学习的积极性。 ３．２仿真实验无时空局限性，使得教学资源得到充分的利用 仿真实验无时空的局限，可以让每个学生都参与到实验 中。传统实验受空间和时间的限制，在实验教学中，教师往 往是将数个实验同时开设，学生轮流做。通常是以组为单位 做实验，在以组为单位做实验的过程中，难免有学生在里面 滥竽充数。教师在课堂上既要管好实验教学的秩序，又要实 时监控学生实验进度和答疑，这既增加了教师的工作强度， 也影响到实验教学的效果。仿真实验作为一种教学软件，易 于携带和传播，学生可根据自己的时间安排实验的学习。仿 真软件可实现对学生学习进度进行实时监控，教师可根据监 控结果找出学生遇到的问题及学习情况。由于物理实验花费 时间较长，教师一般是把实验教学和理论教学分开，而实验 的现象和结论总是贯穿在整个物理教学中，不利于学生及时 应用实验在物理学习中。采用仿真实验，可将实验带进课堂， 在理论学习的同时贯穿实验教学，实现实验教学辅助理论知 识的学习，使理论知识得到加深和巩固。这样把中学物理的 理论知识和实验教学有机结合起来，提高物理理论知识学习 效率和实验观察能力。 ３．３仿真实验弥补了传统实验中存在的不足 仿真实验作为一种学习软件，可将有难度的实验设置预 习阶段，只有预习后方能进行实验，这样能监督学生进行实 验前的预习过程。在传统实验教学中，很多学生在实验前并 没有实验预习，但教师不可能给大家时间进行预习，于是直 接进入实验室就开始做实验，这样不仅影响了实验的进度， 还让学生厌恶实验教学。在传统的实验室里，复杂的实验受 条件的影响无法将实验过程重现，这样很容易忽略重要的细 节。而仿真实验具有重现能力，让一个实验多次重现，直至 ／实验教学／ 学生掌握该实验为止。仿真实验室不仅能够实现真实实验室 器与使用情况的调查中发现，学校实验没有开出的主要原因 能实现的实验，还能实验一些真实实验室无法实现的功能。 特别在中学物理的光学实验部分，因为光学实验对环境的要 是“教学时间紧张” 。针对因教学时间紧张而确实不能开 展传统实验教学的学校，可利用仿真实验来优化实验教学效 果。仿真实验没有时空的限制，学生可以课后进行实验。在 对云南省部分学校实验器材的配备情况的调查中发现，演示 类的实验器材几乎没有配备，其原因是认为演示类的实验器 材没有必要配备，因为演示类的实验只要求学生大致明白实 验的一个现象。如高中物理中光学实验部分，演示类实验采 用仿真实验可以达到实验教学的目的。 研究型实验和设计型实验是否采用仿真实验，是一个值 求甚高。仿真实验能够实时显示测量结果，并能提供多种实 验方法和设计平台，有利于培养学生的设计思考能力和比较 判断能力，可以达到操作实验难以实现的效果 。传统的实 验室总是要花费许多资金来维护和管理，采用仿真实验可大 大节省资源和学校经费。 ４应用仿真实验在中学物理实验教学中存在的问题 首先，人们容易错误地把仿真实验用来完全替代传统实 验。仿真实验具有的高度逼真、重现能力强、资源节约性、 良好的人机交互功能等，在实验器材较为缺乏的条件下，弥 补了传统实验的不足，从而在教育教学中得到广泛的应用。 仿真实验在教学中的广泛推广，导致部分教师完全用仿真实 验来替代传统的实验，这不利于培养学生的创新思维和实际 的动手能力。仿真实验是按指令要求运行相应的程序，一般 得考虑的问题。研究型实验注重的就是学生发现问题、分析 问题，培养学生解决问题的能力。仿真实验中只需要用鼠标 点击即可进行实验，实验趋向于理想化，这又如何来培养学 生发现问题的能力？对于设计型实验，采用仿真实验虽然可 以避免因错误操作而导致灾难发生，但学生会形成为所欲为 的态度，这样的态度不利于培养严谨的科学观。因此，在实 验教学中是否采取仿真实验值得深思。 仿真实验和传统实验在实验教学中都有各自的优势，教 师应充分利用两者的优势来服务自己的实验教学。首先，在 实验器材缺乏的实验教学中，可采用仿真实验来进行实验教 学；其次，在实验环境要求较高、实验较为复杂、花费时间 实验都能完美无缺地进行，实验结果与理论分析完全一致， 学生很难在实验中思考新问题，在一定程度上禁锢了学生的 创新思维。因此，计算机仿真实验不适用于创新性的探索实 验 。 其次，许多人忽视仿真实验存在的缺陷，过分夸大仿真 实验的训练作用。任何事物都有两面性，仿真实验在中学物 理实验教学中有好的方面，同时也存在一些缺陷。仿真实验 只是带领学生进入一种近似真实的实验环境中，但实验的操 作只需要学生用鼠标点击即可进行，实验过于理想化，将会 较长的情况下，采用仿真实验可提高教学的效率；再次，对 于只要求学生掌握实验现象的演示类实验，采用仿真实验进 行实验教学并没有不妥。但在实验器材装备完善的学校，对 于探究性实验、研究型实验，应该采用真实的实验，有利于 培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。对于实验 现象复杂的探究性实验，可先在传统实验室里进行实验，然 后利用仿真实验的可控性来观察实验的细节。 使学生忽略实验的细节，这不利于严谨的学风的养成。仿真 实验虽然不受时空的限制，在任何时间都可以进行实验，然 而学生在实验过程中遇到问题却不能及时和教师进行沟通， 减少了师生间的相互交流。仿真实验能满足学生独自一人做 实验，而不像传统的实验教学中，通常以组为单位进行学习， 这样学生之间的相互交流学习机会减少了，不利于合作学习 能力的培养。 在物理教学中可根据具体的情况来进行实验教学，利用 仿真实验和传统实验的有效结合和交替，优化中学物理实验 教学，改革传统的教学方法，提高教学效率。 ６结语 中学物理课程是一门实践性较高的课程，而在物理实验 教学中，存在部分实验器材老化和缺乏、实验环境复杂、学 校资金短缺等情况。仿真实验给传统的实验教学带来新的变 革，提高了学生的积极性。但毕竟仿真实验还不是全真实验， 因此还不能完全替代传统的实验，只有两者有机结合并服务 于中学物理实验教学，才能更好为地国家培养具有创新能力、 动手能力强、理论知识扎实的人才。 ５在中学物理实验教学中应用仿真实验的思考 仿真实验在中学物理实验教学中的应用并不是都能提高 实验教学的效率，只是针对部分学校在实验器材缺乏的情况 下，不能开展传统的实验教学，采用仿真实验可让学生更直 观地观察实验现象，从而提高学生的学习兴趣，利于实验结 论的记忆和应用。有部分学校虽然实验器材配备完善，但实 际的实验教学开出率很低。在对山东省部分高中物理实验仪 参考文献 ・ ［１］成建宇． 仿真实验室在物理教学中的应用［Ｊ］．新课程，２０１２（１０）：１６５． ［２］杨同华． 云南省怒江州中学物理实验教学现状调查研究［Ｄ］．重庆：西南大学，２００８． ［３］陈庆朋． 高中物理实验教学条件和实施过程的调查研究［Ｄ］．重庆：西南大学，２００９． ［４］山世华． 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