有關仿真物理實驗室物理教學論文

　　一、仿真物理實驗室概述

　　仿真物理實驗室是一個設備較為齊全的模擬真實實驗的物理教學軟件平臺，此軟件一般包括三個仿真模塊，即《運動及動力學模塊》《電學模塊》和《光學模塊》，各個模塊又各自包含許多實驗器具和集成實驗環(huán)境，學生可以在任意組合的虛擬的實驗環(huán)境中構建仿真的各種環(huán)境，自主設置實驗對象的各種參數(shù)，通過智能仿真做到動畫與數(shù)據(jù)的結合，以其實現(xiàn)逼真的物理實驗效果。

　　二、仿真物理實驗教學模式的構建

　　物理仿真實驗教學模式是在網(wǎng)絡版“仿真物理實驗室”環(huán)境下進行的實驗教學，是基于發(fā)現(xiàn)式探究教學理論的四個環(huán)節(jié)即創(chuàng)設情境提出問題、引導學生提出假設、驗證假設、歸納總結和“仿真物理實驗室”在高中物理實驗教學方面的切身實踐，逐漸形成對仿真物理實驗教學模式的構建。仿真物理實驗教學過程為：學生播放仿真實驗室中的內(nèi)置課件→教師創(chuàng)設情境提出問題并引導建立實驗假設→教師根據(jù)實驗難度系數(shù)安排決定學生獨立實驗和小組協(xié)作實驗→學生進行邏輯推理而探究實驗結論→學生獨自驗證實驗結論并在一定條件下改變實驗參數(shù)進行實驗創(chuàng)新→教師揭秘實驗難點并歸納總結實驗結論。

　　三、運用仿真物理實驗教學模式進行高中物理實驗的案例設計和分析

　　1.仿真物理實驗室在力學中的案例設計和分析

　　關于力學實驗涉及很多，但有些實驗在傳統(tǒng)的演示實驗的操作過程中會因為環(huán)境條件的限制會使得實驗結果發(fā)生一些誤差，但如果運用仿真物理實驗室在軟件環(huán)境中就可以創(chuàng)造出一個沒有阻力的環(huán)境，從而實現(xiàn)實驗預期目標。筆者擬選擇動量守恒定律來作為力學中的典型案例來闡述仿真物理實驗室的教學模式。以下內(nèi)容為運用仿真物理實驗室進行動量守恒定律的教學過程設計：（1）創(chuàng)設情境一是播放仿真物理實驗室內(nèi)置的課件進行動畫演示：兩個雞蛋同時從相同等距離的高度分別落到木質(zhì)桌面和沙灘上，前者破碎而后者卻完好無損。二是拋出問題，如動畫演示現(xiàn)象如何解釋？或兩碰碰車相撞，其動量如何變化？三是提出實驗假設并進行實驗。把相撞的碰碰車或兩雞蛋抽象成仿真物理實驗室的兩個小球，觀察不同變量對兩個小球的變化。（2）實驗任務在仿真物理實驗室的網(wǎng)絡環(huán)境中，讓學生設定不同質(zhì)量和相同質(zhì)量兩種情況下的小球，分別實驗一靜一動相撞、相向相撞和同向相撞，計算兩小球動量變化的結果，并改變參數(shù)多次實驗來驗證動量守恒定律。（3）實驗過程一是在工具箱中選擇兩小球并據(jù)實驗需要設定質(zhì)量和坐標參數(shù)；二是畫出一個20m長度的直線軌道并設置參數(shù)和為零的摩擦系數(shù)；三是將兩小球放置直線軌道上，分別進行一靜一動相撞、相向相撞和同向相撞并記錄速度；四是改變小球質(zhì)量和初速度，多次實驗并對應記錄，探索動量變化規(guī)律；五是進行小組實驗并對實驗難點討論；六是老師歸納總結實驗結論。為深刻理解這一定律，可做這樣的實驗：運動的藍色小球沿左方向碰撞固定在彈簧上的綠色靜止小球（如圖1所示）。橫縱坐標分別為時間軸和速度軸，即代表兩小球的運動時間和速度變化。

　　2.仿真物理實驗教學模式對于高中學生的應用效果

　　筆者基于對某高中一段期間的實地調(diào)查和反饋，獲知學生通過仿真物理實驗學習，不僅學習興趣與日俱增，而且學生的思維能力和創(chuàng)新能力得到發(fā)展。例如，在創(chuàng)新能力考察方面，一是看學生是否由知識注重轉(zhuǎn)向能力注重，二是看學生對知識的應用和遷移能力。能力考察方式有許多種，在此只選取一例進行簡單說明。譬如教師可以給出一定的實物讓學生自主設計實驗來驗證動能定理。其中，一位學生這樣操作：將木塊A和木塊B用細繩連接繞過定滑輪，木塊A和木塊B分別與長木板右端和地面距離為h,放開A使B帶動A做加速運動，結果A離開長木板的同時B也恰好落地。這一實驗操作如圖2所示：

　　四、結語

　　仿真物理實驗室只是更好地為高中物理教學提供一個模擬真實實驗的軟件平臺，不是通用于任何教學過程之中，而要想發(fā)揮其最大功效還需采取有效策略并結合建構主義和行為主義學習理論的教學方式，來激發(fā)高中學生的興趣。不過，針對仿真物理實驗室設計的模塊對象如果引入插件機制、主模中添加時間線功能、實驗數(shù)據(jù)曲線的輸出功能中能夠自定義變量和描述運動學以外的圖像、電學模塊中添加電感和電容等，這樣就會夠更加擴大軟件的適用范圍。

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