仿真物理实验室物理教学论文

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一、仿真物理实验室概述

仿真物理实验室是一个设备较为齐全的模拟真实实验的物理教学软件平台，此软件一般包括三个仿真模块，即《运动及动力学模块》《电学模块》和《光学模块》，各个模块又各自包含许多实验器具和集成实验环境，学生可以在任意组合的虚拟的实验环境中构建仿真的各种环境，自主设置实验对象的各种参数，通过智能仿真做到动画与数据的结合，以其实现逼真的物理实验效果。

二、仿真物理实验教学模式的构建

物理仿真实验教学模式是在网络版“仿真物理实验室”环境下进行的实验教学，是基于发现式探究教学理论的四个环节即创设情境提出问题、引导学生提出假设、验证假设、归纳总结和“仿真物理实验室”在高中物理实验教学方面的切身实践，逐渐形成对仿真物理实验教学模式的构建。仿真物理实验教学过程为：学生播放仿真实验室中的内置课件→教师创设情境提出问题并引导建立实验假设→教师根据实验难度系数安排决定学生独立实验和小组协作实验→学生进行逻辑推理而探究实验结论→学生独自验证实验结论并在一定条件下改变实验参数进行实验创新→教师揭秘实验难点并归纳总结实验结论。

三、运用仿真物理实验教学模式进行高中物理实验的案例设计和分析

1.仿真物理实验室在力学中的案例设计和分析

关于力学实验涉及很多，但有些实验在传统的演示实验的操作过程中会因为环境条件的限制会使得实验结果发生一些误差，但如果运用仿真物理实验室在软件环境中就可以创造出一个没有阻力的环境，从而实现实验预期目标。笔者拟选择动量守恒定律来作为力学中的典型案例来阐述仿真物理实验室的教学模式。以下内容为运用仿真物理实验室进行动量守恒定律的教学过程设计：（1）创设情境一是播放仿真物理实验室内置的课件进行动画演示：两个鸡蛋同时从相同等距离的高度分别落到木质桌面和沙滩上，前者破碎而后者却完好无损。二是抛出问题，如动画演示现象如何解释？或两碰碰车相撞，其动量如何变化？三是提出实验假设并进行实验。把相撞的碰碰车或两鸡蛋抽象成仿真物理实验室的两个小球，观察不同变量对两个小球的变化。（2）实验任务在仿真物理实验室的网络环境中，让学生设定不同质量和相同质量两种情况下的小球，分别实验一静一动相撞、相向相撞和同向相撞，计算两小球动量变化的结果，并改变参数多次实验来验证动量守恒定律。（3）实验过程一是在工具箱中选择两小球并据实验需要设定质量和坐标参数；二是画出一个20m长度的直线轨道并设置参数和为零的摩擦系数；三是将两小球放置直线轨道上，分别进行一静一动相撞、相向相撞和同向相撞并记录速度；四是改变小球质量和初速度，多次实验并对应记录，探索动量变化规律；五是进行小组实验并对实验难点讨论；六是老师归纳总结实验结论。为深刻理解这一定律，可做这样的实验：运动的蓝色小球沿左方向碰撞固定在弹簧上的绿色静止小球（如图1所示）。横纵坐标分别为时间轴和速度轴，即代表两小球的运动时间和速度变化。

2.仿真物理实验教学模式对于高中学生的应用效果

笔者基于对某高中一段期间的实地调查和反馈，获知学生通过仿真物理实验学习，不仅学习兴趣与日俱增，而且学生的思维能力和创新能力得到发展。例如，在创新能力考察方面，一是看学生是否由知识注重转向能力注重，二是看学生对知识的应用和迁移能力。能力考察方式有许多种，在此只选取一例进行简单说明。譬如教师可以给出一定的实物让学生自主设计实验来验证动能定理。其中，一位学生这样操作：将木块A和木块B用细绳连接绕过定滑轮，木块A和木块B分别与长木板右端和地面距离为h,放开A使B带动A做加速运动，结果A离开长木板的同时B也恰好落地。这一实验操作如图2所示：

四、结语

仿真物理实验室只是更好地为高中物理教学提供一个模拟真实实验的软件平台，不是通用于任何教学过程之中，而要想发挥其最大功效还需采取有效策略并结合建构主义和行为主义学习理论的教学方式，来激发高中学生的兴趣。不过，针对仿真物理实验室设计的模块对象如果引入插件机制、主模中添加时间线功能、实验数据曲线的输出功能中能够自定义变量和描述运动学以外的图像、电学模块中添加电感和电容等，这样就会够更加扩大软件的适用范围。

作者:孔翠莲单位:山东省成武县职业技术教育中心