仿真实验辅助高中物理实验教学实践

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 仿真实验辅助高中物理实验教学实 践 摘 要 在高中物理实验教学中应 用仿真实验，不仅能够突破时间、空间 的限制，扩大学生和教师选择器材的范 围，而且能培养学生的创新精神，启迪 学生和教师设计新的实验方案。在阐述 仿真实验辅助高中物理教学优势、高中 物理教学构建仿真实验教学模式的基础 上，以动量守恒定律实验为例，进行仿 真实验辅助高中物理实验教学实践探索。 中国论文网 /9/view-13005746.htm 关键词 仿真实验；高中物理； 实验教学；实验器材；仿真物理实验室 中图分类号：G633.7 文献标识 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 码：B 文章编号：1671-489X（2018） 01-0039-03 1 前言 作为学习物理知识的重要方法， 物理实验在具体教学中具有不可替代的 作用，而如何提高物理实验的有效性一 直是一线物理教育者所关注的焦点。所 谓物理仿真实验，就是依靠计算机和仿 真实验软件，模拟真实物理实验情境而 采用的一种实验方法。在高中物理实验 教学中，应用仿真实验不仅能够突破时 间、空间的限制，扩大学生和教师选择 器材的范围，而且能培养学生的创新精 神，启迪学生和教师设计新的实验方案。 因此，合理利用仿真实验辅助高中物理 实验教学具有重要意义。 2 仿真实辅助高中物理教学的 优势 能够保证实验的数量 在现有物 理实验条件下，常常会出现实验器材缺 乏或者实验条件难以满足而无法进行实 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 验的现象，而仿真实验突破了实验器材 的限制，能够提供充足的实验器材，并 通过一些参数的设置有效满足实验条件， 可以非常逼真地呈现物理实验情境，因 此有效保证了学生探究、接触的实验数 量。 有效保证实验的可视性 观察实 验器材结构和实验现象是物理教学中必 不可少的环节，而由于真实实验过程中 实验器材较小，加之实验过程中离实验 较远学生观察实验的可视性较差，学习 实验的效果往往不佳。仿真实验是在计 算机上完成的，可以实现每人一台计算 机，并且可以充分利用仿真实验软件上 的放大镜功能，对实验器材的某一部位 进行单独放大，有效增强实验的可视性。 有助于实验信息的及时反馈 在 仿真实验过程中，学生可以根据自己的 实际需求，通过仿真实验的练习或探究 模式进行操作，并根据仿真实验软件反 馈出的实验步骤、错误操作以及注意事 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 项进行重复练习。这种仿真实验过程中 及时反馈的信息有助于学生及时了解错 误之所在，有效强化学生对物理知识的 认识。 生动形象且能有效避免危险 仿 真实验不仅可以模拟真实实验中的磁感 线、电流等一些看不见、摸不着的事物， 而且可以形象生动地模拟出海市蜃楼、 月食等现有条件下难以实现的物理现象。 采用仿真实验教学模式有助于提高学生 学习物理的兴趣，帮助学生理解物理现 象，更为重要的是能够有效避免因实验 操作不当或者实验本身存在的危险性带 来的危险。 满足学生主动探究的需要 仿真 实验不受空间、时间、实验器材等条件 的限制，在智能手机、平板电脑上均可 进行，学生可以根据自己的兴趣爱好、 教学中实验要求随时进行探究。同时， 学生还可以在真实实验软件中自主尝试 自己的想法，有效满足主动探究的兴趣， 从而提高对物理知识的学习质量。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 3 在高中物理教学中构建仿真实 验教学模式 仿真物理实验室是在网络环境下 实施的，需要教师精心设计出实验情境， 指导和启发学生思考，而学生需要根据 实验要求进行实验探究。笔者结合多年 教学实践，探索出图 1 所示构建仿真实 验教学模式。 在实验教学前，学生观看与本节 实验相关的仿真物理实验室内置课件。 同时，为了激发学生的兴趣，促使学生 主动参与实验，教师应精心创设教学情 境，引导学生提出实验假设，呈现出本 节实验课程的目的、要求等。 然后，组织学生进行独立实验。 学生根据本节课程实验要求、目的，充 分掌握实验原理，并进行独立实验。在 具体教学中为了使学生有足够的时间不 断修改实验参数，独立实验一般以 20 分钟为宜，并根据自己的实验结果不断 总结出实验结论。 随后，组织学生进行小组协作实 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 验。为了进一步发挥小组集思广益、探 讨交流实验结论的目的，在独立实验之 后，应以小组的形式进行小组协作实验， 并且小组协作实验的时间一般以 15 分 钟为宜。值得说明的是，在具体分组时， 笔者常常以实验室中三台相邻计算机为 一个小组，让学生进行协作交流。 最后，归纳总结实验结论。根据 学生得出的实验结论，讲授本节实验课 程的重难点知识，并对实验过程中的注 意事项帮助学生进行总结。 4 仿真实验辅助高中物理实验教 学实践 动量守恒定律是高中物理教学中 的重点实验，如果利用传统教学方式， 由于各种阻力的作用，相当数量的学生 难以明白动量守恒定律的真正原理，不 能充分地验证实验结论，并且实验探究 仅是重复教材中的实验过程，学生学习 兴趣低下，学习效果不佳。因此，为了 最大限度地让学生获得最为直观的感知， 达到理想的实验结果，笔者利用仿真物 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 理实验室辅助实验教学，组织学生自动 探索动量守恒定律。 教学目标 1）熟练掌握仿真物理实验室软 件界面，并会对其实验对象属性进行设 置。 2）理解动量守恒定律的含义， 熟练掌握定律使用的条件和范围。 3）激发学生探究的兴趣，能够 应用能量守恒定律解决两个物体相互作 用的问题，不断培养学生分析、解决问 题的能力，提高学生的科学素养。 教学重难点知识 探究动量守恒 定律的过程，熟练掌握动量守恒定律是 教学的难点，应用动量守恒定律解决实 际问题时教学的重点。 教学方式 应用探究发现式教 学策略，组织学生自主设计实验，在网 络版仿真物理实验室环境下，改变实验 参数进行多次实验，自主操作推导出动 量守恒定律，并结合多种实验方法，熟 练掌握实验原理和定律在实际生活中的 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 应用。 实验步骤 1）创设情境，提出问题。为了 激发学生探究的兴趣，引导学生提出实 验假设。笔者组织学生观看仿真物理实 验室内置的课件，请他们思考：两个鸡 蛋从同一高度落下时，为什么落在水泥 地面上比落在沙滩上易碎？在碰碰车游 戏中，为什么碰碰车边缘总是要安置十 分厚的胶皮？当两辆碰碰车发生相撞时， 其动量又是如何变化的？ 2）实 验假设，呈现任务。让学生在任务的驱 动下进行探索，并在网络环境下，利用 仿真物理验室设置出两个相同质量 的小球，应用其中的一个小球撞击另外 一个小球，计算出两个小球动量的变化； 根据实验所得结果，推理出动量守恒定 律，并多次改变实验参数，验证并熟练 掌握动量守恒定律。 3）教师引导，探索真知。组织 学生进入仿真物理实验室界面进行独立 实验，具体实验过程如下： -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 首先，在仿真物理实验室界面中 自主选择两个小球，并设定出每个小球 的质量、坐标等参数； 其次，设置轨道摩擦因数为零， 轨道长度 30 米； 再次，进行实验相撞，将第一步 设置的两个小球放置在直线轨道的两端， 让小球以不同的速度相向进行碰撞，并 记录相撞后小球的初速度； 最后，改变实验参数，多次进行 验证，探究出相撞前后小球动量变化的 规律，帮助学生总结出动量守恒定律。 在上述独立实验完成后，笔者组 织学生进行协作实验，以相邻的三台计 算机为一组，对照前面独立实验中每个 学生得出的结论进行探讨和相互验证， 帮助学生归纳总结出实验结论，不断完 善知识结构。 综上所述，现代教育理念认为， 发现问题比解决问题更有意义。在动量 守恒实验探究过程中，学生发现非常感 兴趣的问题，这正是仿真实验的优势所 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 在。例如：两个同等质量同等高度下释 放的小球，其中一个小球做平抛运动， 另一个小球做自由落体，两球相撞后的 画面如图 2 所示；一个蓝球以 3 m/s 的 速度相撞固定在弹簧上的绿球，以速度 为纵坐标，以时间为横轴，两球相撞过 程中的 v-t 图像如图 3 所示。正是因为 这种有趣的现象，才更好地激发了学生 学习的兴趣。 5 结语 总之，与真实实验相比，仿