中學物理是一門以實驗為基礎的學科。實驗教學和演示實驗是中學物理教學的重要環節。豐富多彩、生動有趣是物理實驗教學的特點。利用實驗不僅可以讓學生記住某些相關結論、實驗步驟,而更為重要的是能夠使學生透徹理解并且完全掌握產生實驗結論的過程。在普通物理課的實驗中,由于受到常規實驗儀器本身及其它客觀條件的限制,實驗效果常不如人意。這時,我們可以借用一種新的實驗手段——多媒體虛擬實驗,來幫助我們虛擬一些重要的,但在現實實驗環境下又難以完成的一些物理實驗,從而彌補常規實驗儀器的不足,提高物理實驗的效果。
根據筆者的教學體會,下面淺談一下多媒體虛擬實驗在中學物理教學中的作用:
(一)輔助演示作用
演示實驗是中學物理教學的重要一環,而客觀條件的限制又往往導致一些演示實驗無法完成或效果不佳。如講授馬德堡半球實驗時,把兩個馬德堡半球合在一起,抽掉里面的空氣后叫一個學生拉一下,拉不開,就證明大氣壓強的存在。但是,究竟大氣壓強有多大?學生沒有感受,印象不深。我采用虛擬實驗,可以在課堂里模擬300多年前的馬德堡半球實驗,分拉兩個半球的馬匹從2匹增加到4匹、8匹,直到16匹,再配以緊張而有節奏的馬賽進行曲伴奏,直到“啪”的一聲,把兩個半球拉開,聲像并茂,把學生帶入了現場實驗情境,所有學生都十分投入。采用虛擬實驗對馬德堡半球進行剖析講解,強化了學生對大氣從四面八方施壓給半球的基本概念的理解。
再如在講述自由落體運動這一節時,需要演示牛頓管實驗,但是由于學生人數較多,實驗器材有限,導致許多學生沒有看清實驗現象。這時,我在做完牛頓管實驗后,再用虛擬實驗再次演示實驗現象并加以區分,使學生更直觀更仔細地觀察到了,在空氣中、較少空氣中、真空中三種情況下的不同現象,進而引導學生得出了正確的結論,取得了較好的效果。在課堂教學中有了虛擬實驗這種教學手段后,已往的許多難點知識,現在教起來變得簡單多了,學生理解起來也容易多了,教學效果大大提高。
(二)在網絡技術環境支持下,發揮學生自主探討性實驗作用
在傳統物理實驗室,一方面由于怕發生意外和造成實驗儀器的損壞,有許多實驗室規章制度,對學生諸多限制;另一方面由于實驗環境和實驗條件的限制,實驗結果往往和物理理論不一致,甚至出現相反的數據,這一切無不暴露出了傳統實驗室的弊端。如:電學實驗,電流表的接線柱不能接反、電壓表不能超過量程,電池組不能短路,螺旋測微器的正確使用等等。很多實驗不允許學生自己操作,這些規定無形中扼殺了學生的創造性思維,而有些學生自主意識很強,常常會進行一些“地下操作”,最終損壞了儀器。