虛擬仿真實驗技術在物理實驗教學中的運用分析獲獎科研報告

虛擬仿真實驗技術在物理實驗教學中的運用分析獲獎科研報告【關鍵詞】虛擬仿真實驗技術;物理實驗;意義;應用方案

在計算機技術不斷發(fā)展的時代背景下，互聯(lián)網(wǎng)得到了廣泛的普及和推廣，這對于教學工作而言具有重要的價值，借助前沿技術能有效突破傳統(tǒng)設備組織以及儀器先進程度不足等問題，打造更加合理高效的實驗課堂教學模式，為教學效率的提高奠定基礎。

一、物理實驗教學中應用虛擬仿真實驗技術的意義

第一，虛擬仿真實驗技術能最大程度上打造多元實驗教學模式。相較于傳統(tǒng)單一化的實驗結(jié)構(gòu)，教師對實驗僅僅是“照本宣科”的講解，引導學生獲得實驗結(jié)果，缺乏互動性和參與度。而利用虛擬仿真實驗技術，能充分發(fā)揮學生的主體作用，指導學生在探索資料和仿真環(huán)境的基礎上，激發(fā)創(chuàng)新意識，從而更好地掌握實驗流程，在自主探索實驗的過程中收獲知識和學習經(jīng)驗[1]。

第二，虛擬仿真實驗技術能建構(gòu)更加和諧的師生互動體系，借助技術流程，教師能充分觀察和監(jiān)督學生的操作水平，并且結(jié)合學生的操作效果給予適當?shù)脑u估。在傳統(tǒng)的實驗模式下，學生掌握了原理和操作工序，使得學生的實驗數(shù)據(jù)非常接近，就算是一些學生“濫竽充數(shù)”的篡改數(shù)據(jù)，教師也很難迅速判斷真?zhèn)巍６柚摂M仿真實驗技術，教師可以在對學生實操過程進行監(jiān)督的基礎上，借助技術內(nèi)的相關模塊了解學生的學習效果，能建立更加完整的實驗流程監(jiān)督模式。在全面提高學生參與度的同時，推進物理教學工作的發(fā)展進程，也為師生良性互動提供保障。

綜上所述，物理實驗教學中應用虛擬仿真實驗技術具有重要的實踐教學意義[2]。

二、物理實驗教學中應用虛擬仿真實驗技術的具體方案

在明確虛擬仿真實驗技術優(yōu)勢和作用的基礎上，要整合具體的教學工序，確保教學模式和教學流程匹配學生的學習需求，從教學設計、教學模式、教學資源等方面入手，在激發(fā)學生學習主動性的同時，還能優(yōu)化學生的學習效果。

（一）整合教學設計

為了發(fā)揮虛擬仿真實驗技術的優(yōu)勢，教師要將技術應用規(guī)范和課程設計結(jié)合在一起，從而有效建構(gòu)完整的教學流程[3]。

第一，教師要將實驗流程、實驗用設備以及實驗具體操作重點等內(nèi)容集中整理，然后設置在網(wǎng)絡資源中，學生利用預習的方式自主了解相應操作，有效掌握物理實驗的重點。這種方式不僅僅能提高學生的興趣和參與度，還能激發(fā)學生自主探究意識，配合教師課堂講解和實訓就能優(yōu)化學生的知識學習效果。

第二，利用虛擬仿真實驗技術還能突破時間和空間的限制，引導學生應用所學的物理知識解答相應的問題，并夯實實驗基礎。加之虛擬仿真實驗軟件是計算機系統(tǒng)模式，學生能隨意進入并開展練習，這就大大提高了學生的操作熟練度。

第三，配合實驗講解，教師可以在實驗設計過程中整合教學流程，激發(fā)學生的學習興趣和主動參與度，確保學生能在應用知識的同時，進一步明確實驗步驟、實驗目的，甚至可以在技術軟件基礎上對衍生物理知識有更加明確的認知。

（二）轉(zhuǎn)變教學模式

相較于傳統(tǒng)單一化的教學體系，虛擬仿真實驗技術流程能有效升級教學體系和應用模式，在新的物理實驗教學結(jié)構(gòu)中，教師作為輔助能突出學生的主體地位。

一方面，教師可以采取多元化教學機制，借助虛擬仿真實驗技術指導學生自主探索，且教師無需擔心實驗危險等問題，教師可以配合學生進行跟蹤評估，提高學生的自信心[4]。

另一方面，傳統(tǒng)的教學結(jié)構(gòu)中，教師要向?qū)W生講解實驗過程中的所有內(nèi)容，并且監(jiān)督學生完成實驗操作。因為受到資源和精力的限制，教師很難面面俱到的針對每一個學生給予相應的教學指導。而在虛擬仿真實驗技術支持下的教學模式，教師能更好地利用教學資源，教師可以引導學生自主完成原理學習、重點學習、儀器識別等，然后在教師輔助講解的基礎上“反復”進行實驗操作，并不斷總結(jié)知識點，這對于提高教學質(zhì)量和教學效率具有一定的優(yōu)勢。

（三）轉(zhuǎn)型教學評價

在物理實驗教學中，教師的傳統(tǒng)評價模式就是對學生獲取的試驗數(shù)據(jù)和實驗結(jié)果予以評估，無法精準的判定學生物理實驗操作水平以及實驗能力。而借助虛擬仿真實驗技術時，可以利用教師指導模塊、實驗內(nèi)容模塊、儀器設備模塊以及實驗過程完成對應的教學工作，并且了解學生的具體操作過程，從而展開更加具有針對性的教學評價。最關鍵的是，虛擬實驗技術的應用系統(tǒng)能及時記錄學生的實際情況，并且匯總分析，這就能輔助學生在實驗操作過程中及時了解錯誤并糾正，提高學生掌握實驗操作的整體水平[5]。

在傳統(tǒng)的考核模式中，教師受到多方面因素的影響，無法全面且完成的展開教學評估，而借助虛擬仿真實驗技術能建立更加精準的測試環(huán)節(jié)，減少作弊問題，一定程度上提高學生的操作參與度，也為全面優(yōu)化學生的實驗水平提供保障。

（四）整合教學資源

虛擬仿真實驗技術能更好地維護物理學科的改革，打造更加多元且規(guī)范的實驗教學模式，并且匹配互聯(lián)網(wǎng)技術和計算機分析技術，建構(gòu)完整且多樣的教學平臺，確保實驗更新的及時性和科學性。

首先，教師可以借助虛擬實驗技術還原物理的本質(zhì)，并且突破傳統(tǒng)單一化的教學方式，引導學生從枯燥的觀摩實驗教學體系中走出來，而重新獲取主動權(quán)，更好地參與實驗，這對于提高教學資源利用率具有重要的意義。并且，教師可以將一些較為經(jīng)典的實驗利用現(xiàn)代化計算機技術模式呈現(xiàn)出來，提高資源的利用效率。

其次，針對一些典型物理實驗，教師可以借助虛擬仿真實驗技術引導學生掌握過程技能，并且匹配思維導圖教學機制，提高學生利用物理知識完成物理實驗的能力，大大提高學生的物理綜合素養(yǎng)，將知識、學習策略等基礎資源融合在一起，為學生全面優(yōu)化學習效果奠定基礎[6]。

最后，教師借助虛擬仿真實驗技術還能建立激發(fā)學生對教學資源的多重認知，引導學生“舉一反三”的開展物理學習，保證學生綜合素質(zhì)得以提高。

結(jié)束語：

總而言之，在網(wǎng)絡技術不斷發(fā)展的時代背景下，物理