中学物理教学中仿真物理实验的应用探究

基于NOBOOK虚拟仿真平台的高中物理教学实践探究—以验证机械能守恒定律为例摘要：数字化的虚拟实验平台能够有效解决传统实验中的某些不足，清晰呈现实现现象和实验数据。

本文以验证机械能守恒定律为例，NOBOOK（以下简称NB）虚拟实验平台为载体，旨在提高实验课教学效率，激发学生学习兴趣，培养学生创新能力，弥补传统实验的某些不足。

关键词：虚拟仿真实验；NOBOOK；高中物理；机械能守恒《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》中提出，要重视数字实验，创新实验方式，数字实验系统可以使很多难以测量或者实验精度较差的实验能够得以顺利进行。

学校要重视引导教师研究数字实验系统对传统实验的改进方法，研究数字实验系统的教学方式，促进教学手段与方式的现代化。

实验是物理教学中十分重要的一环，但由于部分偏远地区的学校资金不足，实验设备缺乏，或实验误差较大，很多老师以讲代做，导致学生不能很好的理解物理实验。

NB虚拟仿真实验能够模拟各个版本教材中的实验，也可以利用大量实验器材DIY实验，自主创建、组装实验，进行创新实验。

下面以“验证机械能守恒”为例，研讨虚拟仿真实验在教学中的实际应用。

1.NOBOOK虚拟实验平台简介NB物理虚拟实验平台是一款用于辅助中学物理教学的虚拟仿真软件，其中的仿真实验覆盖了中学所有版本教材中的所有实验，除了教材中的实验外，NB物理虚拟实验平台将中学实验分类为力学、光学、热学、电与磁等板块并支持自主DIY实验，操作简单，可以即时生成实验现象。

支持手机、计算机、平板电脑数据共享，并能够创建线上班级，发布学案，学生提交作业，与学生互动。

对传统实验起到了很好的辅助作用，学生能够直接的观察实验现象，动手设计实验，更好的理解实验内容。

2.传统物理实验教学中存在的困难2.1准备工作量大，学生实验时间有限传统分组实验教学前期需要实验器材的准备，需要花时间对实验目的、实验原理、实验器材、实验步骤等进行讲解，让学生在剩下的时间匆忙完成实验，无形中增加了老师的工作量，而且学生由于时间紧张，动手能力并没有得到很好的培养，不利于学生科学探究能力的培养[[1]]。

数字化实验技术在初中物理教学与实验中的应用探讨

摘要：近年来，数字实验技术在初中物理教学和实验教学中的应用引起了广泛的关注。随着科学技术的不断发展与进步，传统的物理实验教学模式已不能满足现代学生学习的需要。在初中物理教学中，应用数字化实验可以有效巩固学生的理论知识，培养他们的动手能力，激发他们的学习兴趣。本文对数字化实验技术在初中物理教学和实验中的应用进行研究，并提出相应的策略，旨在促进初中物理教学质量的提升。

关键词：数字化实验技术；初中物理；教学与实验应用 数字实验技术应用于初中物理教学，具有丰富多样的实验内容，方便快捷的实验过程，以及实验结果的直观性。利用数字实验技术，学生能够在虚拟实验室里开展各种各样的物理实验，模拟实际的实验过程、观察实验现象、获得数据，并对其进行分析，以此来加强对物理规律的认识和掌握。而且数字实验技术还能给学生提供更多的实验机会，弥补了传统实验设备及材料匮乏的不足，使学生能够通过实践巩固知识，培养其科学思维和实践能力。

一、在初中物理教学与实验中应用数字化实验技术的意义 数字实验技术在初中物理教学中的应用，为初中物理实验提供了一个安全、环保的实验环境。传统的实验中存在着一定的危险，如电路实验存在着触电的危险。利用数字实验技术，学生可在虚拟环境下进行实验操作，既可避免安全隐患，又可减少实验原料消耗，符合可持续发展思想[1]。而且采用数字实验技术，还可以使初中物理教学更具互动性、趣味性。数字实验技术使学生能够在计算机上进行仿真实验，在任何时间、任何地点进行实验操作，并对实验结果进行观察，提高了学生的参与性和学习兴趣。

二、在初中物理教学与实验中应用数字化实验技术的策略 （一）利用数字化实验技术进行物理现象的模拟 数字实验技术作为一种新型的教学方式，凭借良好的教学效果，越来越多地应用于初中物理教学和实验中。利用数字实验技术，使学生能够在虚拟实验室内开展物理实验仿真，对各种物理现象进行观察、分析，从而提高学生的实验能力与科学素养[2]。比如在学习人教版初中物理八年级上册中的《光现象》时，老师可以用数字实验技术模拟物理现象，这样既能加深学生对光学知识的理解，又能激发学生的学习兴趣，使学习过程更生动、更具体。在传统的光学教学中，光的折射、反射等现象往往是通过书本、图片或简单的实物模型来理解，具有一定的局限性。而利用数字实验技术，教师可借助计算机软件对真实的光学实验场景进行仿真，使学生能够直观的观察到光在不同介质中的传播路径以及光的反射、折射等规律，加深对光学原理的认识。在教学过程中，教师可通过数字技术演示光在不同介质中的折射现象。通过改变入射角及介质折射率等参数，学生可直观地观察光线在不同介质中的传播特性。这样学生就能更清楚地理解折射率随介质的变化而变化，从而加深对折射定律的认识。同时利用数字化实验技术，使学生能更好地观察镜面反射光的现象。通过模拟镜面反射实验，使学生对入射角和反射角的关系有了直观的认识。在数字实验中，通过调节反射镜的形状、入射角度等参数，观察反射光方向的变化，从而加深对反射定律及反射规律的认识。

浅谈DIS实验在初中物理教学中的应用【摘要】DIS实验是一种在初中物理教学中常见的实验方法，通过测量物体的位移、速度和加速度等参数，帮助学生理解运动规律和力学原理。

本文从实验内容及意义、实验设计与步骤、实验效果及应用案例、实验优缺点和实验改进方向等方面展开讨论。

实验内容包括使用DIS仪器测量运动物体的位移和速度，通过数据分析来探究运动规律。

实验设计与步骤详细介绍了操作方法和注意事项，帮助学生顺利进行实验。

实验效果及应用案例展示了DIS实验在物理教学中的应用和推广价值。

本文也掼了DIS实验的优缺点和改进方向，为进一步提升实验教学质量提出建议。

通过本文的探讨，可以深入了解DIS实验在初中物理教学中的作用和意义。

【关键词】DIS实验、初中物理教学、应用、实验内容、意义、设计、步骤、效果、应用案例、优缺点、改进方向、结论。

1. 引言1.1 引言DIS实验是一种常见于物理教学中的实验方法，它通过展示实验现象、进行数据采集和分析，培养学生观察和实验设计的能力。

在初中物理教学中，DIS实验被广泛应用，有助于学生更好地理解物理学知识，培养科学思维和实验操作能力。

DIS实验是一种重要的教学手段，它能够将抽象的物理概念和理论联系起来，帮助学生从实验中获得直观的认识和体验。

通过DIS实验，学生可以亲身参与实验过程，观察实验现象，收集和分析数据，从而加深对物理学知识的理解。

DIS实验注重培养学生实验设计和操作的能力，提高他们解决实际问题的能力和创新思维。

本文将从实验内容及意义、实验设计与步骤、实验效果及应用案例、实验优缺点和实验改进方向等方面来探讨DIS实验在初中物理教学中的应用。

希望通过对DIS实验的深入研究和探讨，能够更好地发挥其在初中物理教学中的作用，促进学生学习和发展。

2. 正文2.1 实验内容及意义DIS实验是一种基于动态干涉原理的实验，通过激光光源照射物体表面形成的散斑图样，进而观察光斑的变化，从而揭示物体表面的微小振动或变形信息。

线上教学背景下，利用 nobook虚拟实验提高初中物理实验教学的有效性摘要：随着“互联网+”时代的到来，信息技术迅速发展，实现“互联网+物理教学”的教育模式，为优化课堂教学效果意义重大。

物理作为一门实验学科，需要通过呈现生动形象的物理现象来培养学生科学素养，促进思维发展。

鉴于一些客观因素对真实实验的影响，可以将nobook虚拟实验引入到中学物理实验教学中来，让虚拟实验辅助、延续、弥补传统实验，相辅相成，提高整体物理实验教学的有效性。

关键词：nobook虚拟实验;初中物理；有效性；线上实验1.顺应时代发展，教学＋技术，虚拟实验得以走进课堂物理作为一门实验学科，要求从事实出发分析事物的本质。

当代学生接触各类新鲜事物，单纯“口耳相传”的传统教学方式已经不能够满足他们的需求，我们需要给学生呈现更加丰富多彩、生动形象的资源来激发他们的学习兴趣，用更加多样的教学手段激发他们的学习热情，从而培养他们的自主学习能力，培养当代物理核心素养。

但是必须不能逃避的问题是，部分实验对当时环境例如湿度、亮度等因素的要求较高，在有限的时间内，实物操作往往不易成功；而且，个别实验操作的不当就会导致器材的损耗，同时实验危险性也无法良好的规避。

种种问题必然会影响实验教学的有效性。

那么在教学中如何在兼顾经济安全的同时帮助学生完成实验的探索，以达到提高实验课堂的教学有效性呢？相比于其他的虚拟性软件，Nobook虚拟实验室涵盖了初中、高中主流教材中所涉及到的 242 种器材，能够实现上万种物理实验演示与操作，满足各种教学活动。

即降低了实验成本，也保证了实验的安全性。

同时，它还具备功能完备、操作便捷、交互性强等特点，支持多终端、多系统、多版本体验。

即nobook可以在 Web、PC、手机、平板各种设备和操作平台上进行数据传输和文件保存，用户通过操作可实现随时随地编辑、查看，这为物理课堂提供了良好的实验平台[2]。

1.虚拟辅助真实，通过“无负担试误”强化电路故障问题认知在人教版《九年级物理全一册》第15章至第19章有关电学知识的内容教学部分里，分组实验、演示实验以及想想做做的项目共计25个，电路故障问题是学生心中留疑最多的问题，其中不乏对“部分短路”的实验尝试和“完全短路”的安全提示。

基于VR的初中物理仿真实验案例设计与研究作者：郑珂李新晖来源：《中国教育技术装备》2020年第15期摘要以建构主义、具身认知和做中学理论为指导，构建基于VR的初中物理实验教学案例，以101实验室为平台搭建虚拟仿真实验系统，实现基于VR的初中物理实验教学。

关键词 VR;VR+教育;初中物理;虚拟仿真实验;仿真实验平台;核心素养;PBL教学模式;STEAM中图分类号：G633.7 文献标识码：B文章编号：1671-489X（2020）15-0111-041 引言物理是一门以实验为基础的自然科学，物理实验在课程中占据重要地位。

随着教育规模逐渐扩大，传统实验设备以及实验教学环境等相关设施的维护需要持续投入人力、物力和财力。

因此，以传统实验为主的教学模式存在的不足愈加明显。

随着信息化技术的发展，基于VR的虚拟仿真实验教学能够有效弥补传统实验教学的缺点，优化实验教学资源。

本文以建构主义、具身认知和做中学理论为指导，利用基于VR的101仿真实验平台作为技术支撑，从而构建初中物理实验教学案例，探索解决传统物理实验教学成本高、危险性高、实验时空受限等问题，提高学生的理论知识学习和实验操作技能。

2 VR+教育的理论基础VR系统具有第一人称体验、自然语义、具身化、自主性和沉浸感等特征，提供多个维度的沉浸、交互与认知，能够激发学习动机、增强学习体验、实现情境学习和促进学习迁移。

建构主义理论人的知识建构主要来源于个人的实际体验，进行教学则是让学习者利用环境提供的学习资源和学习工具，建立认识和理解的过程。

学习者在学习中不仅仅要对现成理论进行理解与记忆，还要将已有知识和新知识建立连接，深入理解新知识所明确指向的具体问题，判断和分析这些结论的合理性，形成自己的知识体系。

情境、会话、协商和意义建构既是建构主义的四个要素，也是虚拟教学充分体现出的具体内容。

具身认知理论人类的认知不是只有大脑来控制，而是具身的。

一方面，人类身体的感受是影响自身的认知过程的，人类的大脑在控制身体，这不是单向的系统，身体的感受反过来也会影响大脑的认知;另一方面，认知也需要环境，人们的身体与环境进行信息交流，此时身体的各个感官同样在发出信息并相互融合，这将导致人的认知过程发生改变。

四种新技术、新材料在中学物理教学中的应用1. 虚拟现实技术虚拟现实技术是一种可以创建虚拟场景和体验的计算机技术。

它可以提供非常接近真实的感官体验，称之为沉浸式体验。

在物理教学中，虚拟现实技术可以用于展示实验的过程和结果，帮助学生增强对物理实验的理解。

例如，学校可以使用虚拟现实技术创建一个太阳系模拟，让学生在其中漫游，了解每个星球的运行轨迹、大小、距离、气候等信息。

学生可以通过虚拟现实头戴式设备观看这一模拟，这样学生可以得到更加真实的感受，并加深他们对物理知识的了解。

虚拟现实技术还可用于制作一些物理实验过程的模拟，例如质点做直线运动、牛顿第二定律等等。

学生们通过观看这些模拟，可以更加直观地了解物理规律和实验内容。

2. 光电材料光电材料可以将某些种类的光转化为电能或电信号。

这种材料被广泛应用于太阳能电池、摄像头和夜视仪等领域。

在物理教学中，光电材料可以用来展示光与电的相互作用。

例如，学生可以通过制作太阳能电池的实验来了解光电材料的应用。

这项实验可以用来教授光和电的基本知识，比如光电效应和半导体材料。

在学校的夜校晚自习中，老师可以使用夜视仪或摄像头等设备让学生领略黑暗中看到的东西，以及如何通过光电材料制作出一些实用的设备。

3. 3D打印技术3D打印是一种将数字设计转化为物理实体的技术。

它通过逐层叠加材料的方式，制造出一些三维模型。

在物理学的教学中，使用3D打印可以让学生更真切地感受到物体的形状和结构。

例如，学生可以使用3D打印技术，将新构思的物理概念进行实验模拟，形成一些真实的三维模型。

通过观察、比较、分析等方式，可以大大提高学生的学习和实践能力。

4. 激光技术激光技术是一种特殊的光学技术，它可以把光束产生的非常高强度和单一波长精度的光束。

在物理教学中，激光技术可以用于展示光的特性和性质。

例如，学生可以使用激光场景制作一些物理实验，并通过电脑处理产生三维动画，让学生更加理解想象，并体会光的波动性、干涉现象、衍射现象等。

教学篇•教学创新物理在我们的实际生活中有着广泛的用处，与学生的生活息息相关。

把探究式教学模式引入物理教学才能有效地调动起学生的学习兴趣，使得学生爱上物理。

一、按照教学内容创设问题情境学生学习知识的过程就是思维发展的过程，学生在探究知识的过程中，教师不要着急告诉学生答案，而是应教导学生用自己的学习方式对知识进行有效探究，进而有所发现。

在学生探究的过程中，教师可以按照学生探究的内容创设问题情境，根据问题指导学生完成从易到难的学习过程。

教师在给学生创设问题情境时，要把教学的重难点作为问题提问学生，与此同时还要考虑学生的学习能力和接受能力。

教师的提问要能调动起学生的学习兴趣，又能让学生通过思考解决问题。

教师要不断地关注学生的探究动态，跟学生及时地进行沟通，在互动交流的过程中使得学生的学习效率有所上升，使其在自主探究的学习过程中找到学习的乐趣，体验到物理的奇妙。

二、有效引导，促进学生完成探究过程探究式的学习方式就是要发挥学生的主体地位，让学生在学习中发现问题，并解决问题，且要做到理论和实践相结合，促进学生物理技能的发展，逐渐建立起成体系的物理知识，提升物理知识的运用能力。

比如：我们可以拿一道物理例题来让学生进行探究。

磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量。

磁场的基本性质是对电流有安倍力的作用，那么有关磁感应强度的大小，以下说法正确的是：（1）一个通电导体，在磁场的某处受到的力越大，此处的磁感应强度越大；（2）某段通电导线在磁场某处受到的力等于零，那么，此处的磁感应强度就是零；（3）匀强磁场中某处的磁感应强度的大小等于此处单位面积穿过的磁感线的条数；（4）磁感线越密集，磁感应强度越大，磁感线越稀疏，磁感应强度越小。

对于这个问题可以通过实验的办法来做探究，教师应让学生挑选合适的实验器材，亲自动手来操作实验。

在学生自主探究的过程中调动了学生学习的积极性，提升了教学的效率，这样远胜于教师直接告诉学生结果。

三、给学生提供足够的探究时间探究式的教学就是让学生主动地去探究学习，进而达到理解知识的目的。

2011-12理论研究摘要：在新课改的背景下，探讨了中学探究式教学的含义以及实施的意义，并结合教学实践，构建了适合在中学物理教学实践中开展探究式教学的有效策略。

关键词：中学物理；探究式教学；策略浅析探究式教学在中学物理教学实践中的应用文/刘磊一、中学物理探究式教学的内涵中学物理探究式教学是指以培养学生的创新思维能力以及实践能力为主要目的，以学生积极参与为重要前提，通过发现问题、提出问题、分析问题、解决问题等环节的实现，最终使学生获得物理理论知识，提高学生的物理实践能力。

中学物理探究式教学的本质特征为，教师并不能把构成教学目标的有关物理课程内容和认知策略直接告诉学生，而是通过创设有效的问题情境，让学生通过个体思考、小组间的讨论以及师生间的探索与研究，从而形成认知策略、达成物理课程目标的教学方式，将探究渗透于学生的物理课程学习与各种物理实践活动之中。

同时，在探究的过程中强调教师与学生之间建立良好的合作关系。

最终，通过开展探究式教学培养学生的物理思维，提高其探究能力。

二、中学物理教学实践中开展探究式教学的意义我国自2001年逐步开始实施新一轮的基础教育课程改革，明确提出改变教学方式单一的局面，要在教学中实施探究式教育。

而《全日制义务教育物理课程标准》也要求，在教学中教师要注重培养学生科学探究的能力，可见探究式教学对于物理教学改革而言具有重要意义。

那么，在中学物理教学中实施探究式教学的意义何在呢？笔者认为探究式教学的实施有利于激发学生的学习兴趣，有利于学生理解与应用物理学知识以及能够培养学生的探究钻研能力。

1.有利于激发学生的学习兴趣兴趣是最好的老师。

因此对于中学物理教学而言，怎样激发学生的兴趣是进行有效教学的关键。

探究式教学的实施很好地解决了这一难题。

与其他学科相比，物理知识往往与社会生活联系较为紧密，探究式教学的实施往往通过借助于生活中的物理现象设置问题情境，而对于学生而言，那些身边存在的物理现象通过问题情境的方式出现，更能够调动学生参与物理学习的主动性和积极性，激发其学习兴趣。

利用NB虚拟实验助推物理实验教学作者：马琦来源：《吉林省教育学院学报》 2018年第8期摘要：实验教学是物理教学的重要组成部分，将NOBOOK虚拟实验（简称NB虚拟实验）教学纳入到中学物理实验教学系统中，与传统实验教学相互作用，将会对整体物理实验教学体系的运行和结果产生新的影响。

关键词：NB虚拟实验教学；传统实验教学；物理实验教学系统doi:10.16083/ki.1671-1580.2018.08.002中图分类号：G633.7文献标识码：A文章编号：1671—1580（2018）08—0005—04一、NB虚拟实验在物理实验教学中的功能与作用（一）理想性所谓理想性是指排除外界环境的任何干扰因素和限定条件将事物及其状态纯净化和自由化。

理想化在现实世界中很难实现，但在科学上可以用理想化的方法来解决问题。

在物理实验教学中，用NB虚拟实验对“理想实验”进行形象化处理和对“经典实验”进行理想化处理，为物理实验教学带来了很多好处。

理想实验是在不使用任何器材、设备的情况下，在思维中进行的实验，是把客观的实验条件和研究对象加以纯化，塑造出来的理想化过程的“实验”，是物理学理论研究的一种科学思维方法。

理想实验的本质是逻辑推理，对物理学的发展、新理论的建立、对已有理论的补充和完善都起到了积极的推动作用。

作为中学物理实验教学体系中的重要组成部分，应用理想实验课使学生了解和学习理想实验法，帮助学生建立“理想模型”，体会研究过程并理解物理概念、定理和定律。

NB虚拟实验由于能够突破客观因素所带来的限制、支持任意实验场景的搭建和物理模型的建立而改变了物理实验教学的现状。

NB虚拟实验展现了教材中理想实验的逻辑过程，化静为动、变抽象为具体，使看不见摸不到的实验现象可视化、数据化，在理想实验所谓“操作”的思维过程中，学生可以自由调节空气阻力、重力加速度等实验环境，身临其境感悟物理概念、定理和定律的形成过程，尝试和检验探索物理问题的各种思维方法和实验手段、带着看到和听到的实验信息进入到物理知识的学习中去。