高中物理虚拟仿真实验教学的必要性探究
提升高中物理课堂教学实效的策略探究
提升高中物理课堂教学实效的策略探究摘要：本文阐述了提高高中物理课堂教学实效的有效策略。
首需要转变教学模式,推广启发式、讨论式教学法,调动学生学习的主动性。
增加实验课程的比例,通过亲身操作让学生深入理解物理概念。
要注重培养学生的物理思维,训练他们的质疑、建模和分析能力。
最后,运用现代化手段改进教学方法,并更新教学理念,营造互动环节,形成师生共同体。
这些策略的综合运用,将有效提高高中物理教学的实效。
关键词：高中物理;教学实效;教学模式;实验课程;物理思维一、转变教学模式,提高教学效率传统的知识灌输式教学过分强调老师主导地位,学生处于被动接受知识的位置。
这种教学模式缺乏交互性,不利于激发学生的学习兴趣和主体作用。
启发式教学法可以有效改变这一现状,它强调在老师的指导下,让学生主动参与到学习中来,通过讨论、思考、实践等方式自己构建知识框架。
在高中物理教学中推广启发式教学法,具体可以组织学生围绕一个物理现象或定律进行小组讨论。
在讨论中,老师起指导的作用,通过设问引导学生分析问题、提出假说、进行验证,最终学生可以在这个探究过程中理解物理定律的内在含义。
这种教学方法可以培养学生的科学精神和创新意识。
传统教学中,教与学之间存在明显界限,师生关系较为僵硬。
而物理学科的很多部分都涉及概念的理解与运用,需要老师与学生之间形成良好的思想交流。
因此,在物理教学中增加互动环节至关重要。
具体来说,老师可以在讲课中设置讨论或回答问题的环节,组织学生分析一些典型例题或应用情景中的物理问题。
也可以通过现场投票、展示实验结果等方式来加强师生交流。
此外,还要鼓励学生在学习中提出自己的见解,并给予耐心解答。
通过持续的互动交流,可以让学生主动投入到学习中,与老师形成团队关系,这将大大提高教学效率。
物理学科的很多概念较为抽象,仅仅通过静态的讲解,学生难以形成直观认知。
而建立虚拟仿真平台,可以让复杂的物理场景可视化,帮助学生理解抽象概念。
在学习运动学中,可以建立一个多物体的运动仿真系统。
模拟仿真软件Proteus在物理教学应用
虚拟实验室Proteus在物理教学中的应用殷建彬关键字：模拟仿真Proteus摘要：简要介绍Proteus软件，演示Proteus自带的和中学教学有关的几个例子。
中学物理教材里有许多课堂演示试验，实际做实验时要耗费大量的实验材料，并且有的学校还不具备做物理实验的条件。
实际上，目前有好多电脑软件能够模拟实验了。
Proteus是新的电路设计、分析软件，它是由英国Labcenter公司（官方网站：/）出品。
最近，笔者把它用到物理实验教学中，引起了学生的极大兴趣，收到了意想不到的效果。
下面把使用体会向大家介绍一下。
Proteus的下载和安装首先从网站下载Proteus的DEMO版软件，最新的版本是6.8。
DEMO软件只是没有存盘的功能，其它功能没有限制。
下载时需要你填写一下所需要的组件，我们不妨都下载下来。
下载后安装，一路NEXT即可安装成功。
安装后，鼠标点击“开始”，再点击“程序”，找到“Proteus 6 Demonstration”程序，出现如图1所示的情形。
序。
我们需要的是ISIS，点击它，打开如图2所示的界面。
我们首先体验一下它的模拟仿真的妙处。
电容充放电试验在图2的界面，点击菜单“File”下的“Load Design”，在出现的对话框找到Proteus的安装目录下的C:\Program Files\Labcenter Electronics\Proteus 6 Professional\SAMPLES\Animated Circuits文件夹，Caps01、Caps02、Caps03是几个电容充放电的例子，我们首先打开Caps01，在如2界面的中央出现图3所示的电路，点击左下角的模拟调试按钮，电容就开始充电了，你会看到从电源的正极接到电容正极的导线变成了红线，还带有红色的箭头，地线则变成了蓝色，有蓝色的箭头；随着时间的延长，电容正极的红色“＋”号越来越多，电容负极的蓝色“－”号也越来越来越多；在充电的时候，灯泡还在发光，当充满后，灯泡就不在发光了，效果图如图3所示。
好学习、求向上NOBOOK虚拟实验：让实验课更简单
好学习、求向上NOBOOK虚拟实验：让实验课更简单在生物、化学或物理课堂教学中，往往有需要实验操作的部分。
传统实验由于场地限制，或者在实验过于危险、复杂的情况下，不易操作，很难开展教学。
而由NOBOOK虚拟实验室研发的NB虚拟实验室产品，是一款仿真实验软件。
这款软件可以帮助大家实现实验的全部操作，通过虚拟仿真、3D效果、自由交互等方式，呈现出初高中阶段近200个经典实验。
接下来我们就以化学虚拟实验室为例，来了解一下NOBOOK实验室的强大功能吧！使用平台软件支持Windows系统，也可在线使用。
软件特色1.模拟初高中教材中的经典实验，增强教学效果；2.DIY自由组合器材可演示实验室无法完成的实验；3.增加课堂趣味性，丰富教学形式；4.培养学生知识迁移能力，为实际应用打基础。
页面介绍进入NOBOOK的官网（/ ）后看到如下页面，可以选择需要的学科进行软件下载，也可以在线使用；图1 NOBOOK首页图2 选择下载以化学实验室为例，进入在线使用后会看到如下页面，左侧从上往下分别为【新建课件】、【我的课件】、【最近课件】和【课程资源】，供教师创建和保存教学课件使用。
NOBOOK也提供了多种常用实验课件模板，可以快速方便新建课件；图3 化学实验室主页当我们新建了一个课件，就会进入到实验室舞台。
在这里使用者可以取用右侧的器材，进行试验设备的组装，完成多种实验。
从上到下依次为仪器或药品搜索栏、仪器库、药品库。
顾名思义，搜索栏用于搜索实验所需的仪器和药品；仪器库中存放着初高中化学实验所需的仪器，比如试管、天枰等；药品中存放着初高中化学实验所需的药品，比如镁条、高锰酸钾等。
图4 实验室舞台除了提供实验的虚拟操作，NOBOOK也围绕初高中常用实验提供了实验演示视频，在左上角可以进行切换进入如图6页面；图5 页面切换图6 演示实验页面在视频演示中，除了实验的基本步骤会进行展示之外，还会具体的解释每个反应发生的原理；图 7 《铁的吸氧腐蚀》演示截图当然，NOBOOK虚拟实验室不仅仅局限于构造一个实验器材组装的过程，真实再现的操作步骤也是它值得夸赞之处。
中学实验虚拟化的优缺点
中学实验虚拟化的优缺点叶川洋【摘要】中学生物理实验虚拟化是计算机虚拟现实技术与实验教学的知识产物,在实验中所有的实验器材、实验步骤以及实验环境均在计算机仿真系统中完成,真正颠覆了传统的手动实验。
物理实验虚拟化将原有的教学状态予以淘汰,学生在教师的引导下能够完成更多实验室中存在危险性的或者是不能完成的实验,能够完成更加具有深度的探究活动,真正实现了学生全面参与。
但是虚拟化实验真的百益而无一害吗?如何规避虚拟化带来的教学弊端,是当下教学者所需要思考的问题。
【期刊名称】《新作文：教研》【年(卷),期】2019(000)001【总页数】1页(P57-57)【关键词】中学物理;物理实验;虚拟化;网络化【作者】叶川洋【作者单位】[1]重庆求精中学校,重庆404100;【正文语种】中文【中图分类】G6120 引言当下是一个科技发展迅速的时代，计算机令生产与生活发生了重大变化，其在教育领域中的代表是推动了教学变革。
在物理教学中，建立虚拟化实验室，是推进物理教学改革的重要环节。
虚拟化实验的引入，有利有弊。
利在丰富实验内容，激发学生的学习兴趣，令学生爱上实验研究;而弊在令学生养成了思维惰性，未能亲自探索实验奥秘，参与到实验过程以及成果输出。
论文将在此详细分析，在科技时代，物理虚拟化的应用为中学物理实现带来的改变以及针对上述改变，学生以及教师应该如何应对。
1 中学物理实验虚拟化应用优势1.1 激发学生实验兴趣，让学生爱上实验探究中学物理实验是一项探究活动，调动学生的智力、兴趣爱好，尤其是调动学生的学习兴趣，令学生产生学习动力。
中学物理实验具有鲜明的实验现象，受限于传统的物理实验条件以及实验器材不足的制约，部分实验无法完成，即便是令学生来动手实验，但是因为安全隐患以及时间限制，部分实验也只能按照既定的实验步骤完成，无法发挥实验的真实作用。
虚拟实验室具有强烈的现代化气息，计算机与网络都是高中生所熟悉且喜欢的方式，这样更能吸引学生的眼球，将学生的注意力集中起来，能够同时带动学生的视觉与听觉等多种感官来参与到实验中来，这使得学生参与实验的兴趣更浓、积极性更高，从而让学生能够全程参与到实验过程中来。
现代教育技术在高中物理教学中的具体应用
现代教育技术在高中物理教学中的具体应用摘要：现代科学技术的进步，使越来越多的现代教育技术手段进入到课堂中，为教育创新提供技术上的支持。
对于高中物理学科而言，传统的教学模式，过于重视教材知识点的讲解，缺少教学创新设计，造成知识的传授效果达不到预期。
基于此，以现代教育技术为研究对象，针对全新技术手段展示出的价值和作用，积极探索教学实践的策略和方法，以期发挥全新技术手段的效用，推动高中物理教学全面革新。
关键词：现代教育技术；高中物理；教学创新引言物理学科是对生命自然界知识的一种规律性总结，学科有着较强的逻辑严谨性，学生面对抽象性的知识内容，容易表现出理解不深入，记忆较为困难的现实情况。
而传统的知识讲授式教学方式，使知识点的呈现方式较为单一，不能帮助学生更好的吸收和理解物理知识，教育活动开展的效果达不到预期。
对此，具体分析现代教育技术的优势和应用价值，针对如何创新高中物理教学活动展开具体的探索。
一、现代教育技术在高中物理教学中应用的价值计算机信息技术快速发展下，服务于教育领域的远程技术、多媒体技术、智能技术、虚拟现实技术等现代教育技术的出现，为高中物理教学全面革新提供技术上的支持，也促进高中物理教学活动生活化、智能化、虚拟化等实施。
首先，促进知识形象化立体化的展示。
高中物理作为一门逻辑性较强的学科，有着知识点繁杂、理解难度大的特征，复杂的知识结构，增加学生物理学习的难度。
而利用现代教育技术，可将传统结构化的知识内容，更为生动形象地展示出来，不但方便学生的理解和记忆，还能引发学生深入的思考，促进学科思维的强化。
例如概念性的内容，对学生而言存在着记忆的难度。
教师可利用多媒体技术播放影片和短视频，使知识更具象化，帮助学生快速的理解和记忆。
其次，利用模拟技术帮助学生参与物理实验活动。
在传统物理教学模式中，很多实验活动只能在实验室中开展，并以教师实验步骤的演示为主，学生真正参与到实验操作的机会过少，只能通过背诵实验流程和结论完成学习任务。
虚拟仿真实验教学对学生学习效果的影响研究--基于35项实验和准实验研究的元分析
虚拟仿真实验教学对学生学习效果的影响研究* ——基于35项实验和准实验研究的元分析田元周晓蕾宁国勤[通讯作者]姚璜陈迪（华中师范大学教育信息技术学院，湖北武汉430079）摘要：基于2010～2020年间国内外期刊上发表的35篇相关实验与准实验研究所得数据，文章采用元分析方法探讨了虚拟仿真实验教学对学生学习效果的影响，结果显示：此教学方式有助于提升整体的学习效果；对医学、物理、数学和科学学科具有显著的正向影响；相较于中小学学习，其更能促进大学生的学习效果；学生对于陈述性知识的掌握程度大于程序性知识；无相关基础知识的学生在学习时效果更好；4～7周的学习时长效果最好。
基于以上结果，文章从虚拟仿真实验教学建设、学科常态化普及和形式多样化探索、学生发展规律适配、系统化评价等方面提出建议，以期为未来开展虚拟仿真实验教学提供参考，并推动虚拟仿真教学环境的建设与发展。
关键词：虚拟仿真实验教学；学习效果；元分析【中图分类号】G40-057 【文献标识码】A 【论文编号】1009—8097（2021）08—0042—08 【DOI】10.3969/j.issn.1009-8097.2021.08.0052019年，教育部发布《教育部关于一流本科课程建设的实施意见》，明确提出要在三年内完成1500门左右国家虚拟仿真实验教学一流课程的认定工作[1]。
国家对于虚拟仿真实验教学环境构建的重视与支持，推动了我国虚拟仿真实验环境的建设与蓬勃发展，但对于此教学方式对学生学习效果的影响还没有形成统一定论，目前呈现两种趋势：①认为此教学方式对学生学习效果具有显著促进作用。
例如，Moazami等[2]对35名牙科医生分别采用传统教学和虚拟仿真实验教学，得出后者比前者更有效的结论；Chao等[3]采用虚拟仿真实验教学的方式带领高中学生认识气体规律，发现使用此教学方式的学生对于某些概念的理解优于传统的学生；②认为此教学方式对学生的学习效果不具有显著促进作用。
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
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。
高中物理实验的实验意义和价值
实验与理论教学相结合
高中物理实验将与理论教学更加紧 密地结合，通过实验验证理论、探 究未知领域，激发学生的学习兴趣 和求知欲。
实验评价多元化
未来高中物理实验的评价方式将更 加多元化，注重过程性评价和结果 性评价相结合，全面评价学生的实 验能力和综合素质。
促进科技创新
物理实验是科技创新的基础，通过研究物理现象和规律，可以推动新 技术、新产品的开发和应用。
培养公民科学素质，推动社会进步
提升科学认知
01
物理实验可以帮助学生建立科学的世界观和方法论，提升公民
的科学认知水平和素养。
培养实践能力
02
物理实验注重实践操作和数据分析，可以培养学生的实践能力
和创新精神。
牛顿第二定律验证实验
验证牛顿第二定律
通过测量物体在不同力作用下的加速度，验证了牛顿第二 定律的正确性，即物体的加速度与作用力成正比，与物体 质量成反比。
探究力与运动的关系
该实验进一步探究了力与物体运动状态之间的关系，加深 了学生对牛顿运动定律的理解。
培养实验设计与分析能力
学生在进行实验设计时，需要考虑如何控制变量、减小误 差等因素，从而培养其实验设计与分析能力。
物理实验是科学技术发展的重 要推动力，许多重大科技成就 都源于对物理实验的指导
01
提供理论支持
02
实践指导
高中物理实验所验证的物理理论和定律，为工程技术提供了必要的理 论支持，有助于解决工程实际问题。
物理实验不仅提供了理论支持，还能为工程技术提供实践指导。通过 实验，学生可以了解物理现象在实际应用中的表现，为未来的工程实 践打下基础。
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【摘要】高中物理是普通高中学习的一门基础课程，与九义务教育物理或科学课程相衔接，旨在进一步提高学生的科学素养。
高中物理教学中物理实验是一个重要的内容，也是物理教学的重要方法和手段。
【关键词】高中；物理；实验；探究
目前对于物理演示实验的研究主要集中于在新课改的理念下，怎样才能更好的结合演示实验与学生在课堂上的主体地位，从而创建高效课堂；对于仿真物理实验的研究大多也停留在仿真物理实验的深入应用和设计方面，对于仿真物理实验在实验教学中应用优缺点的讨论。
对于仿真物理实验的课堂应用效果研究较少。
本文的主要内容在于研究物理课堂中的传统演示实验与基于flash的物理仿真演示实验的优缺点的讨论，哪种实验更有利于教学设计。
一、关键概念解释
探究即“深入探讨，反复研究”，笔者认为探究是人们发现问题、搜集数据、形成解释、解决问题从而实现从未知到已知的一个知识建构的过程。
实验是学生进行科学探究的重要途径，是物理课程目标和内容的必要组成部分，学生学习和运用物理实验技能和科学探究方法。
虚拟仿真实验是指利用多媒体和仿真技术在计算机上对传统的真实实验中的各操作环节进行模拟，实验者可以像在真实的实验环境中一样完成各种实验项目，所取得的实验效果等价于甚至优于在真实环境中所取得的效果。
虚拟实验建立在一个虚拟的实验环境（平台仿真）之上，而注重的是实验操作的交互性和实验结果的仿真性。
二、高中物理实验教学概述
物理学是一门以实验为基础的自然科学，在高中物理课程各个模块中都安排了一些典型的科学探究或物理实验。
实验是科学探究的重要方式，大体上可以分为如下四种：
a.仪器使用类实验：如游标卡尺、弹簧秤的使用等；
b.测量类实验：如测定匀变速直线运动的加速度；
c.验证性实验：如动量守恒定律的验证等；
d.探究类实验：如探究平抛物体的运动，探究加速度与力、质量的关系等。
三、虚拟仿真实验的研究及应用现状
目前最权威的仿真实验教学系统是中国科技大学天文与应用物理系开发的大学物理仿真实验教学系统，该成果在国内一些高校得到广泛应用。
这套软件的特点在于采用面向对象技术建模，对仪器和器件实现模块化，用数值模型建立仪器原理、实验设计、操作的各种数学关系，用图像模型表现操作的真实感，并用事件驱动方式将它们编制出来，使得这种软件具有任意的操作性和真实的交互功能，实现可设计性和真实感。
与在高等学校中的发展和应用状况相比，物理仿真实验在普通高中阶段仍然没有很大的发展，很多高中物理仿真实验，只是具有演示功能，离真正的交互实验、学生自主设置实验参数还有很大的距离。
大多数只是在课堂上利用ppt来演示播放flash动画让学生观察，并没有让学生自己去操作。
因此很大部分的仿真实验还不是真正的仿真！缺少开发高中物理仿真实验的人才，也是物理仿真实验在高中鲜有应用的原因，一般情况下懂物理实验教学的人不懂软件开发，懂软件开发的人不懂物理实验教学。
四、高中物理仿真实验设计与实现的必要性与优越性
1.仿真实验引入高中物理实验教学的必要性
高中物理是普通高中科学学习领域的一门基础课程，与九年义务教育物理或科学课程相衔接，旨在进一步提高学生的科学素养。
高中物理课程有助于学生继续学习基本的物理知识与技能；体验科学探究过程，了解科学研究方法；增强创新意识和实践能力，发展探索自然、理解自然的兴趣与热情；认识物理学对科技进步以及文化、经济和社会发展的影响；为终身发展，形成科学世界观和科学价值观打下基础。
2.仿真实验在高中物理实验教学中的优越性
仿真实验在高中教学中应用，它不仅可以逼真地模拟实际的物理环境，也可以模拟实际的仪器，大量的真实实验都可以用仿真实验来模拟和再现。
而且，仿真实验有着真实实验无法取代的优越性，这具体体现在：
（1）仿真实验具有可扩展性。
（2）通过计算机仿真模拟一些重要的、在现实实验环境下难以完成的物理实验，则可弥补常规实验仪器的不足，提高物理实验的演示效果。
（3）仿真实验在计算机虚拟的环境下，可以完成现实条件下不可能完成的实验。
（4）对于真实实验无法完成的抽象的物理现象和实验室无法完成的真实物理图景，仿真实验都可以完成。
（5）仿真实验可以突破客观条件限制，是一种较好的“理想实验”法。
五、虚拟仿真实验的优势和不足
flash因其采用矢量图，具有交互性，所以虚拟仿真实验的图形界面可以做的非常逼真，操作也可以做到非常简单，比 matlab 等软件在界面处理上要好很多，有利于我们让学生更直观的了解一些危险性实验。
由于 flash 主要用于简单动画制作、动态文字制作、广告设计等领域，其本身不擅长科学计算，有时计算明显具有误差，并且在多层循环时，响应速度已经相当乏力，如果再在多层循环中进行大量运算，忽略仿真效果，忽略响应时间的问题，动画能也几乎不能正常运行了。
flash 仿真实验仿真程度仍然不够高，数据和实验结果太过理想，过于符合所研究的规律，并且在一些仪器故障的分析处理等方面与真实实验差距较大。
因此仿真实验不能完全取代真实实验。
这就要求我们教师要跟着时代的步伐，努力的扩充自己的知识，这样才能与新的条件下的新技术结合起来，提高我们的课堂教学水平。