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摘要：高中物理主要是以实验为主，尤其是对初高中生来说，物理这门学科相对比较陌生，针对抽象的物理概念和规律要通过实验的方式直观呈现在学生的面前，以此来促进学生对其的了解和掌握。为了培养学生的科学探究能力，提升高中物理教学质量，教师利用设计虚拟实验，通过虚拟实验的优化来规避传统实验教学中存在的问题，进一步强化学生对物理学科知识的掌握。基于此文章主要是围绕虚拟实验的设计优化展开全面的分析和论述，旨在有效提升高中物理教学质量。
关键词：设计;虚拟实验;高中物理;教学质量
中图分类号：G4 文献标识码：A
器材是实验教学的重要组成，但是就当前高中物理设备器材的现状进行分析，部分实验器材相对比较欠缺，这样就导致了高中物理实验教学存在一定的局限性。而虚拟实验是借助信息技术而产生的实验教学方式，可以通过模拟的方式解决器材稀缺的问题，实现实验内容的丰富，有助于学生实现科学素养和探究精神的培养，为学生之后的物理学习和个性化发展打下了坚实的基础。
一、虚拟仿真实验教学的优势
（一）激发学生物理学习的兴趣
学生自主学习的前提是兴趣。兴趣不仅能提高学生自身学习的效率，也可以提升教师的教学质量。高中阶段物理学科内容抽象，难度较大，这对于阅历少，思维浅显的高中生来说非常枯燥，长此以往产生恶循环。实验是提高学生物理学习兴趣最好的方式。结合信息技术的虚拟仿真实验更是能进一步增添学生的新鲜感和好奇心。每个学生都可以在平台上设计实验，根据猜想任意设定参数，动手操作虚拟实验，总结实验规律，为适应信息化社会打下基础。
（二）实现课堂教学形式多样化
虚拟的环境下进行实验学生可以试错而不造成损失，对现阶段课堂中部分实验的空缺是一种很好的补充方式。例如，习题课中，针对各种变化的题目进行仿真验证，帮助学生理解题意;采用翻转课堂的教学方式，让学生充分利用好虚拟仿真软件进行课前预习，发挥自主学习能力;鼓励学生发散思维，设计实验，自主探究相关物理问题，培养学生的创新意识等。仿真实验的引入，不仅可提高学生参与实验的主动性，也丰富了课堂教学的形式。
二、高中物理教学中虚拟实验的实践应用
（一）虚拟实验在测量型实验中的应用
在测量型实验教学的过程中，其操作流程和设备器材都比较简单，但是针对较为抽象的测量型实验还是要采用虚拟实验来完成。在虚拟实验实际应用的过程中，教师为主导，虚拟实验在实际应用的过程中能够有效帮助学生掌握测量的方法，进而得到最后的实验结果。
（二）虚拟实验在演示型实验中的应用
在演示型实验教学中，教师占据主导，学生负责对实验过程和结果进行观察。但是如果学生的数量过多，将有可能对学生的观察成效造成一定程度的影响，久而久之导致学生对实验的过程失去兴趣。基于此可以借助虚拟实验技术来进行操作，通过虚拟实验将过程直观全面地呈现在学生的面前，更便于学生理解和掌握。
例如：在进行“静力学的动态平衡问题”这一部分的教学时，教师可以从其中所涉及的弹力静摩擦力等力的动态变化出发，通过多媒体技术将力的变化过程展现出来.首先，教师可以利用flash这个软件来进行“斜面、挡板和球”的课件制作.接着，教师而言利用鼠标的移动来改变旋转挡板的角度，让学生从不同的角度出发，观察各个力大小和方向的变化.
（三）虚拟实验在探究型实验中的应用
在探究型实验中，学生一般会通过实验最后得出的结果来总结相关的规律。但是在实验实际操作的过程中会受到多种因素的影响，进而对实验结果的精准率造成一定的限制，因而针对探究型的实验可以利用虚拟实验技术来弥补外界因素对其的影响，进而帮助学生得到最精准的实验结果，同时也为高中物理教学质量的提升提供了有效的保障。
（四）虚拟实验在设计型实验中的应用
在生活和学习的过程中如果遇见问题可以借助工具来进行解决，同样也适用于物理实验中，借助实验平台来对物理的现象进行解释说明。
例如，在牛顿第一定律实验的过程中，学生难以理解力与运动之间的关系，尤其是对于中学生来说，为了有效地帮助学生理解牛顿第一定律，教师可以借助物体受到摩擦力的影响实验来帮助学生理解力与运动之间的关系。在一般的实验中学生难以有效地控制摩擦力，最后实验的结果变化较小，学生无法对实验的过程进行总结，寻找到之间的规律。基于此可以借助虚拟实验让学生真切感受到摩擦力，如让学生进行搓手实验，让学生真实感受到物体的运动和摩擦力之间的关系，进而理解牛顿第一定律。
（五）虛拟实验在操作型实验中的应用
高中物理电学实验教学是较为重要的部分，一般是由教师做主导，学生进行观察，甚至有部分学生不会参与到实验的过程中，这样会在一定程度上打击学生对物理学习的兴趣，为了让学生对操作型实验有所掌握和了解，可以借助虚拟实验让学生对整个实验操作过程有所了解。
例如：在进行“机械波”这部分的实验教学过程中，教师可以从“质点之间的运动关系”这一部分较为困难的知识点入手，通过绳波和水波的实验来帮助学生对运动情况进行理解.首先，教师可以利用多媒体技术的课件制作来展现质点在各自平衡位置的机械振动和质点间的相位关系，这样学生就能够更加直观的对质点进行观察，得出“质点并没有随波的传播而发生迁移”这一结论.通过这样变静态为动态的方法能够很好地对实验过程进行弥补，让学生对实验中一些较为抽象的内容进行动态理解，能够提高学生对物理知识的认知，帮助学生用最快的速度纠正一些错误的认知，从而得出正确的物理结论.
三、结束语
教育信息化的过程是从教育模式和学习方法入手的深入改革，有利于提升教学质量、适用于创新型人才的培养。在中学物理教学中，适时合理引入虚拟仿真实验可以有效增强学生的学习兴趣、提升学生的探究能力、解决客观环境对实验的制约。广大教师和教育工作者需要更新教学理念，结合目前发展完善的高校仿真教学形式和虚拟仿真软件，为综合培养高中生的核心素养添砖加瓦。
参考文献
[1]朱丽镕，羊波.仿真实验在高中物理实验教学中的应用[J].中国教育技术装备，2013（15）：129-131.
[2]王卫国，胡今鸿，刘宏.国外高校虚拟仿真实验教学现状与发展[J].实验室研究与探索，2015，34（5）：214-219.
[3]孙丹儿，韦斯林.探索仿真科学实验软件的专业化发展思路：以科罗拉多大学PhET项目为例[J].现代教育技术，2012，22（7）：114-117.
本文系山西省教育科学“十三五”规划课题“利用可视化教学提升高中物理课堂教学效率的研究”成果（课题编号GH-19606 批文号：晋教科规办函[2019]10号）。
关键词：设计;虚拟实验;高中物理;教学质量
中图分类号：G4 文献标识码：A
器材是实验教学的重要组成，但是就当前高中物理设备器材的现状进行分析，部分实验器材相对比较欠缺，这样就导致了高中物理实验教学存在一定的局限性。而虚拟实验是借助信息技术而产生的实验教学方式，可以通过模拟的方式解决器材稀缺的问题，实现实验内容的丰富，有助于学生实现科学素养和探究精神的培养，为学生之后的物理学习和个性化发展打下了坚实的基础。
一、虚拟仿真实验教学的优势
（一）激发学生物理学习的兴趣
学生自主学习的前提是兴趣。兴趣不仅能提高学生自身学习的效率，也可以提升教师的教学质量。高中阶段物理学科内容抽象，难度较大，这对于阅历少，思维浅显的高中生来说非常枯燥，长此以往产生恶循环。实验是提高学生物理学习兴趣最好的方式。结合信息技术的虚拟仿真实验更是能进一步增添学生的新鲜感和好奇心。每个学生都可以在平台上设计实验，根据猜想任意设定参数，动手操作虚拟实验，总结实验规律，为适应信息化社会打下基础。
（二）实现课堂教学形式多样化
虚拟的环境下进行实验学生可以试错而不造成损失，对现阶段课堂中部分实验的空缺是一种很好的补充方式。例如，习题课中，针对各种变化的题目进行仿真验证，帮助学生理解题意;采用翻转课堂的教学方式，让学生充分利用好虚拟仿真软件进行课前预习，发挥自主学习能力;鼓励学生发散思维，设计实验，自主探究相关物理问题，培养学生的创新意识等。仿真实验的引入，不仅可提高学生参与实验的主动性，也丰富了课堂教学的形式。
二、高中物理教学中虚拟实验的实践应用
（一）虚拟实验在测量型实验中的应用
在测量型实验教学的过程中，其操作流程和设备器材都比较简单，但是针对较为抽象的测量型实验还是要采用虚拟实验来完成。在虚拟实验实际应用的过程中，教师为主导，虚拟实验在实际应用的过程中能够有效帮助学生掌握测量的方法，进而得到最后的实验结果。
（二）虚拟实验在演示型实验中的应用
在演示型实验教学中，教师占据主导，学生负责对实验过程和结果进行观察。但是如果学生的数量过多，将有可能对学生的观察成效造成一定程度的影响，久而久之导致学生对实验的过程失去兴趣。基于此可以借助虚拟实验技术来进行操作，通过虚拟实验将过程直观全面地呈现在学生的面前，更便于学生理解和掌握。
例如：在进行“静力学的动态平衡问题”这一部分的教学时，教师可以从其中所涉及的弹力静摩擦力等力的动态变化出发，通过多媒体技术将力的变化过程展现出来.首先，教师可以利用flash这个软件来进行“斜面、挡板和球”的课件制作.接着，教师而言利用鼠标的移动来改变旋转挡板的角度，让学生从不同的角度出发，观察各个力大小和方向的变化.
（三）虚拟实验在探究型实验中的应用
在探究型实验中，学生一般会通过实验最后得出的结果来总结相关的规律。但是在实验实际操作的过程中会受到多种因素的影响，进而对实验结果的精准率造成一定的限制，因而针对探究型的实验可以利用虚拟实验技术来弥补外界因素对其的影响，进而帮助学生得到最精准的实验结果，同时也为高中物理教学质量的提升提供了有效的保障。
（四）虚拟实验在设计型实验中的应用
在生活和学习的过程中如果遇见问题可以借助工具来进行解决，同样也适用于物理实验中，借助实验平台来对物理的现象进行解释说明。
例如，在牛顿第一定律实验的过程中，学生难以理解力与运动之间的关系，尤其是对于中学生来说，为了有效地帮助学生理解牛顿第一定律，教师可以借助物体受到摩擦力的影响实验来帮助学生理解力与运动之间的关系。在一般的实验中学生难以有效地控制摩擦力，最后实验的结果变化较小，学生无法对实验的过程进行总结，寻找到之间的规律。基于此可以借助虚拟实验让学生真切感受到摩擦力，如让学生进行搓手实验，让学生真实感受到物体的运动和摩擦力之间的关系，进而理解牛顿第一定律。
（五）虛拟实验在操作型实验中的应用
高中物理电学实验教学是较为重要的部分，一般是由教师做主导，学生进行观察，甚至有部分学生不会参与到实验的过程中，这样会在一定程度上打击学生对物理学习的兴趣，为了让学生对操作型实验有所掌握和了解，可以借助虚拟实验让学生对整个实验操作过程有所了解。
例如：在进行“机械波”这部分的实验教学过程中，教师可以从“质点之间的运动关系”这一部分较为困难的知识点入手，通过绳波和水波的实验来帮助学生对运动情况进行理解.首先，教师可以利用多媒体技术的课件制作来展现质点在各自平衡位置的机械振动和质点间的相位关系，这样学生就能够更加直观的对质点进行观察，得出“质点并没有随波的传播而发生迁移”这一结论.通过这样变静态为动态的方法能够很好地对实验过程进行弥补，让学生对实验中一些较为抽象的内容进行动态理解，能够提高学生对物理知识的认知，帮助学生用最快的速度纠正一些错误的认知，从而得出正确的物理结论.
三、结束语
教育信息化的过程是从教育模式和学习方法入手的深入改革，有利于提升教学质量、适用于创新型人才的培养。在中学物理教学中，适时合理引入虚拟仿真实验可以有效增强学生的学习兴趣、提升学生的探究能力、解决客观环境对实验的制约。广大教师和教育工作者需要更新教学理念，结合目前发展完善的高校仿真教学形式和虚拟仿真软件，为综合培养高中生的核心素养添砖加瓦。
参考文献
[1]朱丽镕，羊波.仿真实验在高中物理实验教学中的应用[J].中国教育技术装备，2013（15）：129-131.
[2]王卫国，胡今鸿，刘宏.国外高校虚拟仿真实验教学现状与发展[J].实验室研究与探索，2015，34（5）：214-219.
[3]孙丹儿，韦斯林.探索仿真科学实验软件的专业化发展思路：以科罗拉多大学PhET项目为例[J].现代教育技术，2012，22（7）：114-117.
本文系山西省教育科学“十三五”规划课题“利用可视化教学提升高中物理课堂教学效率的研究”成果（课题编号GH-19606 批文号：晋教科规办函[2019]10号）。