“虚实”融合初中物理实验教学模式的探究与实践

　　郑明祥

　　（广东省茂名市博雅中学，茂名525000）

　　摘要：在信息化融入各个领域的今天，大数据、云计算、人工智能、虚拟现实等新技术已经进入课堂。5G 时代的到来，加速物联网的发展应用，“互联网+”模式的应用更加广泛。文章针对物理学科的特点，在信息技术的帮助下，引入3D 仿真实验与实物实验融合的做法，搭建“互联网＋”虚拟实验平台，开创线上线下相结合的实验教学模式，达到“虚实融合、学懂弄通”的效果。

　　关键词：“虚实”融合；初中物理；实验教学；教学模式

　　一、社会背景

　　教育部印发的《教育信息化2.0 行动计划》提到，通过实施教育信息化2.0 行动计划，到2022 年基本实现“三全两高一大”的发展目标，推动从教育专用资源向教育大资源转变、从提升师生信息技术应用能力向全面提升其信息素养转变、从融合应用向创新发展转变，努力构建“互联网＋”条件下的人才培养新模式、发展基于互联网的教育服务新模式、探索信息时代教育治理新模式。目前，很多省市都出台初中物理实验操作考试，这非常考验学生在实际操作中发现问题和解决问题的能力。但就目前的情况来看，绝大多数初中物理实验的开展都局限于学校，限制了学生进行物理实验的时间和空间。在5G 信息时代来临之际，如何利用3D 仿真技术融合初中物理实验，搭建“互联网＋”虚拟实验平台，激发学生的学习兴趣，开创线上线下相结合的实验教学模式，达到“虚实融合、学懂弄通”的效果，是我们目前要解决的课题。

　　二、初中物理教学的痛点

　　目前，就笔者所在的地区而言，物理实验的效果不容乐观，主要表现为以下几点：

　　（一） 实验少成为削弱学生学习物理兴趣的主因

　　物理是建立在实验基础上的一门学科，对刚学物理的学生来说，他们有着浓厚的兴趣。受应试教育的影响，教学过于功利，传统的物理课堂教学方式以传授为主，通过死记硬背的方法学习物理。这种缺少物理实验的传授方式让学生逐步失去了对物理的兴趣，产生厌学情绪，把学习物理看作考试的任务。

　　（二） 实验难成为制约学生提高物理成绩的瓶颈

　　物理平均成绩低是全国各地考生的通病，初中物理少做实验成为大部分地区不争的事实，有些学校就算做实验，也是教师挤一点时间到实验室做验证实验，这对很多学生来说已是很难得的机会了。不能充分做探究实验，久而久之，学生就失去了物理探究的兴趣和能力，从而制约着学生创新思维的发展。

　　（三） 实验材料价格高成了物理实验教学发展的障碍

　　物理实验是学好物理的最好方法，这是所有物理教师的共识。但一做实验就要物理教师提前准备，有器材的损耗，特别是做探究实验，由于初中学生的好奇，会做一些超出仪器承受范围的实验，损坏器材。很多学校，特别是农村学校，为了节省成本，干脆就不做实验。

　　三、虚实融合初中物理实验教学模式的探究与实践

　　本文的“虚”是基于“互联网＋”的信息技术，包括3D 仿真实验技术，大数据、云计算、云课堂资源学习平台等；“实”指的结合生活实际、演示实验和分组物理实验等。虚实融合初中物理实验教学就是利用虚拟的仿真技术和实际的物理实验互相融合，建立新的物理教学模式，增强初中物理教学的效果。

　　（一） 以3D 动画激发学生的兴趣，自主动手培养探究精神

　　“兴趣是最好的老师。”如何激发学生学习物理的兴趣，是学好物理关键。初中阶段的学生还是以感性认识为主，3D 动画情境逼真、画质优美、形象生动，是初中生喜欢的音像作品。所以我们在教学中增加虚拟的动画视频，强化视觉效果。3D 动画的教学，实现微观的物理现象可视化，把物理原理放大化处理，把原来枯燥、抽象的物理现象和原理变得生动有趣，增强了物理教学的效果。在课堂教学中，我们先利用这些动画的优势来激发学生的学习兴趣，引导学生思考，启发学生思维；然后，让学生根据虚拟实验的情况动手做实物实验，做到理论与实践相结合、虚拟与现实相结合，教师引导与学生探究相结合，增进学生对知识的理解和能力的锻炼，增强教学效果。

　　（二） 以虚拟仿真实验满足学生的好奇心，虚实融合培养创新思维

　　爱因斯坦说过：“好奇心是科学工作者产生无穷的毅力和耐心的源泉。”学习也是如此，没有好奇心，学习就没有了钻研的动力。物理是建立在实验基础上的学科，实验是学好物理的基础。学生本来对新事物充满好奇心，对物理实验充满期待，但考虑到安全和成本，学校的普通实验室难以满足学生对创新实验的好奇心。为了满足学生的好奇心，我校建设了一个3D 仿真实验室，所有的实验都可以完成，虚实融合进一步加强物理实验的教学效果。首先，让学生用3D 虚拟实验进行各种实验的探究特别是危险性的实验探究，以满足学生对实验的各种欲望。然后，根据3D 实验探究出来的结论，通过真实的实验加以验证。如此一来，可以减少实验器材的损耗，还增加学生的实验次数，学生还可以探究自己想探究的问题，尝试对不同情景产生不同结果的试验，满足学生各种奇特的想法，加深了学生对实验原理的理解，锻炼学生探究规律、发现规律、总结规律的能力，培养学生的创新思维。

　　（三） 以“互联网＋”虚拟3D 仿真实验室为平台，资源共享实现时时可学

　　实验是学习物理最好的方法、是自主探究掌握知识的最佳途径。随着信息化时代的到来，我们的学习方式也发生了改变，互联网+学习已经成为很多人学习新知识的一种有效途径。移动互联网的实现，特别是5G 时代的到来，使“互联网+”应用更加广泛，大流量的实时交互已经无障碍地实现。我们通过“产学研”合作，与科技公司合作，共同开发与建设“互联网＋”3D 仿真虚拟实验平台，利用网页版的操作软件，为学生提供初中物理的全部3D 仿真器材，让学生在家就可以利用电脑或手机进行虚拟实验，使学生随时随地都可以做“实验”，做到物理实验自主化、个性化。同时，利用云资源平台建立学生大数据，记录学生做实验的轨迹，精准掌握学情，实现教师远程的精准辅导和批改学生实验，做到因材施教。

　　四、结语

　　在信息技术高度发达的今天，教育教学模式也随之改变，学生的学习时间更加自由、学习空间更加广阔、学习效果更加明显。虚实融合初中物理实验教学模式，解决了目前学生学习物理面临的各种困难，就我校虚实融合初中物理实验的实践情况来看，解决了物理实验少、实验难、实验花费贵等问题，大大激发了学生学习物理的兴趣，培养了学生发现问题、解决问题的能力，开拓了学生的创新思维，锻炼了学生的实践能力，达到了虚实融合、学懂弄通的效果。