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關鍵詞:虛擬仿真實驗 ; 初中物理; 教學應用
一、虛擬仿真實驗概述
目前,初中物理實驗教學中因?qū)嶒瀮x器價格昂貴、制作復雜、構(gòu)造精密所限,學生不能真實參與到理解實驗思想理念、練習調(diào)整實驗儀器、熟悉儀器性能構(gòu)造的實踐中去,而虛擬仿真實驗則可以代替實際實驗,提供全開放性、高綜合性的平臺和提供相關的實驗實時數(shù)據(jù)供學生計算分析。虛擬仿真實驗運用多媒體課件開發(fā)工具,通過計算機操作系統(tǒng)演示實驗過程中的圖形、圖像、文字、數(shù)據(jù)等,它具有快捷、易學、簡單、直觀等優(yōu)點,能使老師根據(jù)教學計劃制作實驗課件,模擬實驗情境,展現(xiàn)教學意圖,有效提升物理實驗課程的教學質(zhì)量并幫助教師探索新的教學方法和模式。虛擬仿真實驗改善傳統(tǒng)物理實驗教學的原因如下:其一是虛擬仿真實驗真實展現(xiàn)了物理實驗的環(huán)節(jié)和過程,構(gòu)建了活靈活現(xiàn)的實驗畫面;其二是虛擬仿真實驗以學生為教學主體,使學生主動積極的參與到物理實驗課程中,激發(fā)了其學習物理實驗的熱情和興趣,使其在實驗課程中發(fā)現(xiàn)理論知識的問題并及時糾正調(diào)整;其三是虛擬仿真實驗能創(chuàng)新性的整合學生的理論知識,使其知識模塊結(jié)構(gòu)化、系統(tǒng)化,“溫故而知新”,在知識的不斷學習和理解中,動態(tài)的掌握知識、理解知識、應用知識;其四是虛擬仿真實驗能在物理實驗課程中營造真實性、直觀性、開放性的實驗環(huán)境,使學生通過虛擬網(wǎng)絡下的探究性學習,培養(yǎng)學生自主設計實驗、模擬實驗、觀察實驗、歸納總結(jié)的學習能力,培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)實驗規(guī)律、探究實驗問題、優(yōu)化實驗意識的學習精神,全面提升學生的文化素質(zhì)和技能水平。與此同時,虛擬仿真實驗仍然存在著缺陷,其不可否認的提升了教學效率和避免了實驗誤差,但因為其模擬性、理想化的操作缺少了實際實驗的可操作性和真實感,不能真正鍛煉學生的動手操作能力。
二、虛擬仿真實驗的教學應用
1.利用虛擬仿真實驗探究電路短路問題
電路短路問題是初中物理教學中的重點難點問題,虛擬仿真實驗通過虛擬電學工具箱,增強了學生對于短路問題的理解和認識,保障解決變式問題和實際問題的能力。以下為實驗環(huán)節(jié)演示:
實驗環(huán)節(jié)1:觀察電源短路現(xiàn)象
第一步通過虛擬電學工具箱提供的電源、電表、開關、保險絲等組件,使用鼠標拖動組成一個短路電路;第二步將電源兩極直接與開關兩端相連并打開開關,(提問學生“將會出現(xiàn)什么現(xiàn)象?”)觀察現(xiàn)象;第三步連接電流表(提問學生“將會出現(xiàn)什么現(xiàn)象?”)觀察現(xiàn)象。通過實驗演示,第二步中會出現(xiàn)“干電池短路”的警告語,第三步則會出現(xiàn)電流表超出最大值的現(xiàn)象。這一環(huán)節(jié)的虛擬實驗使學生體驗電源短路并了解電源短路會造成極大電流出現(xiàn)并燒毀電源、引發(fā)火災的事故。
實驗環(huán)節(jié)2:電源短路后的保護措施
第一步在已短路的電路(連接電流表)中串聯(lián)保險絲并打開開關(提問學生“將會出現(xiàn)什么現(xiàn)象?”)觀察現(xiàn)象;第二步得出結(jié)論,即保險絲斷裂,電流表數(shù)值歸零。這一環(huán)節(jié)的虛擬實驗使學生認識串聯(lián)保險絲是防止電源短路的措施之一,同時在條件允許的情況下可展示閘刀開關、空氣開關等防止短路的組件。
實驗環(huán)節(jié)3:認識用電器短路現(xiàn)象
第一步組建串聯(lián)電源與燈泡和并聯(lián)電源與燈泡的電路,先打開串聯(lián)開關,后打開并聯(lián)開關(提問學生“將會出現(xiàn)什么現(xiàn)象?”)觀察現(xiàn)象;第二步觀察實驗現(xiàn)象,即串聯(lián)開關打開后兩只燈泡均發(fā)光,打開并聯(lián)開關后一只燈泡熄滅,另一只亮度增強;第三步向?qū)W生提出“為什么一只燈泡熄滅了而另一只卻變亮了?”、“熄滅的燈泡被燒毀了嗎?”“這種操作是否安全?”等問題并鼓勵思考。這一環(huán)節(jié)的虛擬實驗使學生認識用電器串聯(lián)時,若其中某一用電器短路,則整體電路電流增大、可能燒毀其他用電器或者其他用電器使用不正常。
實驗環(huán)節(jié)4:并聯(lián)電路的短路現(xiàn)象
第一步組件兩組并聯(lián)電源與燈泡的電路,打開開關,(提問學生“將會出現(xiàn)什么現(xiàn)象?”)觀察現(xiàn)象;第二步觀察現(xiàn)象并得出結(jié)論,即并聯(lián)電路中,若其中某一用電器短路,則其他用電器都不正常工作同時燒毀保險絲。這一虛擬實驗可以使學生發(fā)散到多個用電器并聯(lián)短路時的結(jié)論,即并聯(lián)電路短路情況下所有用電器均不工作;家用電器一般并聯(lián)使用并安裝保險絲,同時需要合理避免電器短路。
2.利用虛擬仿真實驗探究閉合電路中的歐姆定律
歐姆定律是初中物理教學中的基本定律之一,是拓展電學知識和分析電路的基礎,虛擬仿真實驗通過虛擬電學工具箱,設計閉合電路中歐姆定律的推導演示環(huán)節(jié)如下:
實驗環(huán)節(jié)1:推導前的猜想與假設
第一步利用虛擬仿真實驗中的虛擬電學工具箱,演示出不同電壓下小燈泡的亮度現(xiàn)象;第二步演示出相同電壓不同電阻下小燈泡的亮度現(xiàn)象;第三步提問如“電流的變化可能與哪些因素有關?”“電壓不變,電阻增大,電流有什么變化”等并給出結(jié)論,即電阻相同,電壓增大的情況下電流變大;電壓相同,電阻增大的情況下電流變小。
實驗環(huán)節(jié)2:探究電阻相同情況下電流與電壓的關系
保持電阻不變,通過改變電池個數(shù)增大電壓值,觀察電流的變化情況并記錄,得出結(jié)論和規(guī)律。即:在電阻保持不變的情況下,電流隨著電壓的增大而增大并且始終保持電壓和電流的比值不變,得出R=U/I的結(jié)論公式。
實驗環(huán)節(jié)3:探究電壓相同情況下電流與電阻的關系
保持電壓不變,通過改變電阻的個數(shù)增大電阻值,觀察電流的變化情況并記錄,得出結(jié)論和規(guī)律。即:在電壓保持不變的情況下,電流隨著隨著電阻的增大而減小并且始終保持電阻和電流的乘積不變,得出U=IR的結(jié)論公式。
三、 小結(jié)
新課程標準的要求:“物理課程應改變過分強調(diào)知識傳承的傾向,讓學生經(jīng)歷科學探究的過程,學習科學研究方法,培養(yǎng)學生的探索精神,實踐能力以及創(chuàng)新意識?!彼栽诔踔形锢韺嶒灲虒W中,可以結(jié)合虛擬仿真實驗教學模式和傳統(tǒng)實驗,以學生為教學主體,通過實驗環(huán)節(jié)的展示,使學生形成模塊化、系統(tǒng)化的知識體系,將虛擬仿真實驗中學到的知識運用到實際操作中,提高學生學習物理實驗的興趣和熱情。
參考文獻:
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[2]賀曉華;李強:虛擬實驗技術(shù)在教學中的應用淺析[J],職業(yè)教育研究,2007年09期
[關鍵詞]學習態(tài)度;歷史教學;初中;高中
通過多年的高一歷史教學工作,對剛從初三畢業(yè)升上來的同學,對初中歷史和高中歷史模糊不清,思想上放松,上課隨便,作業(yè)馬虎,不知不覺中養(yǎng)成隨便個性,學習態(tài)度不嚴謹,深入探究知識的意識和能力欠缺。通過多年反思之后,我覺得上好第一課,從第一課尋找與初中歷史不同之處,讓學生知道高中高在哪里、應該如何才能把握好這個高、尤為重要。為了更好讓學生把握好它們的區(qū)別,我準備了人教版七年級《夏商西周的滅亡》,先讓學生復習這版塊的內(nèi)容。然后對照這高一第一課看《夏商西周的政治制度》。這樣做的目的讓學生一目了然,對比起兩階段的知識更有直接性、實踐性、探索性。我用“你覺得兩課內(nèi)容有什么不同的地方?為什么會有這些不同?”這兩個問題引導學生去探究,啟發(fā)學生去發(fā)現(xiàn)問題。通過把握下面幾方面來區(qū)分好初高中歷史不同點,從而使教與學得有的放矢。
一、從難度看:初中簡易,高中深細
初中歷史考慮到學生的認知水平,對歷史知識較為簡要表述,使學生容易接受;高中則對知識點進行深化,詳盡介紹知識點。我們選用第一課分封制初高中的內(nèi)容:初中:為鞏固統(tǒng)治,西周實行分封制,周天子把土地和奴隸等分給親屬和功臣等,封他們?yōu)橹T侯,諸侯服從周天子,向天子交納貢品,平時鎮(zhèn)守疆土,戰(zhàn)時隨從天子作戰(zhàn)。高中:周武王把……同時,諸侯在自己的封疆內(nèi),又對卿大夫?qū)嵭性俜址?。卿大夫再分賜給士。卿大夫和士向上一級承擔作戰(zhàn)等義務。這樣分封下去,形成了“天子—諸侯—卿大夫—士”的等級制度。從初中和高中兩個階段分別對分封制內(nèi)容的描述可見,初中的分封制權(quán)力與義務都通俗易懂,符合學生的認知水平;而高中的內(nèi)容對義務表述詳盡很多,并且增加了諸侯國也要分封下去這個義務,這適合高中生的認知水平,對初中是繼承和拓深,沒能把握這點,很難學得精歷史。知道這個關系后,讓學生知道為什么要有這個變化,原因是高一生積累了一定的歷史知識和歷史素養(yǎng),需要在知識和能力等多維空間上提升一個檔次。這有利于端正他們的學習態(tài)度,激發(fā)學習動力,避免因為以前學過分封制這一內(nèi)容從而狂妄自大或漫不經(jīng)心。同時引導學生真切了解深在哪里,對深的內(nèi)容應該如何把握,這使高中的學習有了方向,有效性可以預見。
二、從內(nèi)容看:初中重事、高中重理
初中重在敘事:側(cè)重于史實,對歷史事件的背景、起因、時間、地點、經(jīng)過、結(jié)果、意義等交代很清楚。高中重在探理:如對于制度的內(nèi)容、出現(xiàn)的原因及產(chǎn)生的作用效果則是詳細深入探究。而事件往往一帶而過。讓我們再看分封制的作用表述:初中:西周通過分封諸侯,開發(fā)了邊遠地區(qū),強化了統(tǒng)治,成為了強盛的國家。高中:西周通過分封制,強化了周天子對地方的統(tǒng)治。西周開發(fā)了邊遠地區(qū),……如設置官員等。隨著諸侯國勢力的壯大,到西周后期,王權(quán)衰弱,分封制遭到破壞。如果說初中要求知其然,則高中要求知其所以然,所以高中更多是在初中的基礎上進行深化,初中往往重在展現(xiàn)史實,高中則重在分析史實,利用史實。所以高中歷史教學要引導學生透過現(xiàn)象看本質(zhì),學會利用史實來分析問題,這比初中大大提高了層次,學生應當加倍努力才能適應得了高中課標要求,從而消除學生隨便應付心態(tài)。
三、從過程看,初中以時間為主線,高中以專題為主線
初中編排是按時間順序進行的,它的特點清晰,形象,便于初中學生從先至后的認知特點。它綜合性不強,時間好像一根繩子,一個個史實結(jié)在這根繩子上,簡單明了。高中歷史新教材編寫采取“模塊+專題”的體例,它體現(xiàn)了大綜合,我們的高中教學也就要培養(yǎng)學生綜合分析能力,對大數(shù)據(jù)、多史實深入研究,培養(yǎng)學生的探究和研究能力,通過綜合,引導學生發(fā)現(xiàn)人類歷史發(fā)展規(guī)律,培養(yǎng)正確的唯物史觀。當然新教材模塊專題體例刪減了“繁、難、偏、舊”舊教材中的知識,增加了許多“新的色彩”,使乏味的歷史增添了許多趣味。教學中要充分利用好趣味是新的色彩知識,消除學生學習恐懼感,讓他們樂學善學,自然從初中過度到高中學習中來。
作者:劉瓊 單位:廣東省揭陽市揭西縣霖田高級中學
參考文獻:
[1]杜芳.高中歷史有效教學的理念與實施策略[M].科學出版社,2016.