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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/j.cnki.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。随着虚拟实验技术的推广运用，实验教学中的感性知识

和理性知识的割裂，直接经验与间接经验脱节等情况都将得到进一步解决。

NB虚拟实验理想性的优点除了形象展示“理想实验”之外，还体现在对“经典实验”的理

想化处理上。物理许多重要的概念、定理和定律都是建立在“经典实验”基础上的，但是我们

在物理教学中再现这些实验时，实验条件，气候和地点等因素，都可能影响到实验的效果，在

自然条件下所产生的偏差或失败的实验可能就会对学生理解造成困难，而教师对出现偏差或失

败原因的解释往往也是苍白无力的。NB虚拟实验就可以通过采取理想化处理的手段使被观察对

象“完美出现”，给了学生反复进行观察研究的机会。这种理想化处理可不只是高效，还能让

学生在对虚拟和真实的对比中，意识到必然性和偶然性、确定性和非确定性之间的关系，体会

一些物理定律不过是针对偶然进行大量统计的平均结果，所期望的物理学思想就在如此的辩证

关系中孕育而生。

（二）灵活性

灵活多变是NB虚拟实验的另一个重要属性，而传统物理实验由于受课程计划和实物条件的

制约，难以发挥灵活的功能和作用。利用NB虚拟实验的灵活性进行辅助教学，可以优化课堂实

验演示效果，使单调繁琐的实验课变得更加简捷高效，更能彰显物理学科的特点，提高课堂教

学的质量和效率。

NB虚拟实验可以使每个实验器材“活”起来，让其自由摆放，任意组装、灵活变更，可以

将实验过程化整为零进行分解或让实验停留在某一实验步骤上进行反复“操作”，强化某些隐

性的实验现象以便于对那些在真实操作中容易被忽视或不易观察到的实验现象进行直观立体的

观察。NB虚拟实验还可以任意调节参数、设计各种相互影响的因素并进行叠加运算。如果在传

统的通过物化过程进行的物理实验中做这些灵活性实验，不仅意味着物理实验器材和实验教学

时间的高成本消耗，同时还削弱了可操作性物理实验真实反映客观现实世界物质运行规律的功

能与作用。

独具灵活性的NB虚拟实验教学，其教育意义在于打破现有客观条件的限定，使教育内容，

教学的手段和方法现代化，为学生学习物理提供极富动态感的实验操作平台。灵活的虚拟实验

增强了实验的乐趣，将学生置于一种快乐的学习情绪之中，为他们在教学活动中充分发挥智能

潜力提供最佳的情绪“学习场”，同时不受物理空间、时间的限制，随时随地进行实验探究、

自由