关于仿真实验在高中物理校本课程开发中的案例探讨

李迪

摘 要：仿真实验在校本课程中的应用将在一定程度上颠覆原有口述物理实验现象的旧面貌，是一个纯粹意义的探究创新过程，经历纠误操作、寻找实验漏洞这样的过程才是培养真正的科研素养和创新思维，使学生体会物理实验的精髓，培养能力，变被动接受为主动探究，全方位多层次调动学生认知新事物的主观能动性，极大程度地拓展个性发展空间，拓展学生思辨的外延空间。

关键词：仿真实验;校本课程;高中物理;课程资源;新课程改革

一、背景简介

随着新科技和新知识的发展，新课程改革的进一步深化，学校最初的教育教学方法和手段，甚至是教材内容的设置和教学顺序的安排也在随之大幅调整。本人现在任教高三年级，从2017年9月接任新高中一年级物理教学至今，经历了天津市新课程改革以来第一轮完整的高中循环。在这一轮教学中我感慨良多。如果一味因循《高中物理教材》的课程安排、完全依靠物理课上的有限时间，以及低层次满足于开齐物理分组实验，显然不能出色完成新形势下高中物理教学任务和目标，更不可能培养出有个性、有特色、有能力的优秀高中毕业生。为了突破传统物理教学课程安排的局限，突破传统物理实验的局限，将仿真实验与高中物理校本课程有机整合在一起将成为大势所趋！

二、案例分析

（一）基本定义包括：

（1）校本课程（school—based curriculum）即以学校为本位、由学校自己确定的课程，它与国家课程、地方课程相对应 [1] 。

所谓校本，其一：要立足于突破学校所面临的困难，完成学校教学实践的要求;其二：既然问题源于学校教学进程自身，就要由学校中的一线教师们集思广益共同探讨，由教师小组、备课组、甚至是学科组来一同分析解决，而不是单个教师的单打独斗。其三：即使是被学校采用过的成品课程，也需要进行周期性调整。因为在实践中，教师团队会对自己的教学活动做出反思，对学生的知识需求与认知所得做出评估，确定下一届的教学目标，实施情景分析组织新内容完善校本课程。

（2）仿真（Simulation）

仿真实验是利用FLASH技术开发的最富真实感的实验，可直接在电脑上在线模拟操作，通過自主操作实验，从而掌握物理和化学知识原理，理解并记忆方程式、公式、定律、定理等，从而有效提高理化学习成绩 [2] 。

（二）现阶段教学现状：

高中物理是实验为主的科学，定理和定律的证实都需要大量实验作为辅助，学生对物理定律的理解与记忆也仰仗实验的支撑，但是高中的实验手段又很受限制，许多时候实验的结果是依靠老师的“三寸不烂之舌”呈现给学生的，磨灭了学生求知的热情，更是大大减弱了物理学的无穷魅力，现状很是悲哀。

现阶段的高中学生，完全是在重复教师的实验设计，他们只是操作者，甚者对实验中的注意事项仅是停留在知道的层面，对于实验细节也只是死记硬背，应付考试“高分低能”。这样的高中毕业生很难在今后大学时代或工作中有什么创造性，也不会具备物理人的严谨探究精神。

三、解决策略

（一）仿真实验整合高中物理校本课程的优势及方法：

（1）降低成本：仿真实验室的建设和应用会有效缓解传统实验对“时间、人力、空间、设备”的限制，使学生能自主探究各种实验，熟悉仪器操作，突破陈旧仪器造成实验结果不准确的阻碍，提高教学质量，使更多的学生可以“随时”进入仿真实验室，体验这种“浸入式”“平民化”的物理教学手段。

（2）安全且高效：仿真实验室能确保安全性，并且可以按照需求缩短实验时间，且不影响实验结论。

（3）提高能力，培养创新意识：利用仿真实验室学生可以自主设计实验，更易获取相关的知识，得到实时操控与反馈。有利于培养学生的探索精神、仪器操作能力、分析解决突发现象的能力、增加创新意识。

（4）突破传统实验局限和设置非常规故障：在仿真实验室里不仅可以完成极限数据采集，观察极限试验现象，还能设置一些在传统实验室中无法设置的非常规故障，用以培养学生自主发现问题，应对非常规故障的能力，从而大幅提高学生的实际操作能力和探究发现能力。

（5）针对性更强，打开思辨的空间：仿真实验可以让课程适应每一位学生的发展，使校本课程的开发更具针对性，不只是针对不同学生的个体差异性，更是针对不同的物理教学任务创生出一个思辨的空间。

（二）仿真实验教学软件可以佐证、部分替代甚至全部替代传统实验，不仅全方位的感知仿真效果丝毫不逊色于传统实验，并能高度反映物理实验的实时操控与反馈，在不同实验中有全新的体现。

（1）全方位的感知仿真效果：就高中物理教学而言，它不仅可以提供一般计算机所提供的视觉、听觉刺激，还能根据物理定律驱动物体动作。甚至在力学实验时可以让学生感知不同力度，当受到力改变物体运动状态时，感知运动的速度，移动的方向、翻倒，模拟失重与超重，太空行走等;热学实验时可以感知不同温度，皮肤的痛感，甚至包括嗅觉等;光学实验时感知不同照度、频率等;核物理初步介绍时可以仿真核子对撞，能级跃迁等内容。

（2）实时操控与敏捷反馈：学生和指导教师可以在虚拟环境里，按照任意合理的典型实验和案例自主选择、连接、调节实验仪器设备获取实验数据及结论，在任意抓取实验仪器进行自己的实验设计时得到及时的反馈信号。例如，学生在设计伏安法测量电源电动势和内阻时，可以用手去直接抓取虚拟环境中的测量仪表并可以有触感，感觉到物体的重量，如果操作不当会有触电等感觉。对于一些很难真实操作的、实验现象微小不易观测的物理实验来说，这样的仿真实验效果接近甚至超过在真实环境中取得的数据结论，无疑仿真实验为高中学生认知物理世界打开了一扇更加形象逼真的“窗”。

四、小结启示

虽然仿真实验不能完全取代传统物理实验，但仿真实验和校本课程的积极整合将为新课程改革下的高中物理教学注入无限生机，是今后教学成败的全新引领趋势，也是提高学生能力的崭新动力源泉。

参考文献

[1]郑金洲.走向校本[J].教育理论与实践，2000（6）：11-14.

[2]什么是仿真实验.新浪.2019，07，09.