浅谈VR技术在初中物理教学中的应用

吴小玲

摘要：物理学是一门以观察和实验为基础的学科，然而有些物理实验具有一定的危险性，因此教师只能通过言语或图片等形 式进行教学，学生缺少亲身体验。VR技 可以带来的可视化学习也很大程度的符合了未来的教学模式。运用VR将可以弥补在传统物理教学当中实验器材损坏、理想实验条件无法满足，课程内容不够生动形象等等方面的不足，将初中物理课程结合虚拟现实，无论是从学生的学习 兴趣度、参与度方面，还是从教师的授课形式多样性、课程 内容形象化方面来说，都给中学物理课程带来了前所未有的 新思路。

关键词：虚拟现实技术;初中物理教学

虚拟现实技术定义：虚拟现实技术英文全称Virtual Reality，简称VR技术，是20世纪90年代兴起的一门综合技术，其特点在于：“通过计算机构成一种人为虚拟三度空间，使得用户在视觉上产生一种沉浸于虚拟环境的感觉。”

VR虚拟现实技术最大的第一个特点是多感知性，虚拟现实技术能模仿人在客观世界的大多数感官体验，让人体验到视觉、嗅觉、听觉、触觉、味觉、温度、甚至运动感知等多种感觉;并且这些感官体验是不分时间和场所的，完全是根据实际需要体验者自行安排。虚拟现实技术的第二个特点是自主性，客户可以成为虚拟环境中的主角，沉浸在虚拟环境中，参与和体验虚拟活动。第三个特点是虚拟环境中，用户体验的虚拟活动是可重复、可更改、可逆的。第四个特点是虚拟现实技术的真实性，相对于平面媒介、电影电视，虚拟现实技术提供的虚拟空间是最“真实”，虚拟世界中看到的存在物在视觉的角度和真实世界是一样的，虚拟世界中物体的运动规律（按照应用目的不同，规律也可以更改）是和真实世界一样的。

接下来以短路为例，介绍VR在课堂教学中的应用

短路是初中物理电学部分的重点和难点内容，然而教材中并没有专门一节完整介绍短路现象及其原理，而只是在某两节中间接引入了短路的概念。这难免会使学生对短路现象及其原理不能形成完整而深刻的认识和理解。传统教学中，教师也会给学生专门讲解短路， 然而由于短路具有一定的危险性，多数教师只是以文字或图片的方式给学生讲解，或者，即使有条件做实验，学生也只是能看到最后的实验结果，而看不到短路时的电流走向。由于VR技术能呈现给学生完整、立体、沉浸式 的动态过程，学生能够清楚地看到短路时电流走向以及发生短路后的现象。因此，利用VR技术结合教师讲解， 学生能够更加深刻理解短路现象及其原理，从而收到事半功倍的效果。

（一）初步认识虚拟实验平台 在虚拟实验室中，教师先演示说明虚拟电学实验平 台的各部分功能和操作方法，然后给学生布置一项任务：用虚拟实验平台设计一个简单电路，使灯泡亮起来， 并将设计电路拍照提交。

（二）认识短路现象及其原理 1.短路的知识内涵 在初中电学中，短路的知识主要包含以下内容。 （1）短路的概念 短路是电流没有经过用电器直接从导线上通过而 构成回路。从直观上看：用导线把用电器两端连起来就是短路。（2）短路的原理 用电阻概念定性解释：电阻是导体对电流的阻碍作 用，用电器总是有一定电阻的，而导线的电阻可以看作为零，用导线把用电器两端连接起来后，电流就从无阻 碍的导线上通过，而不会通过有阻碍的用电器。 （3）短路的种类 初中物理短路现象一般有两种：一种是电源两极被 导线直接连接，叫全电路短路（电源短路）;另一种是电 路中的部分用电器被导线直接连接，叫部分电路短路。 2.实验探究设计 （1）认识全电路短路现象及其原理 教师提问：如果小灯泡两端用一根导线连接，会发生什么现象？学生带着问题进行探究，将电路中的小灯泡两端用导线连接，观察实验现象。学生观察到灯泡不亮，电流通过导线直接从电源正极流向负极而不经过灯泡。由于实际情况下，电路发生短路会发热，但是发热效果在目前的虚拟现实设备中无法切实感 受。因此，教师可以先播放一个真实电池短路实验视频，然后指导学生用万用表测量虚拟实验中电池两端电压、通过电池的电流以及电池功率等，使学生从多个角度认识电源短路现象及其危害。最后，教师总结实验现象及其原理。

VR技术在中学物理教学中应用的优势

通过以上教学设计，可以发现VR技术在中学物理教学中具有明显优势，主要包括三点：沉浸性、交互性、 想象性。

（1）沉浸性。学生在VR虚拟实验室，戴上3D眼镜， 就像在真实的实验情境中一样，有一种身临其境的感觉，可以全方位观察完整的实验过程。

（2）交互性。在VR实验室，学生利用触控笔可以操 作虚拟实验器材并且得到反馈，感觉就像在实验室中一 样。

（3）想象性。VR 技术为学生认识世界提供了一种 全新的方法和手段，能够帮助学生思考和想象现实世界 中不存在的事物，提高感性和理性认识，从而深化概念 以及引发新的联想。

总之，虚拟现实技术可以创设各种拟真的学习环 境，为学习者提供丰富的感官刺激和自然的交互方式， 从而带来一种沉浸式的学习体验，帮助学生更加全面、 直观、深刻地理解物理現象及其原理。我们应该积极探 索适合VR技术的教学内容和教学方法，并充分评价其 教学效果，从而更好地指导实际应用，充分发挥这一技 术的价值与优势。

参考文献：

[1]丁云吉. VR技术在初中物理教学中的运用[J]. 新课程导学， 2020， 000（002）：P.66-66.

[2]潘碧云. 浅析VR技术在初中物理情境教学中的应用[J]. 中学理科园地， 2018， 014（004）：33-35.