麻迎良

随着电子白板等多媒体设备在教学中的普及，仿真实验在高中物理教学中的作用越来越突显出来.它不受时空限制，具有灵活性、可控性强、现象明显、可反复实验等优点，与传统的实验相结合，可优化实验教学.

物理教学离不开实验，而一提起实验，人们自然联想到的是教师的演示实验和学生的分组实验.这些实验是以实际器材为依托、以一定的实验环境或实验仪器为保障的实验；是最传统、有效的实验；是能让学生建立客观物理模型、培养学生动手能力和实验素养的实验.

事物总具有两面性.传统的物理实验有不足之处：一是受经济条件的约束大.一些经济欠发达的地区，很难装备数量齐全、有档次的教学器材.二是比较耗时耗精力.教材中要求必做的实验，一般教师都会安排做.但是课堂上随时要用到的实验，教师没有精力就不会都去做.三是有些传统实验演示的可视性差，后面的学生很难清晰地观察到实验观察.四是有时需要分析一个物理过程中的某个暂态，而传统实验不能实现这一功能.五是传统实验不能重现日常无法实现或观察不到的某些物理過程或物理变化.

随着计算机技术的发展和普及，出现了一些动画设计软件，弥补了上述实验的不足.在课堂上应用课件进行教学，既提高了课堂教学效率、增加了授课容量，又减轻了教师的负担.很多课件可直接从网上下载，保存后可重复使用.但这类动画模拟课件不是十全十美的：一是FLASH等软件的技术含量比较高，要想设计出有个性且逼真的动画，需要有编程能力.二是这类课件的功能主要是动画演示，很少有交互功能，只能说是模拟演示，不具有仿真实验的功能.三是这类课件一般作为教师的演示之用，学生不能亲自独立体会.

近年来出现的仿真实验软件，完全拥有实验功能，其特点有：一是交互性特别强，完全实现了由人控制实验条件和实验过程，随时输出任意所需的实验数据和图象.二是非常灵活，通过设置参数可以仿真任意实验情境，包括理想和非理想.三是特别适合数字化网络教室中的教学，可让每个学生通过平板电脑实现自主学习、合作学习.当然，有些学校没有装备数字化网络教室，可以在微机室利用仿真实验软件进行上课.

从2010年起，笔者尝试使用仿真实验进行高中物理教学.下面谈谈笔者的一些做法和体会.

第一，所有的教学手段必须有机结合，取长补短，不能走极端.传统实验手段绝对不能忽视，在此基础上发挥课件和仿真软件的优点.

第二，用仿真实验优化习题教学.一些习题中的物理过程的分析是个难点，有些根本无法用传统实验展现.例如，带电粒子在电磁场中的运动问题，如果用仿真实验软件设置好符合题目所述的参数，就能立即得到正确的运动情景，还可以在任意位置暂停，在此基础上再进行理论分析，学生就容易理解.又如，在恒定电流的学习中，复杂电路的简化一直是学生不容易掌握的内容.在电学仿真实验软件中，教师可以先按题目所示的电路设置好复杂电路，然后用鼠标直接拖动各元件到标准的位置，其动态的变化过程，让学生容易理解简化的方法.

第三，用仿真实验软件对传统实验进行拓展.例如，在做电学实验时，滑动变阻器的两种接法（分压式和限流式）的选择是难点，学生无法理解为什么当R外>>R滑时采用分压式，而当R外与R滑接近时采用限流式.如果教师一味地讲满足这些条件时，便于调节.怎样才算是便于调节，学生理解不了，而实际实验中不可能给学生提供非常多的不同阻值的滑动变阻器和外电阻.同时，反复实验对比耗时很多.如果用仿真电学实验软件来探究，就比较方便直观.在滑动变阻器和外电阻R上右单击，分别设置两者阻值成不同情况，再双击开关使其闭合，拖动滑动端观察两个表指针的转动情况，学生就容易理解什么是便于调节.再连成分压式，重新探究.

第四，仿真实验软件的操作简单.虽然也有其脚本，但是不会涉及复杂编程，比使用FLASH要容易得多.

当然，仿真实验软件也不完美.如果要设计个性化的、有针对性的仿真实验，也可自己重新设计，但前提是自己要有很高的编程能力.笔者在一开始接触到仿真实验时，当时还没有现成的软件可供下载，自己就用VB编了一个单摆的仿真实验，用这个软件在讲课时供学生探究单摆的周期与摆长和重力加速度的关系，从而得出单摆的周期公式.学生实验时手动控制开始计时和停止计时，由软件自动启示录时间，并自动把测量数据导入到Excel中绘出T与L和g的关系图象，还能自动监测实验时小球的摆角，如过大时及时提醒.在网络环境下，笔者用这款软件进行教学，实际效果非常好.