◎ 吴宝华

物理是一门以实验为基础的学科，实验教学是中学物理教学的重要组成部分。丰富多彩、生动有趣的实验教学是将理论和实际相结合的有效方法，也是激发学生对物理学科持久兴趣，发展学生智力，培养学生能力，提高物理教学质量的重要手段。在中学物理实验教学中，部分经济欠发达的县区中学，特别是广大的农村中学，由于受到常规实验器材的限制，实验效果不如人意。而利用现代信息技术建立的虚拟实验室则可以模拟一些重要的但在现实实验室中难以完成的物理实验，则可弥补常规实验教学的不足，提高物理实验的演示效果。现就如何在物理教学中开展虚拟实验，结合自己的一些尝试进行探讨。

虚拟实验就是利用以网络技术和多媒体技术为核心的信息技术，将媒体技术、课程资源和技术手段完美地融合到物理实验教学中。教师通过开发一些适合教学的实验软件，利用网络环境下的“仿真实验室”“几何画板”等资源所进行的虚拟实验，可以代替部分实际的实验环境，有力的支持实际实验，从而突破现实实验教学的时空限制，辅助实际实验的教学。具体来说，虚拟实验在物理教学中的应用主要表现在以下三方面。

一、利用多媒体课件，增强演示效果

物理是一门以实验为基础的学科，演示实验是中学物理实验教学中很重要的一个环节。由于客观条件的限制，一些实验用常规仪器演示的效果不尽如人意，甚至根本无法给学生演示。例如，讲《自由落体运动》一节进行牛顿管实验时，由于玻璃管中空气抽不净，演示时都是铁片先落羽毛后落，从而导致给学生形成错误的印象，即重的物体比轻的物体落得快。而笔者用多媒体课件模拟演示了牛顿管中充满空气，抽出部分空气和真空三种情况下铁片和羽毛下落快慢的对比，整个模拟实验过程流畅、直观、明了，从而使学生对该实验有了一个清晰理解。再比如α粒子散射实验。现实中无法演示，而应用多媒体的三维动画进行动态模拟演示，使学生犹如进入了微观世界，印象非常深刻，从而很好地理解和掌握了这些微观理论。所以，我们应当充分发挥虚拟实验的优势，对那些难以观察到的、复杂的、困难的实验进行模拟，作为常规实验的补充，并将两者结合起来，使实验教学上升到一个新的层次，从而有助于学生发现规律、获得知识，提高学生的科学文化素质和实验技能。

二、利用网络技术，发挥学生自主探究作用

在传统物理实验室，一方面由于怕发生意外和造成实验仪器的损坏，有许多实验室规章制度以及各种相关实验仪器的操作规程，对学生诸多限制；另一方面由于实验环境和实验条件的制约，实验结果往往偏差较大，这些也暴露出了传统实验的弊端。以模拟实验为基础的多媒体教学，让学生在网络环境下进行虚拟实验，则可以解决这一问题。如在电学实验的传统教学中，一定要告知学生，操作台上的旋钮不能随便乱动，电压表的接线柱不能接反，电流表不能超过量程，电池组不能短路等等。这些规定无形中扼杀了学生的创造性思维，阻止了学生对问题的深入探究。而有些学生自主意识很强，会偷偷进行一些“违规操作”，最终损坏了仪器。但在网络环境下采用“仿真物理试验室”的虚拟电学实验，学生通过模拟实验操作自主探究，从而掌握学习成果和学习方法。这样既可保护实验仪器又能培养学生的探究意识和探究技能，并能将很多传统实验做到再现。

这种虚拟实验为学生提供了完善的开放性的实验操作环境，解决了现实实验中的诸多难题，既激发了学生学习物理的积极性，又能够培养学生自主探究学习的能力，并促使他们建立科学的世界观。

三、利用现代信息技术，进行虚拟实验考试

实验考试是对实验教学效果进行评价的重要手段。在实际实验室中，考查学生的实验技能需要投入大量的人力和物力，同时也只能选取数量较少的实验测试，致使考查的广度不够，缺少灵活性。

利用信息技术建立的虚拟实验室，呈现一个近乎真实的物理实验环境，让学生模拟完成各个实验操作，既可高效快速地完成实验技能的检测目标，又可以增加考试容量，扩大考试范围，实现物理实验的全面考查。同时又能考查实验的某个环节，增加了考试的灵活性。

同时要特别提出的是，虚拟实验只是实验教学的辅助手段，决不能取代实际的实验操作。虚拟实验有助于概念、原理的理解，培养学生解决问题的方法和能力，但无论怎样都无法取代现实实验对学生动手能力的培养，实验教学应该以提高学生动手能力和创新能力为宗旨。

虚拟实验正朝着更理性、更广阔、更深层的方向发展，我们有理由相信，虚拟实验在将来的物理教学中将大有作为。