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用NOBOOK”软件解决乡镇中学物理实验教学难题 【摘要】物理学是一门以实验为基础，又富于理性思考的自然学科，注重于研究物质、能量、空间、时间，尤其是它们各自的性质与彼此之间的相互关系。在新课程改革的理念下，物理教学更注重学生综合能力的培养，尤其是对学生的实验探究能力的培养，但是由于物理模型的微观性、物理概念的抽象性、受实验仪器的限制，所以在广大乡镇中学的物理实验教学中面临诸多难题。而NOBOOK物理仿真实验的运用，将有效改善这一现状。 【关键词】 仿真实验，实验教学难题，多媒体软件应用 【实验教学难题】 一、物理实验的危险性 1. 火灾：电学实验中，涉及到用电安全问题，电路短路的话，会瞬间产生大量的热，有火灾隐患。奥斯特实验或是电动机原理演示实验中，为了使实验效果更明显，只能加大电流强度，同时为了实验方便，很多老师采用干电池短路的方法，但是通电时电池也产生大量的热量，电池有爆炸的危险。热学实验中使用到酒精灯时，由于天气炎热，酒精灯内有大量酒精蒸汽，点燃酒精灯时，如果酒精灯内的蒸汽被点燃，有爆炸的危险。 2. 中毒：测定大气压强的托里拆利实验，是中学物理的一个重要实验，由于使用水银作为实验材料，如果通风条件不好，水银蒸汽被人体吸入，可能造成汞中毒，所以实验应在通风橱中进行，但是大部分乡镇中学不具备这样的条件。如果将水银液体改用其他液体，比如该用水，那需要用到长达10m的玻璃管，这明显也是不现实的。受制于上述问题，目前大多数学校采用口述或是视频展示，使得教学效果大打折扣。 3. 利器伤害：学生实验中接触到三棱镜、烧杯、量筒等玻璃仪器或是注射器等锐器，容易发生因玻璃破碎或针头的割刺伤。 二、实验仪器的局限性 1.物理模型的微观性限制：物理模型包罗万象，大到天体，小到分子原子。但是分子原子等微观粒子肉眼不可见，单纯观看静态塑料模型，对微观粒子认识不够具体。 2.物理模型的抽象性限制，比如电流，磁场等，都十分抽象，具有不可观察性，这使得学生在这方面理解起来十分困难。 3.物理实验仪器质量限制，例如轻绳和轻杆在例题中认为质量为零，但实际上质量不可能为零，光滑平面认为没有摩擦，但实际上做不到绝对光滑，电学实验中导线、开关、电池默认不分电压，但是实际操作中上述器材都有电阻，都会分得部分电压。以上例子都会引起实验结论和理论结论不相符，使实验结论缺乏可信度。 4.演示实验仪器太小，当教师在讲台上进行实验时，下面很大部分同学根本看不到实验现象和实验数据，每每此时，教师也只能口述实验。缺少了实验现象和实验数据的支撑，严重的限制了学生的主观能动性。 三、学生动手实验机会少 由于教学时间的限制加之于教学进度的要求，使得教师不得不减少实验课的安排，又由于实验仪器的缺少，不得不将原有的学生分组实验改为教师演示实验，这样学生从自己动手做实验变成了观看实验，一方面大大降低了实验趣味性，另一方面在没有真正动手做实验的前提下，缺少了深入思考，从而对实验结论没有深刻的认识。 【NOBOOK介绍】 随着教育信息化的飞速发展，传统实验已远远不能满足教学，仿真实验教学正在改变教师的授课方式。那什么是仿真实验呢？仿真实验教学是对实际实验教学的虚拟，是虚拟实验在教学中的应用。包括：实验前相关知识的辅助学习、实验过程的答疑与指导、实验提交后的自动批改、实验教学效果评估和实验过程的管理等。 【NOBOOK优势】 一、安全性高 仿真实验的最大优点在于其绝对的安全性，不会因为操作失误而造成人身安全事故。例如涉及到水银的托里拆利实验不适合进行真实演示，但是在NOBOOK软件中，不会发生汞中毒这一问题。一些实验中的错误操作，可能会引发严重后果，在实际教学中不能演示错误操作，只能给学生口述结果，但在NOBOOK软件中，也能模拟错误操作，展示错误操作产生的后果。 二、成本低 在实验教学中，许多昂贵的实验仪器，由于受价格的限制而无法普及；有些实验因时间持续很长以致无法开设。在仿真实验教学过程中，器材、时间都不是问题。NOBOOK物理仿真实验软件涵盖初高中主流教材的所有实验，学生可以全面体验力热声光电各部分仿真实验。老师也不用担心实验时间过长，因为在仿真实验中实验进度老师可以自由掌握并且不会影响实验结果。 三、互动性、探究性、学习性强 在应用NOBOOK虚拟实验教学过程中，学生可以自主DIY实验，对于一些在课本上没有提到的实验，学生也可以大胆探索，享受探索和创造的乐趣。并且在实验过程中，学生可以逼真的看到实验效果，加深对实验的理解。 四、实验效果良好，不受器材限制 实验呈现在多媒体屏幕上，可以让抽象的实验过程形象逼真的演示出来，教师可结合实际的教学需求，最大限度地发挥仿真实验的优势，提升教学效果。 五、实验效率高 仿真实验室有着良好的在线帮助和学习功能,可以帮助使用者迅速掌握实验研究本身和达到实验研究的具体目标和要求。另外互联网和相关技术的飞速发展,促进远程虚拟实验室的发展,拓展了远程教育的领域。在远程虚拟实验室中,实验不再局限在物理空间的实验室中,实验者可以通过网络不受时空限制地利用实验设备进行实验,和其他实验者共享资源,可实现合作实验、指导实验、远程实验等,大大提高学习和研究效率,为实验教学环节提供强有利的支持。 【结束语】 而随着教育信息化的飞速发展，虚拟实验教学正在改变老师们的授课方式。针对乡镇中学物理实验面对的难题，NOBOOK仿真实验在很大程度上进行了改善。当然，NOBOOK仿真实验也存在着完全虚拟化，脱离实物的不足。但是，作为一个授课工具，教师如果能将仿真实验和实际实验器材完美结合，教学效果必将得到质的飞跃。 本文来源：https://www.dywdw.cn/e71adbafb90d4a7302768e9951e79b896902681c.html
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2023-04-17
