论文部分内容阅读
摘 要：物理是一门比较抽象的学科，为了更直观、形象地展示物理学中的原理和规律，在物理教学中引入了PHET仿真软件，与传统的教学方法相比，使用PHET软件的教学方式有更强的互动性和挑战性，能激发学生的学习热情，并提高科学探究能力。
关键词：PHET仿真软件 初中物理教学 互动性
物理学强调学生自身的科学探究能力和思维方式的培养以及学生发现问题和解决问题能力的提升，新课标也提倡注重学生物理核心素养的培养，为此，许多一线教师进行了大量探索：如增加实验在课堂中的占比、把物理学史引进物理教学、实施翻转课堂等……近年来随着教育技术与课程整合的浪潮卷来，初中物理教学也尝试与许多教育软件整合，多层次的可视化教学模式成为了当前教学改革的一个方向，本文所涉及的内容就是在这方面的一个实践。
一、PHET仿真教学软件
PHET（The Physics Education Technology）是由诺贝尔奖获得者卡尔.威曼于2002年创设，其中PHET互动仿真程序计划由科罗拉多大学的团队专项运营，旨在创建一个免费的、从小学到大学所需的数学和科学互动程序，PhET 是基于拓展型教育的相关研究，它激励学生在直观的、游戏化的环境中进行探索和发现。该平台致力于开发各种供教学使用的仿真科学实验，目前已在多个国家得到使用，优秀课例和相关研究成果也层出不穷。PHET项目平台紧紧围绕仿真实验的要求：联系实际、将微观及抽象的现象可视化、将复杂模型简易化、概念表征模式多样化、能多个变量可控可调、同时提供多种测量工具， 它不仅操作性强，而且科学有趣，非常接近于实际的科学探究过程，利用它来进行辅助教学，不仅能提高教学效率，而且还能有效地改进学生的認知过程，而这种认知过程正是把抽象深奥的科学探究变得简单有趣所必需的。
二、PHET与初中物理课堂的融合
要想有效利用教学软件，实现信息技术与教学的高效整合，教师首先要对软件有全面的了解，并仔细阅读教师指导，认真研究其中涉及到的初中物理的相关项目，熟悉软件界面上的具体功能。做好这些准备工作之后，笔者在PHET项目平台上下载了与初中物理相关的教学软件，如声音、力与运动、杠杆、能量的转化、光的折射、静电现象、电路及磁场等相关实验，下面笔者就将列举两个案例，谈谈具体使用的体会。
（1）PHET仿真软件---有效构建物理模型
模型与建模能力是科学发展的重要元素，也是物理学习中不
可或缺的一种认知与能力，物理模型是一种理想化的状态，它摒弃了各种次要因素的影响，进行简化处理，凸显事物本质，能具体、形象、生动地反映出物理规律。
（2）PHET软件---促进科学探索
在真实实验中，一旦出现未曾预料过的实验现象，由于实验时间或者实验仪器的限制，往往不能令学生解惑，极大地遏制了学生科学探究的好奇心。但仿真软件就很好地弥补了这一不足，在PHET仿真平台中，学生可以根据突发的实验现象，改变参数甚至更换实验器材来多次测试，作进一步探索。
例如，以初中物理中的光学部分为例，此部分在普通课堂上多以老师演示实验为主，而在典型的实验课堂上，学生也多是在知道实验步骤之后尽快地找到实验结果，几乎没有科学探究的过程。而在有了仿真软件之后，学生就可以方便快捷地去探索反射规律、折射规律、甚至挖掘到光的全反现象。
在PHET光学实验室中，用学生熟悉的激光灯来建立与现实世界的关联，然后学生可以在其中像现实中的操作一样来移动激光笔方向，从而改变入射角度（如上图3和图4），然后记录相对应的反射角和折射角大小，从而根据数据归纳分析得出光的反射定理和折射定理，除此之外，还可以改变波长参数来改变光的颜色，从而进一步探究光的颜色对光的反射及折射的影响，此外，在操作界面的“Material”选项中，学生也可以任意改变材料来增大实验难度从而探究出许多目前书本上学不到的知识，如从图4、图5中可以发现不同的材料对光的折射的影响，从图5、图6中发现光的全反现象等，这样不断激发学生的好奇心，使学生对物理学习充满兴趣。
在PHET仿真实验平台中，学生可以更自由、更高效地完成学习目标，在仿真软件中，科学规律可以直观、可视地显示出来，其中任何条件的改变都是由学生自己来控制的，老师只是起到辅助作用，它就像电子游戏中的设置的难度等级一样，不同水平的学生可自主选择难度等级，很好的互动性及挑战性让学生充满热情、从而不断地去挖掘研究新的知识，享受到自主探索的乐趣并获得丰富的知识，为以后真正的科学研究工作打下坚实的基础。
三、小结
初中物理的教学方式是多样化的，如翻转课堂、微课等，PHET等虚拟实验的加入虽然对目前的物理实验教学有很大的帮助，但它只是辅助教学的一种手段，代替不了真实实验，因此在物理教学中教师应明确虚拟实验与真实实验的关系，深入剖析实验内容，合理进行教学设计，实现仿真软件与课堂教学的完美整合。
参考文献
关键词：PHET仿真软件 初中物理教学 互动性
物理学强调学生自身的科学探究能力和思维方式的培养以及学生发现问题和解决问题能力的提升，新课标也提倡注重学生物理核心素养的培养，为此，许多一线教师进行了大量探索：如增加实验在课堂中的占比、把物理学史引进物理教学、实施翻转课堂等……近年来随着教育技术与课程整合的浪潮卷来，初中物理教学也尝试与许多教育软件整合，多层次的可视化教学模式成为了当前教学改革的一个方向，本文所涉及的内容就是在这方面的一个实践。
一、PHET仿真教学软件
PHET（The Physics Education Technology）是由诺贝尔奖获得者卡尔.威曼于2002年创设，其中PHET互动仿真程序计划由科罗拉多大学的团队专项运营，旨在创建一个免费的、从小学到大学所需的数学和科学互动程序，PhET 是基于拓展型教育的相关研究，它激励学生在直观的、游戏化的环境中进行探索和发现。该平台致力于开发各种供教学使用的仿真科学实验，目前已在多个国家得到使用，优秀课例和相关研究成果也层出不穷。PHET项目平台紧紧围绕仿真实验的要求：联系实际、将微观及抽象的现象可视化、将复杂模型简易化、概念表征模式多样化、能多个变量可控可调、同时提供多种测量工具， 它不仅操作性强，而且科学有趣，非常接近于实际的科学探究过程，利用它来进行辅助教学，不仅能提高教学效率，而且还能有效地改进学生的認知过程，而这种认知过程正是把抽象深奥的科学探究变得简单有趣所必需的。
二、PHET与初中物理课堂的融合
要想有效利用教学软件，实现信息技术与教学的高效整合，教师首先要对软件有全面的了解，并仔细阅读教师指导，认真研究其中涉及到的初中物理的相关项目，熟悉软件界面上的具体功能。做好这些准备工作之后，笔者在PHET项目平台上下载了与初中物理相关的教学软件，如声音、力与运动、杠杆、能量的转化、光的折射、静电现象、电路及磁场等相关实验，下面笔者就将列举两个案例，谈谈具体使用的体会。
（1）PHET仿真软件---有效构建物理模型
模型与建模能力是科学发展的重要元素，也是物理学习中不
可或缺的一种认知与能力，物理模型是一种理想化的状态，它摒弃了各种次要因素的影响，进行简化处理，凸显事物本质，能具体、形象、生动地反映出物理规律。
（2）PHET软件---促进科学探索
在真实实验中，一旦出现未曾预料过的实验现象，由于实验时间或者实验仪器的限制，往往不能令学生解惑，极大地遏制了学生科学探究的好奇心。但仿真软件就很好地弥补了这一不足，在PHET仿真平台中，学生可以根据突发的实验现象，改变参数甚至更换实验器材来多次测试，作进一步探索。
例如，以初中物理中的光学部分为例，此部分在普通课堂上多以老师演示实验为主，而在典型的实验课堂上，学生也多是在知道实验步骤之后尽快地找到实验结果，几乎没有科学探究的过程。而在有了仿真软件之后，学生就可以方便快捷地去探索反射规律、折射规律、甚至挖掘到光的全反现象。
在PHET光学实验室中，用学生熟悉的激光灯来建立与现实世界的关联，然后学生可以在其中像现实中的操作一样来移动激光笔方向，从而改变入射角度（如上图3和图4），然后记录相对应的反射角和折射角大小，从而根据数据归纳分析得出光的反射定理和折射定理，除此之外，还可以改变波长参数来改变光的颜色，从而进一步探究光的颜色对光的反射及折射的影响，此外，在操作界面的“Material”选项中，学生也可以任意改变材料来增大实验难度从而探究出许多目前书本上学不到的知识，如从图4、图5中可以发现不同的材料对光的折射的影响，从图5、图6中发现光的全反现象等，这样不断激发学生的好奇心，使学生对物理学习充满兴趣。
在PHET仿真实验平台中，学生可以更自由、更高效地完成学习目标，在仿真软件中，科学规律可以直观、可视地显示出来，其中任何条件的改变都是由学生自己来控制的，老师只是起到辅助作用，它就像电子游戏中的设置的难度等级一样，不同水平的学生可自主选择难度等级，很好的互动性及挑战性让学生充满热情、从而不断地去挖掘研究新的知识，享受到自主探索的乐趣并获得丰富的知识，为以后真正的科学研究工作打下坚实的基础。
三、小结
初中物理的教学方式是多样化的，如翻转课堂、微课等，PHET等虚拟实验的加入虽然对目前的物理实验教学有很大的帮助，但它只是辅助教学的一种手段，代替不了真实实验，因此在物理教学中教师应明确虚拟实验与真实实验的关系，深入剖析实验内容，合理进行教学设计，实现仿真软件与课堂教学的完美整合。
参考文献
[1]金鑫，王朋娇，赵希.国际优质数字化教育资源典型案例研究——以PhET互动式仿真模拟实验室为例[J]中国教育信息化，2011（04）：77-78
[2]朱敏，许伯强.PhET仿真软件与量子力学教学[J]常熟理工学院学报，2015，29（06）：100-102.
[3]张志岩，刘美玲.利用虚拟实验改进物理教学[J]内蒙古师范大学学报（教育科学版），2018，31（08）：102-105.
[4]马鹏程.虚拟实验在中学物理教学中的应用[J]产业与科技论坛，2016，15（19）：133-134..
[5]王玉琼. 虚拟实验在中学物理教学中的应用研究[D]四川师范大学，2008.