物理是一門(mén)以實(shí)驗為基礎的學(xué)科，實(shí)驗操作是初中物理教學(xué)中的重要組成部分，物理中的許多知識概念及規律都是從實(shí)驗中總結出來(lái)的。教育部通知2023年前要將實(shí)驗操作納入初中學(xué)業(yè)水平考試，也表明了實(shí)驗教學(xué)的重要性。在新課程大力推廣的今天，物理中強化實(shí)驗教學(xué)的需要尤為重要。
實(shí)驗教學(xué)中存在的問(wèn)題
學(xué)生
學(xué)生：老師電流表咋燒了？電燈泡咋不亮呢？
新課標實(shí)驗教科書(shū)重視學(xué)生的動(dòng)手探究能力，有些學(xué)校由于客觀(guān)條件的限制，學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗室的時(shí)間有限，有些學(xué)?？赡軟](méi)有什么實(shí)驗操作條件，教師通過(guò)圖片、視頻、口頭表述等進(jìn)行講解，以至于學(xué)生沒(méi)有對重點(diǎn)操作事項有更深刻的記憶，可以實(shí)驗操作的時(shí)候可能會(huì )失誤導致?lián)p壞實(shí)驗儀器。
學(xué)生沒(méi)有養成良好的實(shí)驗習慣，或認為實(shí)驗操作不重要，或有畏懼心理害怕實(shí)驗失敗，或難度高的實(shí)驗操作失敗喪失對實(shí)驗的興趣及信心等等，這些都會(huì )影響學(xué)生實(shí)驗學(xué)習效果。
教師
教師：“學(xué)生一大意，電流表丟棄”
物理教學(xué)中，實(shí)驗器材基本上都比較小一些，在給學(xué)生演示的時(shí)候教師只能在講臺上演示，因班級人數較多，部分學(xué)生可能因距離遠而無(wú)法詳細的觀(guān)察教師所做的實(shí)驗，導致學(xué)生對于物理課及實(shí)驗內容不感興趣，教師因儀器設備的問(wèn)題達不到較好的演示效果。同時(shí)帶領(lǐng)學(xué)生操作實(shí)驗的時(shí)候，擔心學(xué)生損壞實(shí)驗器材要求學(xué)生程式化的操作實(shí)驗，無(wú)法引導學(xué)生突破思維定式。
學(xué)校
學(xué)校：“學(xué)校里沒(méi)有余表了”
有些學(xué)校中學(xué)物理實(shí)驗儀器、實(shí)驗設施極度缺乏，部分學(xué)校雖然對物理實(shí)驗儀器進(jìn)行了配備，但部分易損易耗儀器得不到及時(shí)修理或補充，致使實(shí)驗教學(xué)無(wú)法正常開(kāi)展或很少開(kāi)展。
虛擬仿真實(shí)驗教學(xué)
虛擬仿真技術(shù)是當前科學(xué)前沿技術(shù)，在初中物理實(shí)驗教學(xué)中運用，可以突破實(shí)驗儀器和設備不足的教學(xué)限制，幫助學(xué)生直觀(guān)形象地模擬各種物理實(shí)驗的操作過(guò)程，有利于促進(jìn)學(xué)生積極投入實(shí)驗教學(xué)中來(lái)，不斷提升實(shí)驗教學(xué)效率。
1、創(chuàng )造安全實(shí)驗室，給予學(xué)生拓展空間
打造安全教學(xué)環(huán)境，讓學(xué)生自由探索。物理實(shí)驗中有一些實(shí)驗具有一定的危險性，如大氣壓的測量實(shí)驗，實(shí)驗中會(huì )用到水銀，水銀蒸汽有毒，會(huì )影響師生健康。虛擬仿真實(shí)驗可以避免這些實(shí)驗危害，保障師生安全，給予學(xué)生安全實(shí)踐空間。
2、有效幫助教師演示實(shí)驗教學(xué)
把實(shí)驗化抽象為具體，便于教師直觀(guān)教學(xué)。如伏安法測小燈泡電阻，這個(gè)實(shí)驗比較抽象，需要教師講解實(shí)驗原理，教師可以通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗來(lái)講述，為學(xué)生演示或者讓學(xué)生自己操作了解其中的原理，在學(xué)生對這個(gè)實(shí)驗理解之后再進(jìn)行真實(shí)實(shí)驗，提升教學(xué)效果。
同時(shí)如在探究凸透鏡成像的規律實(shí)驗中，室內光線(xiàn)的強弱對實(shí)驗現象有影響，虛擬仿真實(shí)驗中不僅避免這個(gè)情況，還增加虛擬輔助線(xiàn)，幫助學(xué)生理解實(shí)驗原理。
3、虛擬仿真實(shí)驗器材避免資源損耗，節約學(xué)校成本
彌補實(shí)驗器材不足。一些學(xué)校因為條件的限制，缺少很多復雜先進(jìn)的實(shí)驗器材，虛擬仿真實(shí)驗可以有效彌補實(shí)驗器材方面不足，促進(jìn)課堂教學(xué)豐富性有效性。
避免實(shí)驗器材的損耗。初中實(shí)驗中很多是電學(xué)實(shí)驗，如操作失誤接線(xiàn)錯誤，很容易導致燒壞實(shí)驗器材。虛擬仿真實(shí)驗器材沒(méi)有資源的損耗，可以有效的解決這個(gè)問(wèn)題。
虛擬仿真實(shí)驗應用
以云幻科教AR仿真實(shí)驗室資源安裝為例，大部分安裝在實(shí)驗室內，教師可以給學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗演示。這種由教師來(lái)操作的課堂實(shí)驗，是一種引導學(xué)生觀(guān)察、思考與分析的實(shí)驗教學(xué)方式，可以有效提升學(xué)生的觀(guān)察能力與實(shí)驗能力。
實(shí)現預期的教學(xué)目標。如演示練習使用電流表實(shí)驗中，告訴學(xué)生不能將電流表直接接到電源正負極上的知識點(diǎn)，教師可以給學(xué)生用虛擬仿真實(shí)驗演示一下后果，讓學(xué)生有個(gè)深刻的印象，在做實(shí)驗的時(shí)候會(huì )注意到這個(gè)問(wèn)題。
探究性實(shí)驗拓展探究能力。如探究凸透鏡成像的規律實(shí)驗，教師可以先提出探究性的問(wèn)題，比如物距大小是否會(huì )對成像產(chǎn)生影響？具體特點(diǎn)是什么？教師引導學(xué)生根據問(wèn)題自主設計探究性實(shí)驗，隨后教師跟學(xué)生一起驗證猜想的內容。
虛擬仿真實(shí)驗在實(shí)驗教學(xué)中有很大的作用，雖還不能完全替代真實(shí)實(shí)驗，單教師可以在實(shí)際的教學(xué)中，根據實(shí)際教學(xué)情況有效運用虛擬仿真實(shí)驗與真實(shí)實(shí)驗，如危險實(shí)驗、不明顯現象的實(shí)驗、沒(méi)有條件做的實(shí)驗、抽象實(shí)驗等內容，用虛擬仿真實(shí)驗與真實(shí)實(shí)驗展示實(shí)驗教學(xué)的最大效能。