云服务环境下虚拟实验室在中学物理教学中的应用模式构建

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1、云服务环境下虚拟实验室在中学物理教学中的应用模式构建作者：余宪泽/赵枫作者简介：余宪泽，广东省珠海市教育研宂屮心主任，屮学高级教师;赵枫，广东省珠海市教育研宄屮心教师。原文出处：《课程教学研宄》（广州）2017年第20179期第50-54页内容提要：物理实验是物理教学的重要内容，实际实验与理论结果有很大的差距。在信息环境下虚拟实验很好地解决了这个问题。通过探讨常见实验室的优势和不足，分析云服务虚拟实验室有效应用的原则，形成了云服务虚拟实验室对演示型实验、探允型实验和设计型实验的支撑方式，并由此构建了云服务虚拟实验室

2、在中学物理教学中的应用模式。考虑到云服务环境条件的局限性，虚拟实验室的功能未能最大限度地发挥，后期虚拟实验室在云互动课堂中的应用将是研允的方向。期刊名称：《中学物理教与学》复印期号：2018年01期关键词：中学物理教学/云服务环境/虚拟实验室/模式构建实验是物理教学中的重点内容，通过物理实验教学不仅能够帮助学生更好地掌握物理知识，而且能够培养学生解决问题能力与创新能力。［1］教学条件新课改实施以来，物理教学条件发生很大变化，很多旧的实验仪器被淘汰，新的仪器设备得以增添，但仍不能满足物理实验教学的现实需要。《国家中长

3、期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》强调"信息技术对教育发展具有革命性影响，必须予以高度重视"。同时指出，要建立"虚拟实验室""加强优质教育资源开发与应用"。随着信息技术的飞速发展，以及三通两平台的深入推进，学校的教学环境发生了深刻的变化。目前，云服务课堂作为融合互联网、云计算、大数据下的新型课堂环境，因硬件要求较低、分布广泛，成为具有代表性的基础云环境。该课堂环境将权威的数字教材、数字教辅以及学科教学工具带入课堂，最大化地分享和使用云端优质数字资源，为破解物理实验教学困境提供了可能。本文依托广东省"

4、粵教云"工程项目，聚焦云服务课堂（"粵教云"三大学习环境之一）环境下中学物理实验教学，探究云服务环境下虚拟实验室（以下简称云服务虚拟实验室）在物理实验教学中的应用模式。一、云服务虚拟实验室的内涵（-）虚拟实验室虚拟实验室的概念最早是由美国的UniversityofVirginia的WilliamWolf教授提出，用来描述一个计算机网络化的虚拟实验室环境，它指借助图形/图像、仿真和虚拟现实等技术，在计算机上创建一个可视化虚拟实验环境。其中，每一个可视化器件代表一种实验器材，无论是学生还是教师都可以随时进入虚拟实验室操

5、作仪器，通过鼠标的点击与拖拽，来进行各种实验。［2］根据虚拟实验室交互程度的不同，虚拟实验室可分为两类：一种是沉浸式虚拟实验室也就是现在所说的AR实验室，另一种是桌面式虚拟实验室。前者由于对硬件有较高的要求，同时成本也高，难以在学校普及。后者是学生通过鼠标或触控的方式来与计算机模拟出来的环境进行交互，并进行各种实验操作。这种形式的虚拟实验室技术相对简单，成本低廉，是当前较为常见的虚拟实验室，云服务虚拟实验室就是属于这种类型。（二）云服务虚拟实验室云服务虚拟实验室是一种将NOBOOK（简称NB）物理虚拟实验室内嵌于畅

6、言教师助手（智慧教学系统）的一款桌面式虚拟实验室。该实验室囊括所有人教版初中和高中的经典实验，并为每一类实验提供虚拟支撑的应用系统，为用户提供实验操作规范化指引和DIY个性化实验探究服务，方便教师的教学以及学生的学习。该应用还提供了方便实验的多种形式的编辑工具如文字、图形、画笔等。NB物理虚拟实验室具有功能完备、操作便捷、交互性强等特点，为物理课堂提供了良好的教学平台。［3］在畅言教师助手以及"粵教云"云端资源的支持下，它能为师生的探索与学习提供丰富的环境（如表1所示）。云服务虚拟实验室作为虚拟实验室的一种特殊形式

7、，其如何应用有赖于对一般虚拟实验室以及传统实验室的准确把握，由此可能体现云服务虚拟实验室的优势。二、常见类型实验室对比分析从发展的角度来看，常见的物理实验室经历了从传统以仪器设备为主要形式，到以Flash动画为支撑，再到以计算机交互技术为支持的过程。三种类型的实验室普遍存在于常规课堂，在中学物理教学中具有广泛的用户基础。它们在实验器材、实验现象、实验条件、安全系数多方面形成了差异（如表2所示）。事实上，Flash动画物理实验室由于所需的Flash动画文件对教师而言，制作难度较大，再加上Flash动画以演示为主，缺乏

8、交互性，逐渐让位于其他实验室，比如虚拟实验室。由表2可知，相比于传统实验室器材昂贵、折旧率较高、实验现象不易观察、部分现象难以直接实验以及存在潜在的危险性，虚拟实验室的优势则比较明显。虚拟实验室仅需配备计算机或移动终端，内嵌虚拟实验室应用，即可完成所需物理现象的实验，实验步骤清晰，实验现象直观，实验过程零危险，满足了人人可参与、人人皆动手的要求。而且从学生和