一、仿真物理實驗室概述
仿真物理實驗室是一個設備較爲齊全的模擬真實實驗的物理教學軟件平臺，此軟件一般包括三個仿真模組，即《運動及動力學模組》《電學模組》和《光學模組》，各個模組又各自包含許多實驗器具和集成實驗環境，學生可以在任意組合的虛擬的實驗環境中構建仿真的各種環境，自主設定實驗對象的各種參數，透過智能仿真做到動畫與數據的結合，以其實現逼真的物理實驗效果。
二、仿真物理實驗教學模式的構建
物理仿真實驗教學模式是在網絡版“仿真物理實驗室”環境下進行的實驗教學，是基於發現式探究教學理論的四個環節即創設情境提出問題、引導學生提出假設、驗證假設、歸納總結和“仿真物理實驗室”在高中物理實驗教學方面的切身實踐，逐漸形成對仿真物理實驗教學模式的構建。仿真物理實驗教學過程爲：學生播放仿真實驗室中的內置課件→教師創設情境提出問題並引導建立實驗假設→教師根據實驗難度係數安排決定學生獨立實驗和小組協作實驗→學生進行邏輯推理而探究實驗結論→學生獨自驗證實驗結論並在一定條件下改變實驗參數進行實驗創新→教師揭祕實驗難點並歸納總結實驗結論。
三、運用仿真物理實驗教學模式進行高中物理實驗的案例設計和分析
1.仿真物理實驗室在力學中的案例設計和分析
關於力學實驗涉及很多，但有些實驗在傳統的演示實驗的操作過程中會因爲環境條件的限制會使得實驗結果發生一些誤差，但如果運用仿真物理實驗室在軟件環境中就可以創造出一個沒有阻力的環境，從而實現實驗預期目標。筆者擬選擇動量守恆定律來作爲力學中的典型案例來闡述仿真物理實驗室的教學模式。以下內容爲運用仿真物理實驗室進行動量守恆定律的教學過程設計：（1）創設情境一是播放仿真物理實驗室內置的課件進行動畫演示：兩個雞蛋同時從相同等距離的高度分別落到木質桌面和沙灘上，前者破碎而後者卻完好無損。二是拋出問題，如動畫演示現象如何解釋？或兩碰碰車相撞，其動量如何變化？三是提出實驗假設並進行實驗。把相撞的碰碰車或兩雞蛋抽象成仿真物理實驗室的兩個小球，觀察不同變量對兩個小球的變化。（2）實驗任務在仿真物理實驗室的網絡環境中，讓學生設定不同質量和相同質量兩種情況下的小球，分別實驗一靜一動相撞、相向相撞和同向相撞，計算兩小球動量變化的結果，並改變參數多次實驗來驗證動量守恆定律。（3）實驗過程一是在工具箱中選擇兩小球並據實驗需要設定質量和座標參數；二是畫出一個20m長度的直線軌道並設定參數和爲零的摩擦係數；三是將兩小球放置直線軌道上，分別進行一靜一動相撞、相向相撞和同向相撞並記錄速度；四是改變小球質量和初速度，多次實驗並對應記錄，探索動量變化規律；五是進行小組實驗並對實驗難點討論；六是老師歸納總結實驗結論。爲深刻理解這一定律，可做這樣的實驗：運動的藍色小球沿左方向碰撞固定在彈簧上的綠色靜止小球（如圖1所示）。橫縱座標分別爲時間軸和速度軸，即代表兩小球的'運動時間和速度變化。
2.仿真物理實驗教學模式對於高中學生的應用效果
筆者基於對某高中一段期間的實地調查和反饋，獲知學生透過仿真物理實驗學習，不僅學習興趣與日俱增，而且學生的思維能力和創新能力得到發展。例如，在創新能力考察方面，一是看學生是否由知識注重轉向能力注重，二是看學生對知識的應用和遷移能力。能力考察方式有許多種，在此只選取一例進行簡單說明。譬如教師可以給出一定的實物讓學生自主設計實驗來驗證動能定理。其中，一位學生這樣操作：將木塊A和木塊B用細繩連接繞過定滑輪，木塊A和木塊B分別與長木板右端和地面距離爲h,放開A使B帶動A做加速運動，結果A離開長木板的同時B也恰好落地。這一實驗操作如圖2所示：
四、結語
仿真物理實驗室只是更好地爲高中物理教學提供一個模擬真實實驗的軟件平臺，不是通用於任何教學過程之中，而要想發揮其最大功效還需採取有效策略並結合建構主義和行爲主義學習理論的教學方式，來激發高中學生的興趣。不過，針對仿真物理實驗室設計的模組對象如果引入插件機制、主模中添加時間線功能、實驗數據曲線的輸出功能中能夠自訂變量和描述運動學以外的圖像、電學模組中添加電感和電容等，這樣就會夠更加擴大軟件的適用範圍。