摘要：PhET是PhET的缩写，译为物理教育技术。 基于传统物理实验教学的优缺点以及PhET的介绍，提出将PhET模拟程序应用于物理课堂教学，并以“平衡探究实验”为例讲解教学内容的“杠杆”。 根据教学设计的一般要素进行教学设计分析，并将其运用到物理课堂教学中，提高教学效果，有助于物理教师在教学中应用PhET模拟程序，掌握相应的教学策略和思路。
关键词：PhET； 模拟程序； 实验教学； 初中物理； 教学策略； 教学设计
生命充满了物理现象，例如力、光、热和电。 这些物理现象大部分都可以用中学物理知识来解释。 与生活密切相关的知识可以引起学生对物理的兴趣[1]，但在现实的物理教学中，只要求学生记住概念、公式或原理初中物理教学设计，导致学生对物理学习没有兴趣。 如何让学生对物理产生兴趣，甚至爱上物理，是教育工作者不断研究和思考的课题。 随着互联网技术和信息技术的不断发展，PhET在物理教学中诞生。 目前，有很多 PhET 模拟程序。 如何利用现有的PhET项目来提高物理教学效果是物理教师关注的热点话题。
一、传统物理实验教学的优缺点
1、实验教学优势
物理是一门以实验为基础的课程。 每本教材中都安排了几个实验，每章后还配有小实验。 因此，实验教学是物理课程的重要组成部分。 不仅可以提高学生的学习兴趣、动手操作能力和实践能力，还可以培养学生严谨的科学精神。 而且，许多物理公式和定律都是根据实验现象总结出来的。 实验教学操作步骤简单。 教材中的每个实验都会有具体的操作步骤。 只要按照步骤操作，任何人都可以操作它，探索和发现科学家以前发现的物理现象，从而激发学生对物理的探索。 科学兴趣。
2、实验教学不足
一方面，物理实验仪器设备相对精密、昂贵，一不小心就可能损坏； 一套物理装备往往要花费几十万，所以这些装备的更新换代速度极其缓慢。 另一方面，在真实的实验室做实验时，经常会用到电、火等危险物品，稍有不慎就可能酿成大祸； 做实验时，一般需要分组完成，但学生的学习水平和动手操作能力存在差异。 有的同学在实验中东张西望，不但对自己组没有帮助，反而还制造麻烦，拖后组的后腿。 这使得很难在规定的时间内完成实验内容，从而影响整个小组。 每节课的进度。
2. 关于PhET
PhET是物理教育技术的缩写。 它由科罗拉多大学卡尔·维曼于2002年制作并运行，旨在通过免费的交互式模拟程序提高全世界人们的科学教学素养[2]。 PhET网站（..edu[3]）上有很多交互式模拟程序初中物理教学设计，这些模拟程序向全世界开放，可以免费下载并在线学习。 随着PhET模拟项目在各学科领域的快速增加，PhET受到越来越多研究者和教师的青睐。 目前，这些模拟实验已涉及生物学、化学、地球科学、数学等多个学科，可供世界各地的研究人员、爱好者、教师和学生免费使用。 早期PhET模拟程序的开发主要采用Java和Flash技术。 使用这两种技术开发的仿真实验与许多平台不兼容。 不同的平台需要不同的技术来支持。 对于不懂技术的老师和学生来说，要使用这些模拟器有点困难。 2013年，PhET开始使用HTML5技术开发模拟程序。 使用HTML5开发设计的程序可以跨平台无缝连接。 无论是win7、win8、win10，甚至是LINUX系统或Unix系统，只要安装了浏览器，模拟程序就可以运行。
3. PhET教学准备：《平衡探究实验》教学分析
下面对《平衡探究实验》模拟软件的教学设计进行分析，教学设计需要考虑六个内在相关的复杂因素和环节[4-5]。
1.学习需求分析
学习需求主要是指学生在学习相关知识之前所具备的现有知识和相关经验。 在学习本课之前，一方面，学生已经了解了力学中的一些基本概念和规律，并且可以利用这些力学知识来解释生活中的一些问题。 杠杆是机械知识的进一步拓展和应用。 因此，学生在学习本课的教学内容时已经具备了相关的知识基础。 另一方面，学生在日常生活中使用的剪刀、钳子、秤、跷跷板等都具有杠杆的特性，这样在讲解时更容易被接受，也更容易激发学生的学习兴趣。
2.学习内容分析
《杠杆》[6]是人民教育出版社八年级下册第十二章《简单机械》第一节的教学内容。 PhET网站上的“平衡探索实验”只是讲解了杠杆的相关知识。 因此，在讲解“杠杆”部分时，可以用“平衡探究实验”来讲解。 教学内容包括：杠杆的概念、杠杆的相关术语、力臂和阻力臂的画法、杠杆的平衡条件。 教学重点是理解杠杆均衡条件以及利用均衡条件解决问题。 教学的难点在于通过模拟实验推导出杠杆的平衡条件。
3. 学习者分析
在学习本课之前，学生已经了解了力的三种性质，掌握了相关知识，为本课做好了准备。 这个班的学习者是二年级的学生。 这一阶段，学生的思维处于从具体思维向抽象思维过渡的阶段。 他们的抽象思维能力不强，需要用具体的事物来理解。 初二学生容易接受新事物，喜欢挑战，不喜欢全程“老师讲、学生听”的教学模式。 因此，在讲解杠杆的内容时，让学生自己操作，通过PhET中有趣的游戏来学习各个方面。 知识点可以更好地训练学生的动手操作能力和归纳推理能力。
4.学习目标分析
知识技能目标：了解杠杆的定义，能够从日常工具中识别杠杆部分； 了解杠杆相关术语：支点、力、阻力、动力臂、阻力臂等概念，并能画出力臂，了解杠杆的平衡状态。 过程和方法目标：通过操作模拟实验，感知杠杆； 在操作过程中，进一步了解杠杆的支点、力、阻力、动力臂、阻力臂的概念和平衡条件。 情感目标：让学生感受到杠杆在生活中的重要作用，乐于发现和分析生活中的杠杆，培养对物理的兴趣； 让学生在模拟实验的操作中体验物理科学的魅力； 培养学生细心观察、推理能力和团结合作精神。
5、教学方法设计
本课主要采用模拟程序实验法、归纳法、讨论法、讲授法等。 模拟实验方法主要是培养学生的实践能力，归纳法用于总结杠杆的平衡条件，讨论法和讲授法穿插在整个教学过程中。
6、教学媒体的选择
本课所需的教学媒体主要是多媒体计算机和互联网。 利用网络连接在线或将仿真实验程序下载到终端计算机上供学生使用。
4. PhET教学应用：《平衡探究实验》教学流程（1节课，45分钟）
通过教学设计分析，研究者随机选取楚雄市5所初中，随机选取10名初中物理教师采用模拟实验“平衡探究实验”进行课堂教学，取得了良好的教学效果。 教学过程中，全体老师惊喜地发现：这种模拟实验不仅解决了实验室中可能遇到的各种意外情况，而且激发了学生的学习兴趣，尤其是在游戏阶段。 他们都在积极地运作、记录和思考。 根据课堂观察的教学情况，整理出《平衡探究实验》的教学流程（1学时），如表1所示。
五、反思与展望
从以上教学设计分析以及利用“平衡探究实验”学习“杠杆”知识的整个教学过程可以看出，PhET模拟程序可以让教与学变得有趣，激发学生的学习兴趣，提高学生的学习能力。学生的学习能力。 这也是PhET受到全球各学科教师青睐的原因。 但在应用PhET时，需要注意以下三点：
1.并非所有知识点都适合PhET教学
首先，PhET网站提供的模拟课程涵盖了生物、化学、地球科学、数学等多个学科，包括小学、初中、高中、大学课程。 截至2019年8月9日，共有149个模拟项目。 然而，物理模拟程序只有几十个，而初中物理知识点却有数百个。 显然，PhET网站上的模拟程序并没有包含所有的知识点。 其次，物理课程中介绍了很多定律、公式、定律等理论知识。 这些知识只需要老师的推理和解释，学生按照老师的思路就能理解。 因此，不需要借助模拟实验，当然也不需要PhET来进行教学。
2、教师必须有可以监控学生电脑的电子教室软件。
在计算机网络教室里，每台计算机都可以接入互联网。 最理想的情况是所有学生都能很好地操作模拟程序。 然而，每个班总有一些学生无法集中精力做实验，经常趁老师不注意的时候做其他事情，比如上网聊天、看电影电视剧等，老师很难做到这一点。在教室里走动，监督学生的学习。 如果老师的电脑上安装了可以监控学生电脑的软件，那么所有学生都会自动连接到老师的电脑上。 老师坐在电脑前，可以知道学生是否认真操作模拟程序，并可以检查每个人的学习速度和进度，并纠正不适当的操作。 学生可以获得一对一的指导和帮助。
3、教师要有终身学习的理念
使用PhET进行教学，首先需要了解什么是PhET，哪些课程和知识点适合PhET，使用PhET教学时如何设计教学计划，课堂教学进度是否可控，能否提高学习效果这就要求教师树立终身学习的理念，不断学习，获取新知识，掌握新技术，提高课堂宏观调控能力。 它还要求教师精通所教授的课程和各种教学方法，并能运用所学的知识和技能。 在教学实践中，提高教学效果。 总之，应用PhET在“平衡探究实验”中学习“杠杆”知识，可以提高教师的教学效率和学生的学习效果。 在物理教学中，让学生通过模拟实验自己发现规律，可以进一步激发学生的学习兴趣。 因此，在物理教学中，需要充分利用PhET网站提供的模拟程序，不断提高教学效果。