信息技術(shù)對高校物理實驗教學創(chuàng)新的促進作用分析

李捷+石友彬+王慧+陳春雷

摘要：本文從影響高校物理實驗教學創(chuàng)新的因素入手，著重分析了信息技術(shù)對高校物理實驗教學創(chuàng)新的促進作用，探索了信息技術(shù)應用于高校物理實驗教學的原則和途徑，并提出了信息技術(shù)應用于高校物理實驗教學創(chuàng)新應注意的問題。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù)；高校；物理實驗；教學創(chuàng)新；促進作用

信息技術(shù)作為新課改下的重要教學手段，被運用在教學改革之中，能夠有效提高教學質(zhì)量。而物理學科是高校的重點學科，直接影響著學生科學思維與科學素質(zhì)的培養(yǎng)。而且，高校物理學科具有較強的實踐性，需要高校積極開展實驗教學。在這種情況下，很多高校積極探索信息技術(shù)對高校物理實驗教學創(chuàng)新的促進作用。在物理實驗教學中運用信息技術(shù)要實現(xiàn)信息技術(shù)與物理課程的有效整合，正確處理信息技術(shù)與教學內(nèi)容、教學方式、教學主體之間的關(guān)系。研究信息技術(shù)對高校物理實驗教學創(chuàng)新的促進作用不僅能夠有效提高物理實驗教學質(zhì)量，而且對物理實驗教學改革有著深刻意義。

1.影響高校物理實驗教學創(chuàng)新的因素

1.1教學內(nèi)容

教學內(nèi)容是整個教學過程中教師和學生所學習的全部知識、情感和技能。教師和學生需要從教學資源中選擇合適的教學內(nèi)容并進行加工。并且，教師和學生需要運用科學的方法對物理教材進行加工，使物理教學內(nèi)容符合教學目標。因此，在物理教學的過程中，不能將教學內(nèi)容定位為教材知識的記憶，而是要對教學內(nèi)容進行分析，讓學生能夠?qū)⑺鶎W的知識聯(lián)系起來，并學會運用知識解決現(xiàn)實問題。隨著教育事業(yè)的發(fā)展，教學內(nèi)容也在不斷發(fā)展變化，教學內(nèi)容對物理教學創(chuàng)新有著重要的影響，教師對教學內(nèi)容的選擇、學生對教學內(nèi)容的學習狀況都會影響到物理實驗教學質(zhì)量。

1.2教學方法

在傳統(tǒng)教學的過程中，大多數(shù)物理老師十分重視學生的知識積累以及學生對知識的記憶，因為采用知識灌輸?shù)姆椒?。很多物理老師認為，學生只要記住了物理知識，就可以掌握物理技術(shù)。但是這種思想是錯誤的，教師的教學方法，直接影響到學生對物理知識和技能的學習。只有教師摒棄傳統(tǒng)的理論灌輸式教育采取新興教學方法，在物理實驗教學的過程中，積極運用多媒體教學法，合作探究教學法等，能夠有效提高學生的學習興趣，讓學生真正參與到課堂之中。

1.3教學環(huán)境

教學環(huán)境對高校物理實驗教學創(chuàng)新有著重要的影響，先進的教學體制，完善的教學設(shè)施以及良好的學習氛圍都能夠促進教學創(chuàng)新。反之，惡劣的教學環(huán)境，以及，不夠完善的教學設(shè)施，都會阻礙物理實驗教學創(chuàng)新。具體來說，教學環(huán)境能夠為物理實驗教學提供客觀條件。當物理教師在進行、波動圖像、磁場分布、電場分布，電荷轉(zhuǎn)移等抽象實驗的時候，需要運用多媒體技術(shù)設(shè)施創(chuàng)造虛擬實驗環(huán)境。而如果學校缺乏多媒體設(shè)備，將無法開展物理虛擬實驗。由此可見，教學環(huán)境對高校物理實驗教學創(chuàng)新有著重要的影響。

2.信息技術(shù)對高校物理實驗教學創(chuàng)新的促進作用

2.1信息化教材與資源的促進作用

信息化教材是信息技術(shù)應用于教育發(fā)展的需求。高校在改革物理實驗教學的過程中，需要對信息化教材的呈現(xiàn)進行深入思考。并且隨著信息技術(shù)的發(fā)展，電子教材的設(shè)計與開發(fā)，已經(jīng)成為教育事業(yè)的重要發(fā)展趨勢。雖然電子教材的內(nèi)容于傳統(tǒng)物理實驗教材的內(nèi)容基本相同，但是開發(fā)人員需要對教材中的學科概念和教材知識點進行深入加工，充分考慮高校物理實驗的特點，用數(shù)字化智能化的聲音、視覺、圖形、文字等呈現(xiàn)物理實驗教材。這樣在學生使用電子教材的時候，就可以運用相應的動畫圖片視頻等素材，從多角度觀看教學內(nèi)容。而信息化的教學資源是，高校運用信息技術(shù)開展物理實驗教學創(chuàng)新的前提。信息化的教學資源，能夠為學生提供豐富多樣的實驗素材，讓學生更好的了解實驗步驟和實驗概念，進而為學生的自主實驗提供條件。

2.2信息化教學過程的促進作用

信息化教學過程主要指教學內(nèi)容、教學方法、教學模式的信息化和數(shù)字化。在現(xiàn)代教育理論的指導下，運用信息化教學手段，培養(yǎng)學生的信息素養(yǎng)，已經(jīng)成為提高教學質(zhì)量的重要保證。并且現(xiàn)代建構(gòu)主義、行為主義、人本主義、認知主義理論都要求，高校物理實驗教學適應信息時代的要求，采用信息化的教學方式。而信息化的教學過程能夠加強信息技術(shù)的運用，豐富理實驗教學內(nèi)容。同時，信息化的教學過程能夠為學生提供更加直觀的實驗方式，而以信息技術(shù)為支撐的吸力實驗能夠讓高校，物理實驗教學開展虛擬實驗，優(yōu)化實驗教學環(huán)節(jié)。

2.3信息化教學環(huán)境與技術(shù)的促進作用

信息化教學環(huán)境主要包括多媒體教學環(huán)境、計算機網(wǎng)絡教學環(huán)境和虛擬仿真教學環(huán)境。首先，多媒體教學環(huán)境，能夠利用多媒體技術(shù)，優(yōu)化物理實驗教學過程。具體來說，在多媒體物理實驗教學的過程中，教師可以利用圖像、聲音、文字、影像等多種媒體技術(shù)對物理實驗教學內(nèi)容進行加工，通過人機交互操作，為學生講解物理實驗過程。在這種情況下，學生能夠看到具體的物理實驗過程，進而掌握物理實驗技能；其次，計算機網(wǎng)絡教學環(huán)境能夠，讓教師運用網(wǎng)絡資源，促進學生的自主學習。并且教師還可以在學生自主實驗，的過程中為學生提供指導，加強師生之間的合作探討，優(yōu)化物理實驗教學過程。另外，計算機網(wǎng)絡教學環(huán)境具有資源共享、實時交互和信息豐富的特點，能夠豐富物理實驗教學內(nèi)容，為學生提供充足的物理實驗學習資料；最后虛擬仿真教學環(huán)境，能夠讓教師和學生運用信息技術(shù)開展假設(shè)性實驗，并通過虛擬仿真操作來了解實驗步驟和實驗結(jié)果。

3.信息技術(shù)應用于高校物理實驗教學的原則

3.1將信息技術(shù)與物理實驗教學方式相結(jié)合

信息技術(shù)應用于高校物理實驗教學，應堅持將信息技術(shù)與物理實驗教學方式相結(jié)合的原則。這是因為，物理實驗教學方式直接影響著實驗教學的結(jié)果。只有將信息技術(shù)與教學方式，相結(jié)合才能夠創(chuàng)新物理實驗教學方式，優(yōu)化實驗教學效果。而信息技術(shù)在教學中有著重要的優(yōu)勢，能夠支持學生的主動探究、自主學習和協(xié)作交流。因此將信息技術(shù)與物理實驗教學方式相結(jié)合，需要教師積極重視學生的自主學習能力，為學生提供自主探究的環(huán)境，加強學生之間的交流與協(xié)作，鼓勵學生運用信息技術(shù)學習物理實驗。

3.2以學生為本

高校物理實驗教學的最終目的是為學生服務，提高學生的物理知識和技能。因此信息技術(shù)應用于高校物理實驗教學需要堅持以學生為本的原則，充分重視學生能力的培養(yǎng)。為此，高校物理教師應充分，了解學生的個性差異和學習能力差異，根據(jù)學生的差異，采取因材施教的層次教學法，并運用信息技術(shù)為學生創(chuàng)設(shè)個性化的學習環(huán)境。另外，高校，物理教師應積極為學生創(chuàng)造良好的學習條件，讓學生能夠自主選擇信息技術(shù)工具，加強學生，收集和處理信息的鍛煉，進而提高學生的信息素養(yǎng)。

3.3資源共享

資源共享是將信息技術(shù)應用于物理實驗教學的重要結(jié)果，信息技術(shù)能夠加快教學資源和學習資源的傳播，方便教師的教學和學生的學習。在這種情況下，教師和學生能夠，自主選擇網(wǎng)絡中的教學資源和學習資源，對自身的知識結(jié)構(gòu)進行補充，實現(xiàn)自身的提高與發(fā)展。并且資源共享能夠豐富物理實驗教學內(nèi)容，加強學生對物理實驗教學的了解，幫助學生的物理實驗學習和開展。

3.4目標性原則

目標性原則指物理實驗教學應以教學目標為導向，選擇合適的信息技術(shù)，應將信息技術(shù)與教學策略相結(jié)合，進而優(yōu)化物理實驗教學效果。堅持目標性原則，開展物理實驗教學，能夠保證物理實驗教學的正確方向，增強信息技術(shù)選擇的合理性，避免信息技術(shù)的泛化，以及對信息技術(shù)的過度依賴，正確發(fā)揮信息技術(shù)在物理實驗教學中的輔助作用。并且，目標性原則，能夠增強物理實驗教學的目的性，明確學生的物理實驗目的，強化學生的物理實驗學習動力，進而優(yōu)化學生的學習效果。

4.信息技術(shù)應用于高校物理實驗教學的途徑

4.1運用信息技術(shù)創(chuàng)設(shè)環(huán)境

運用信息技術(shù)能夠創(chuàng)設(shè)具體的物理實驗環(huán)境，讓學生在仿真環(huán)境中進行物理實驗，加強學生對物理實驗的感受和體驗，優(yōu)化實驗效果。例如，物理教師可以運用信息技術(shù)創(chuàng)設(shè)一個飛行員情境，讓學生動手參與飛行員的飛行，并讓學生在飛行的過程中去轟炸一艘敵艦。在這種情境的引導下，學生需要通過鼠標控制飛機來對敵艦進行投彈，尋找投彈的目標與距離，并思考投彈過程中的運動學規(guī)律，進而加強學生對相關(guān)運動學規(guī)律的思考和探索，激發(fā)學生的積極性。

4.2運用信息技術(shù)支持物理實驗

DIS系統(tǒng)是信息技術(shù)、傳感技術(shù)與現(xiàn)實實驗的結(jié)合， DIS系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對物理實驗的自動控制和數(shù)據(jù)記錄，并對數(shù)據(jù)進行智能化分析。因此，DIS系統(tǒng)在物理實驗教學中有著明顯的優(yōu)勢。高校物理實驗教師可以將DIS系統(tǒng)與實驗教學相結(jié)合，增加學生的實驗深度和實驗范圍，節(jié)省數(shù)據(jù)處理時間，使信息技術(shù)更好的支持物理實驗。例如物理老師可以運用DIS實驗系統(tǒng)開展牛頓第三定律實驗，將原本復雜的規(guī)律簡單的呈現(xiàn)出來，學生可以在系統(tǒng)中明確的看出兩個力的關(guān)系。

4.3運用信息技術(shù)指導課外實驗

現(xiàn)階段高校的物理實驗教學都為課堂實驗教學要求學生根據(jù)教師的指導，在規(guī)定時間內(nèi)完成是物理實驗，忽視了學生的創(chuàng)造性培養(yǎng)。并且高效的物理實驗室多采取封閉管理的方式，沒有對學生開放，學生的自主實驗機會較少。而將信息技術(shù)運用于課外實驗，能夠通過物理實驗的時空限制，提高學生的自主實驗積極性。為此學校應充分利用信息技術(shù)網(wǎng)絡的管理功能，建立物理實驗預約系統(tǒng)。學生可以在預約系統(tǒng)中提前提交預約申請，便于學校安排實驗教室和器材。并且信息化的呈現(xiàn)方式，能夠為學生提供豐富的實驗內(nèi)容和實驗課題，對學生的物理實驗進行理論和實踐指導，減少學生在實踐過程中的失誤，提高學生的實踐成功率，進而增強學生的成就感。另外信息技術(shù)的交互功能能夠?qū)崿F(xiàn)學生與教師以及學生之間的實驗交流與討論，進而為學生創(chuàng)造一個平等、合作的實驗環(huán)境。

5.信息技術(shù)應用于高校物理實驗教學應注意的問題

首先，信息技術(shù)用于物理實驗教學，應注意實驗教學與信息技術(shù)的結(jié)合程度，避免信息技術(shù)的濫用以及物理教師和學生對信息技術(shù)的過度依賴；其次，信息技術(shù)應用于高校物理實驗教學，應注于信息技術(shù)與傳統(tǒng)物理實驗手段的結(jié)合，不能徹底拋棄傳統(tǒng)的實驗手段。這是因為傳統(tǒng)的實驗手段能夠讓學生，在真實的環(huán)境中了解實驗過程和實驗結(jié)果，這種效果是信息技術(shù)的虛擬性無法替代的。

參考文獻：

[1]虛擬現(xiàn)實技術(shù)進入高校教學的研究與實現(xiàn)[J]. 趙士濱. 電化教育研究. 2001（02）

[2]虛擬實驗的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展前景[J]. 李耀麟，張呂彥. 隴東學院學報. 2009（02）

[3]用信息技術(shù)“點亮”物理實驗——信息技術(shù)與物理實驗課程整合的方法研究[J]. 鐘永江，鐘紹春，尹桂萍，蔡燁. 中國信息技術(shù)教育. 2009（01）

[4]新課程理念下物理實驗創(chuàng)新的問題（二）——實驗技術(shù)的創(chuàng)新及其與傳統(tǒng)實驗手段的關(guān)系[J]. 劉炳升，陳杰. 教學儀器與實驗. 2006（02）

基金項目：本文系廣東海洋大學2016 年度教育教學改革項目“信息技術(shù)在大學物理實驗教學有效性的研究”（項目編號： XJG201663）、廣東海洋大學物理實驗教學改革項目、2015年度中華農(nóng)業(yè)科教基金及廣東省教學科研項目“理工科類大學物理教學中培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力及創(chuàng)業(yè)能力的研究與實踐”（項目編號： NKJ201503030、項目編號：2011TJK068）的研究成果。