信息技術(shù)環(huán)境下的初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)

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摘 要 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和多媒體技術(shù)的迅速發(fā)展，實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)生很大變化。同時(shí)，新課程標(biāo)準(zhǔn)一再?gòu)?qiáng)調(diào)在教學(xué)活動(dòng)中讓學(xué)生體驗(yàn)探究過程的重要性。為此，討論在信息技術(shù)環(huán)境下如何高效進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

關(guān)鍵詞 信息技術(shù)；初中物理；實(shí)驗(yàn)

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2017）09-0142-02

1 前言

初中物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)既是學(xué)習(xí)物理學(xué)重要的方法，又是物理學(xué)重要的學(xué)習(xí)內(nèi)容。如在加拿大，物理實(shí)驗(yàn)十分重要，物理課基本上是在實(shí)驗(yàn)室完成的，有時(shí)候甚至是到科學(xué)館或博物館上物理課[1]。而由于實(shí)驗(yàn)器材和環(huán)境的制約，有不少實(shí)驗(yàn)具有一定的破壞性，在課堂上不能進(jìn)行，又有些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象無法直接觀察到。

在現(xiàn)代教育中合理運(yùn)用信息技術(shù)，可以從多維度同時(shí)刺激學(xué)生的多種認(rèn)知感官，使學(xué)生高效自主建構(gòu)起自己的知識(shí)體系。信息技術(shù)應(yīng)用到物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，可以突出重點(diǎn)、突破難點(diǎn)，打破時(shí)間、空間以及條件的限制，可以很好地揭示物理現(xiàn)象的變化，使一些抽象的和不易觀察甚至根本觀察不到的事物形象直觀地顯現(xiàn)出來，降低學(xué)生理解的難度，拓展學(xué)生視野，更好地讓學(xué)生建立物理知識(shí)和生活實(shí)際之間的聯(lián)系。

2 各種物理實(shí)驗(yàn)

制作小實(shí)驗(yàn) 制作小實(shí)驗(yàn)主要的特點(diǎn)是：實(shí)驗(yàn)器材都是身邊的物品，學(xué)生容易找到，而且讓他們養(yǎng)成對(duì)該類實(shí)驗(yàn)總是充滿好奇、興趣濃厚，愿意做一些小實(shí)驗(yàn)，從而喜愛物理學(xué)科的習(xí)慣。同時(shí)，動(dòng)手小制作類的小實(shí)驗(yàn)可以很好地培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、空間想象能力和動(dòng)手操作能力。

在過去雖然也讓學(xué)生在課下完成小制作，然后在課堂上展示自己的制作成果，學(xué)生一邊展示一邊講解制作的過程，但是無法還原當(dāng)時(shí)真實(shí)的制作過程，甚至個(gè)別學(xué)生對(duì)制作成果的真實(shí)性產(chǎn)生懷疑?，F(xiàn)在可以借助微課視頻，讓學(xué)生把自己的制作過程錄制下來，然后展示微課視頻和最終的制作成果。如在學(xué)習(xí)光的直線傳播的時(shí)候，讓學(xué)習(xí)小組自制針孔照相機(jī)并且用手機(jī)或攝像機(jī)錄制制作過程，上課的時(shí)候進(jìn)行展示，課堂氣氛異?；钴S。

演示實(shí)驗(yàn) 演示實(shí)驗(yàn)屬于直觀教學(xué)的范疇，一般是指由教師、學(xué)生、師生合作或生生合作的方式表演展示物理現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考、分析、得出結(jié)論的實(shí)驗(yàn)。很多演示實(shí)驗(yàn)是還原重大的物理事件，如馬德堡半球?qū)嶒?yàn)、比薩斜塔實(shí)驗(yàn)等。傳統(tǒng)的演示實(shí)驗(yàn)無法還原當(dāng)時(shí)的物理事件，教師可以借助視頻資源作為演示實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充，還原重大的物理事件。視頻資源的優(yōu)勢(shì)在于：視頻資源的光、聲、色等信息輸出，能夠立體地刺激學(xué)生多種感官參與認(rèn)識(shí)活動(dòng)，能極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生的求知欲。

如在教學(xué)大氣壓強(qiáng)一節(jié)的時(shí)候，教師用實(shí)驗(yàn)室的兩個(gè)鋼制半球讓兩名學(xué)生演示馬德保半球?qū)嶒?yàn)，但是該實(shí)驗(yàn)無法重現(xiàn)當(dāng)年16匹馬拉開馬德堡半球的震撼而壯觀的場(chǎng)面，于是通過一個(gè)視頻課件，還原了1654年5月8日的馬德堡半球?qū)嶒?yàn)。視頻中兩個(gè)鋼制半球直徑37 cm，每一個(gè)半球重達(dá)150斤；當(dāng)兩邊的馬匹各增加到八匹時(shí)，伴隨著“砰”的一聲巨響，兩個(gè)半球被拉開。這樣的場(chǎng)景令學(xué)生終生難忘，更調(diào)動(dòng)起學(xué)生對(duì)大氣壓學(xué)習(xí)的探究熱情。

有些演示實(shí)驗(yàn)是講解物理學(xué)原理的，學(xué)生需要反復(fù)觀看理解。但是限于物理實(shí)驗(yàn)器材的原因無法完成實(shí)驗(yàn)，這時(shí)候可以借助于Flash動(dòng)畫，其優(yōu)勢(shì)是顯而易見的。

1）Flash動(dòng)畫是矢量的，放大后不會(huì)失真。

2）Flash動(dòng)畫具有交互性，可以更好地滿足學(xué)生的需

要，它可以讓學(xué)生的動(dòng)作成為動(dòng)畫的一部分，學(xué)生可以通過點(diǎn)擊、選擇等動(dòng)作，決定動(dòng)畫的運(yùn)行過程和結(jié)果。

3）色彩鮮艷，里面的動(dòng)畫更容易吸引青少年的注意力。

如在教學(xué)船閘的原理的時(shí)候，借助Flash動(dòng)畫課件展示并讓學(xué)生觀看和分析，收到事半功倍的效果。還有些演示實(shí)驗(yàn)雖然可以完成，但是可見度非常小，如奧斯特實(shí)驗(yàn)；在實(shí)際的教學(xué)活動(dòng)中可以運(yùn)用實(shí)物展臺(tái)進(jìn)行突破，也能夠收到良好的效果。

測(cè)量實(shí)驗(yàn) 測(cè)量實(shí)驗(yàn)分為直接測(cè)量實(shí)驗(yàn)和間接測(cè)量實(shí)驗(yàn)兩種。直接測(cè)量是指直接從測(cè)量?jī)x器的讀數(shù)獲取被測(cè)量數(shù)值的方法。間接測(cè)量則是指利用直接測(cè)量的數(shù)值，再結(jié)合已測(cè)量與被測(cè)量之間的函數(shù)關(guān)系，間接得到被測(cè)量數(shù)值的測(cè)量方法。在《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》的附錄中列出了20個(gè)學(xué)生必做的實(shí)驗(yàn)，其中有9個(gè)屬于測(cè)量實(shí)驗(yàn)。在測(cè)量實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中，測(cè)量工具的構(gòu)造、原理和使用方法是學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握的重點(diǎn)。如果單純通過教師演示，然后學(xué)生動(dòng)手測(cè)量的方式，學(xué)習(xí)效果難免不盡如人意。如在教學(xué)用天平測(cè)量物體的質(zhì)量和用電流表測(cè)量電流的時(shí)候，可以先通過一段三維動(dòng)畫視頻，讓學(xué)生了解天平和電流表的構(gòu)造原理和使用注意事項(xiàng)，然后讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)會(huì)進(jìn)行得非常順利。

探究實(shí)驗(yàn) 在《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》中突出強(qiáng)調(diào)：讓探究成為學(xué)習(xí)的主要方式。在教學(xué)中，教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)對(duì)象靈活采用教學(xué)方式，提倡教學(xué)方式多樣化。注重采用探究式的教學(xué)方法，讓學(xué)生經(jīng)歷探究過程，學(xué)習(xí)科學(xué)方法，培養(yǎng)其創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力[2]。探究實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中處于最為突出的地位，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)起到?jīng)Q定性的作用。一般情況下，探究實(shí)驗(yàn)會(huì)收集到大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，因?yàn)閿?shù)據(jù)來自于不同的小組，又加之?dāng)?shù)據(jù)凌亂，所以不利于下一步的分析。對(duì)不影響課堂因素的內(nèi)容，在教學(xué)中可適當(dāng)運(yùn)用信息技術(shù)的自動(dòng)處理功能，節(jié)省教學(xué)時(shí)間，突出教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容[3]。

如在探究凸透鏡成像的規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，對(duì)于收集到的10個(gè)小組的30條實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用Excel電子表格的數(shù)據(jù)自動(dòng)排序功能，將學(xué)生錄入的數(shù)據(jù)按照物距由大到小的順序進(jìn)行排列，學(xué)生很快就可以分析出成像的三個(gè)特點(diǎn)。接下來又利用Flash動(dòng)畫課件進(jìn)一步動(dòng)態(tài)展示成像的規(guī)律，從而讓學(xué)生在不知不覺中掌握方法和知識(shí)。

又如在探究電流與電壓、電阻關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生把電流、電壓和電阻的數(shù)據(jù)輸入Excel電子表格中，利用Excel電子表格自動(dòng)生成“散點(diǎn)圖”的功能，很快分析概括出正比例和反比例的關(guān)系。

破壞性實(shí)驗(yàn) 物理課堂是動(dòng)腦思維和動(dòng)手操作相結(jié)合的課堂。但是由于好動(dòng)的天性，初中生往往有強(qiáng)烈的進(jìn)行動(dòng)手實(shí)驗(yàn)操作的意愿，而對(duì)于教師反復(fù)強(qiáng)調(diào)的儀器的使用規(guī)范和注意事項(xiàng)不夠重視，最終在實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)儀器損壞甚至危及人身安全。如在用電流表測(cè)量電流的實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)中，讓學(xué)生運(yùn)用“中學(xué)電路虛擬實(shí)驗(yàn)室V4.1.exe”這一交互式學(xué)習(xí)軟件，體驗(yàn)電流表接線柱接反和量程選擇過小損壞電流表。學(xué)生通過體驗(yàn)，有效避免了實(shí)際實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)于器材的破壞。

著名的托里拆利實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中要用到水銀，而水銀蒸汽是有毒的。如果教師在教室里完成演示實(shí)驗(yàn)，教師和學(xué)生的健康都會(huì)受到一定程度的影響。因此，在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中，先讓兩個(gè)學(xué)生幫助教師在物理實(shí)驗(yàn)室完成托里拆利實(shí)驗(yàn)，另一名學(xué)生用攝像機(jī)把實(shí)驗(yàn)的過程錄制下來；然后把錄制的視頻在課堂上呈現(xiàn)，既達(dá)到幫助學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)的目的，又保護(hù)了師生的健康。

微觀實(shí)驗(yàn) 微觀實(shí)驗(yàn)是指揭示分子、原子世界的物理實(shí)驗(yàn)。這一類實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)是：現(xiàn)象發(fā)生得過快或過慢，太大或太小，導(dǎo)致難以演示或現(xiàn)象很難被觀察到，學(xué)生難以建立感性認(rèn)識(shí)，從而妨礙了對(duì)知識(shí)的理解。在這種情況下，教師可以借助Flash動(dòng)畫來模擬展示微觀的分子、原子的多姿多彩的世界。如硫酸銅溶液的擴(kuò)散，該實(shí)驗(yàn)需要的時(shí)間非常長(zhǎng)，在短短的一節(jié)課上無法觀察到實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象。學(xué)生也無法觀察到正負(fù)離子，更無法形成對(duì)離子在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)，對(duì)離子的運(yùn)動(dòng)速度與溫度有關(guān)更是無從著手分析。利用Flash動(dòng)畫課件，就可以很好地反映該實(shí)驗(yàn)的過程。課件中的溫度可以調(diào)節(jié)，這樣學(xué)生既可以看到離子的運(yùn)動(dòng)，又能夠觀察到隨著溫度的變化，離子的運(yùn)動(dòng)速率發(fā)生變化。

又如摩擦起電的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，教師通過絲綢和玻璃棒摩擦之后，玻璃棒與驗(yàn)電器接觸顯示玻璃棒帶電了。演示實(shí)驗(yàn)完成之后，學(xué)生困惑的是為什么玻璃棒帶電了？教師如果再通過Flash動(dòng)畫課件展示電子在絲綢和玻璃棒之間發(fā)生轉(zhuǎn)移，那么學(xué)生對(duì)摩擦起電的實(shí)質(zhì)的掌握也就會(huì)變得水到渠成了。

3 要克服的初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的三大誤區(qū)

滿堂的電腦灌輸 由于信息技術(shù)強(qiáng)大的功能，使有些教師誤認(rèn)為信息技術(shù)就完全可以代替實(shí)驗(yàn)，這樣就出現(xiàn)沒有真實(shí)實(shí)驗(yàn)而全是電腦灌輸知識(shí)的課堂。美國(guó)當(dāng)代教育家厄內(nèi)斯特·博耶曾說：“信息技術(shù)能夠在瞬間把信息傳遍世界，但是它卻不能傳遞智慧。”所以，教師在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中絕對(duì)不能用多媒體或仿真實(shí)驗(yàn)全盤代替實(shí)際的物理實(shí)驗(yàn)。應(yīng)該認(rèn)真考慮信息技術(shù)與物理實(shí)驗(yàn)的整合，實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)和實(shí)際實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，兩者的高效結(jié)合，往往能使實(shí)驗(yàn)教學(xué)上升到一個(gè)新的層次。

抹殺傳統(tǒng)教學(xué)中的“板書” 過多過濫的信息技術(shù)和多媒體技術(shù)的應(yīng)用，雖然可以讓課堂變得熱鬧，但也使整堂課中教師變成電腦操作工，教師“巧妙”地把傳統(tǒng)的板書內(nèi)容轉(zhuǎn)移到屏幕上，不再板書或者很少板書。這樣一來，學(xué)生來不及做必要的筆記，課堂的內(nèi)容變成學(xué)生的短暫記憶，他們更不知道這一節(jié)課的重點(diǎn)和難點(diǎn)，教學(xué)效果當(dāng)然大打折扣。

忽視學(xué)生的主體地位 信息技術(shù)對(duì)當(dāng)今的教育和教學(xué)活動(dòng)的影響是革命性的，但是教師也要充分地認(rèn)識(shí)到，信息技術(shù)不能取代實(shí)驗(yàn)教學(xué)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該處于物理教學(xué)的核心地位，要重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，重視學(xué)生的親身體驗(yàn)，在使用信息技術(shù)作為真實(shí)實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充和輔助的時(shí)候，要想盡一切可能讓學(xué)生親自動(dòng)手和體驗(yàn)，突出在教學(xué)活動(dòng)中學(xué)生的主體地位。切忌把信息技術(shù)和多媒體課件變成物理實(shí)驗(yàn)課堂的主角。

參考文獻(xiàn)

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