信息技術(shù)在物理電磁學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)踐與研究

陳泳林

摘要：物理作為一門(mén)不斷變化發(fā)展的學(xué)科，在各個(gè)發(fā)展時(shí)期，都對(duì)教學(xué)器材及實(shí)驗(yàn)投入產(chǎn)出效率有較高的要求，涵蓋實(shí)驗(yàn)方法的改進(jìn)、實(shí)驗(yàn)強(qiáng)度的提升以及信息的有效分析運(yùn)用等各個(gè)方面。當(dāng)前信息技術(shù)在整個(gè)教學(xué)體系中有了更為廣泛的應(yīng)用，從物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析整合、光電效應(yīng)模擬到智能化分析預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，信息技術(shù)都大力推動(dòng)了物理學(xué)科的發(fā)展。我們應(yīng)該充分認(rèn)識(shí)到物理學(xué)科的特點(diǎn)，并有效融入信息技術(shù)教學(xué)，更高效地提升教學(xué)效果。本文以此為立足點(diǎn)，分析當(dāng)前高中階段物理教學(xué)現(xiàn)狀，以電磁板塊的教學(xué)為例，分析信息技術(shù)在其中的有效應(yīng)用，并提出一系列可行性建議。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù)；電磁教學(xué)；實(shí)踐應(yīng)用

近年來(lái)，隨著教育體制的不斷變革以及教學(xué)模式多樣化的發(fā)展，高中教學(xué)理念也在不斷更新和拓展。高中作為連接初中和大學(xué)的關(guān)鍵階段，應(yīng)努力實(shí)現(xiàn)從基礎(chǔ)教學(xué)到實(shí)踐結(jié)合理論教學(xué)的過(guò)渡，力爭(zhēng)培養(yǎng)實(shí)踐能力強(qiáng)、邏輯思維縝密以及理念創(chuàng)新的高素質(zhì)人才。

物理作為高中整個(gè)教學(xué)體系中的重點(diǎn)學(xué)科，具有邏輯性強(qiáng)、辯證度高以及社會(huì)實(shí)踐聯(lián)系性強(qiáng)等特點(diǎn)，對(duì)學(xué)生理性思維和學(xué)科邏輯思維的提升有很大的助益。從學(xué)科特性方面來(lái)說(shuō)，此階段的物理教學(xué)更加貼近新時(shí)期的教學(xué)理念，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先，知識(shí)深化，前后聯(lián)系加強(qiáng)。高中時(shí)期的物理教學(xué)不單純拘泥于教材知識(shí)點(diǎn)的簡(jiǎn)單講解，而是更注重于相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作的具體開(kāi)展步驟、理論邏輯證明以及定性定量運(yùn)算，如考慮物體具體受力方向、作用力的大小、光電效應(yīng)的實(shí)際應(yīng)用等等，具有更強(qiáng)的實(shí)踐效益；其次，亟待提升學(xué)生分析能力，考察轉(zhuǎn)化化歸思想的應(yīng)用。高中物理需要知識(shí)點(diǎn)的總結(jié)歸納以及物理研究方法的深入討論和對(duì)比研究，對(duì)初中物理知識(shí)進(jìn)行再提高；最后，此階段的物理教學(xué)更側(cè)重于社會(huì)實(shí)踐應(yīng)用，對(duì)教師教學(xué)方法提出了更高的要求，需要先進(jìn)教學(xué)設(shè)備以及新教學(xué)理念的不斷引入。

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，信息技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)拓展到教學(xué)體系中的各個(gè)方面，并發(fā)揮著有效處理信息、數(shù)值模擬以及分析預(yù)測(cè)的多種功效，在對(duì)高中物理教材深入解讀、實(shí)驗(yàn)方法的優(yōu)化以及教學(xué)進(jìn)度的提升等層面都有著積極的促進(jìn)作用，其主要學(xué)科應(yīng)用體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：一是制作教學(xué)動(dòng)畫(huà)，拓寬教具應(yīng)用范圍。教師可通過(guò)使用多媒體信息技術(shù)以動(dòng)畫(huà)的形式將備課內(nèi)容形象完整地表達(dá)出來(lái)，使得學(xué)生更直觀掌握重難點(diǎn)物理概念各時(shí)期的演變以及各階段的效果，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)概念發(fā)展進(jìn)程的有效掌控；二是跟蹤物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)程，模擬重點(diǎn)過(guò)程。高中物理學(xué)科中很多重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)都需要多個(gè)學(xué)科知識(shí)的有效整合，對(duì)學(xué)生的邏輯思維能力以及推導(dǎo)能力都提出了很高的要求，如在學(xué)習(xí)“萬(wàn)有引力”以及“電勢(shì)與電流的關(guān)系”這兩部分內(nèi)容時(shí)，借助信息技術(shù)進(jìn)行過(guò)程模擬和數(shù)值模擬，將每個(gè)步驟發(fā)生過(guò)程都進(jìn)行慢處理和精細(xì)化處理，使得學(xué)生了解每個(gè)過(guò)程，促進(jìn)對(duì)重點(diǎn)物理實(shí)驗(yàn)的有效掌握；三是有效完成數(shù)據(jù)分析整合以及結(jié)果預(yù)測(cè)。高中物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果偏多，處理難度大，借助信息技術(shù)的匯總效能來(lái)有效進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，達(dá)到更優(yōu)質(zhì)的教學(xué)效果。

電磁效應(yīng)是自然界存在的一種基本現(xiàn)象，同時(shí)也是高中物理的教學(xué)重難點(diǎn)板塊，相關(guān)研究人員從最初的定性認(rèn)知到之后的定量分析檢測(cè)，每一個(gè)階段都在不斷擴(kuò)充電磁學(xué)的實(shí)際應(yīng)用范圍，如“電磁感應(yīng)定律”、“電磁以太”以及“偏振傳輸”等等，均以基本電磁效應(yīng)為支撐點(diǎn)。在學(xué)習(xí)本部分內(nèi)容時(shí)，信息技術(shù)處理發(fā)揮了很大的促進(jìn)作用。現(xiàn)以課堂實(shí)際教學(xué)為例進(jìn)行分析，主要分成三個(gè)步驟：首先，運(yùn)用信息技術(shù)表述抽象概念。這一環(huán)節(jié)主要是運(yùn)用Office軟件、繪圖軟件以及DMS建模軟件，繪制出抽象的磁感線、小磁針以及吸附鐵屑，控制模塊改變通過(guò)的電流大小，使之直觀呈現(xiàn)各個(gè)階段磁感線的偏離程度以及兩極磁感線的延伸方向和閉合特點(diǎn)，并對(duì)各階段的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行有效記錄；其次，探究不同控制條件對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。這一過(guò)程主要借助Interactive Physics軟件進(jìn)行分析研究，此軟件不需要進(jìn)行實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作，而是運(yùn)用模擬分析的功能，探測(cè)各個(gè)影響因子對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的作用類(lèi)型，如閉合電路連接情況、導(dǎo)體性能以及磁感線不同方向切割運(yùn)動(dòng)，此種交互式物理教學(xué)方法能夠有效對(duì)各類(lèi)型因素影響范圍進(jìn)行合理把控，并得出相應(yīng)的變化規(guī)律，揭露電磁感應(yīng)作用的本質(zhì)，以此來(lái)促進(jìn)學(xué)生的直觀認(rèn)識(shí)；最后，數(shù)值分析整合及過(guò)程預(yù)測(cè)。此階段主要用到Matlab、Tracker等軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，輔助教學(xué)過(guò)程，深入探究電磁效應(yīng)的作用規(guī)律，同時(shí)，跟蹤每個(gè)過(guò)程的變化趨勢(shì)，并在電腦上直觀表現(xiàn)出出作用力的大小變化，定性定量地輸出必要的感應(yīng)圖像，進(jìn)行磁感線的曲線擬合，更加細(xì)致地分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

在教學(xué)過(guò)程中，我們應(yīng)該充分結(jié)合當(dāng)前先進(jìn)教學(xué)技術(shù)與教學(xué)理念，并有效付諸于實(shí)際教學(xué)體系中。物理學(xué)科需要有更加嚴(yán)密的實(shí)驗(yàn)體系、概念發(fā)展框圖以及邏輯推導(dǎo)過(guò)程，我們應(yīng)將信息技術(shù)有效運(yùn)用到物理學(xué)科教學(xué)中，對(duì)重難點(diǎn)知識(shí)板塊進(jìn)行數(shù)值分析與過(guò)程模擬，促進(jìn)學(xué)生的有效認(rèn)知，力爭(zhēng)達(dá)到更為優(yōu)質(zhì)的教學(xué)效果。

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