現(xiàn)代教育技術(shù)與高中物理演示實(shí)驗(yàn)整合研究

夏學(xué)順　陳士高

摘 要 高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施以來，現(xiàn)代教育技術(shù)在高中物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)揮著巨大的促進(jìn)作用。教師在教學(xué)中利用先進(jìn)的教學(xué)手段創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境，運(yùn)用形象生動(dòng)的圖片、動(dòng)畫等，大大激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神。闡述現(xiàn)代教育技術(shù)與高中物理演示實(shí)驗(yàn)整合原則、整合過程中采用的方法，并具體介紹現(xiàn)代教育技術(shù)與演示實(shí)驗(yàn)整合案例，總結(jié)現(xiàn)代教育技術(shù)與高中物理演示實(shí)驗(yàn)整合的意義。

關(guān)鍵詞 現(xiàn)代教育技術(shù)；演示實(shí)驗(yàn)；高中物理；交互式電子白板

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）17-0143-03

1 前言

按照2016年公布的高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合高中物理高考考試大綱中增加實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新題目的要求，高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)要發(fā)揮物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)理論教學(xué)的促進(jìn)作用，讓學(xué)生通過物理實(shí)驗(yàn)掌握物理原理、定律等。并鼓勵(lì)教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中采用現(xiàn)代教育技術(shù)，利用多媒體技術(shù)、交互式電子白板、數(shù)字化信息系統(tǒng)等先進(jìn)的教學(xué)手段，改變傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)單一模式。傳統(tǒng)演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本都是教師操作，學(xué)生觀看實(shí)驗(yàn)，不利于學(xué)生動(dòng)手能力和思維能力的提高；而現(xiàn)代教育技術(shù)與物理演示實(shí)驗(yàn)的整合，要求學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)創(chuàng)設(shè)演示實(shí)驗(yàn)情境，自主設(shè)置實(shí)驗(yàn)過程，總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神和自主學(xué)習(xí)能力。因此，現(xiàn)代教育技術(shù)與高中物理演示實(shí)驗(yàn)整合逐漸成為一種新的教育趨勢(shì)[1]。

2 現(xiàn)代教育技術(shù)與高中物理演示實(shí)驗(yàn)整合原則

遵從科學(xué)事實(shí)的原則 現(xiàn)代教育技術(shù)與高中物理演示實(shí)驗(yàn)整合要以科學(xué)事實(shí)為依據(jù)，杜絕一味追求華麗的整體效果，出現(xiàn)理論知識(shí)層面的科學(xué)錯(cuò)誤。有些教師為了使得演示實(shí)驗(yàn)更加形象，設(shè)置過多的場(chǎng)景或者聲音，夸大實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，整個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有點(diǎn)兒主次倒置的感覺，這更容易引起學(xué)生產(chǎn)生理解誤區(qū)，形成不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

遵從合理性原則 現(xiàn)代教育技術(shù)與高中物理演示實(shí)驗(yàn)整合不是兩者簡(jiǎn)單的加法或者替代，而是兩者恰到好處的融合，取長(zhǎng)補(bǔ)短，發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)。教師在整合過程中需要考慮本節(jié)演示實(shí)驗(yàn)的課程標(biāo)準(zhǔn)要求、演示實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)條件、學(xué)生的認(rèn)知水平等各個(gè)方面的因素。在整合過程中，兩者的內(nèi)容比例恰當(dāng)，整合順序符合教學(xué)規(guī)律，要突出教學(xué)重點(diǎn)和教學(xué)難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生從感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)的科學(xué)過渡。

遵從必要性原則 現(xiàn)代教育技術(shù)與高中物理演示實(shí)驗(yàn)整合目的是為了更好地實(shí)現(xiàn)教學(xué)，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。對(duì)于一些比較抽象、難理解的物理實(shí)驗(yàn)，由于學(xué)校實(shí)驗(yàn)器材短缺、學(xué)校實(shí)驗(yàn)室少等導(dǎo)致很難完成的物理演示實(shí)驗(yàn)，利用現(xiàn)代教育技術(shù)可以解決一系列問題[2]。

遵從“教”“學(xué)”互補(bǔ)原則 現(xiàn)代教育技術(shù)與高中物理演示實(shí)驗(yàn)整合過程中，學(xué)生作為學(xué)習(xí)主體，可以通過現(xiàn)代化的教學(xué)手段來演示實(shí)驗(yàn)，真正操作演示實(shí)驗(yàn)過程，掌握物理實(shí)驗(yàn)原理和計(jì)算機(jī)軟件的運(yùn)用。教師作為教學(xué)的主導(dǎo)者，不斷地創(chuàng)新教學(xué)方法，提高自我教學(xué)水平。在整合過程中，師生多加強(qiáng)溝通和交流，相互評(píng)價(jià)，最終實(shí)現(xiàn)“教”“學(xué)”互補(bǔ)，師生共同提高。

3 現(xiàn)代教育技術(shù)與高中物理演示實(shí)驗(yàn)整合方法

時(shí)間控制法 現(xiàn)代教育技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)演示實(shí)驗(yàn)時(shí)間的控制。高中物理很多實(shí)驗(yàn)過程比較短或者比較長(zhǎng)，學(xué)生利用現(xiàn)代教育技術(shù)可以合理設(shè)置實(shí)驗(yàn)時(shí)間。如機(jī)械能守恒實(shí)驗(yàn)中，兩個(gè)小球發(fā)生碰撞，碰撞過程中小球發(fā)生彈性形變，這個(gè)形變過程時(shí)間非常短暫。演示實(shí)驗(yàn)過程中可以設(shè)置時(shí)間，彈性形變這一過程變得非常緩慢，學(xué)生可以清晰地觀察從碰撞到形變的整個(gè)過程，最終計(jì)算出整個(gè)過程中機(jī)械能守恒。

空間控制法 高中物理演示實(shí)驗(yàn)涉及空間比較廣，大到天體體積，小到原子核的組成，利用現(xiàn)代教育技術(shù)可以靈活設(shè)置空間大小，學(xué)生采用形象生動(dòng)的動(dòng)畫進(jìn)行模擬演示，如天體中各個(gè)行星的體積大小以及它們的運(yùn)動(dòng)軌道，原子核中質(zhì)子、中子的質(zhì)量和體積大小等。學(xué)生通過動(dòng)畫演示實(shí)驗(yàn)對(duì)比一目了然，便于對(duì)相關(guān)理論知識(shí)的熟記。

數(shù)據(jù)處理法 高中物理演示實(shí)驗(yàn)中會(huì)記錄很多實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，最后對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理比較耗時(shí)。高中學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)間比較緊張，一些計(jì)算能力不高的學(xué)生，演示實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)過程都很好，但是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理不好，導(dǎo)致最后的實(shí)驗(yàn)結(jié)論不正確。他們可以運(yùn)用計(jì)算機(jī)相關(guān)數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，節(jié)約了大量時(shí)間，保證了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理結(jié)果的正確性[3]。

形象生動(dòng)法 高中物理演示實(shí)驗(yàn)過程中配合適當(dāng)?shù)囊曨l和音頻，增加了演示實(shí)驗(yàn)的生動(dòng)性和趣味性。如高中物理演示實(shí)驗(yàn)“聲音的共鳴”，學(xué)生通過設(shè)置視頻，了解產(chǎn)生聲音共鳴的原因是同頻率機(jī)械振動(dòng)的物體產(chǎn)生的共振作用結(jié)果。現(xiàn)實(shí)生活中火車經(jīng)過時(shí)，火車道中的導(dǎo)軌是否發(fā)生共振？學(xué)生通過視頻真正地觀察和感受總結(jié)共振現(xiàn)象，增強(qiáng)教學(xué)效果。

環(huán)保節(jié)約法 一些高中物理實(shí)驗(yàn)具有危險(xiǎn)性和破壞性，傳統(tǒng)的演示實(shí)驗(yàn)在演示過程中如果損壞實(shí)驗(yàn)儀器，有時(shí)會(huì)對(duì)環(huán)境有一定的污染。利用現(xiàn)代教育技術(shù)演示實(shí)驗(yàn)可以實(shí)現(xiàn)環(huán)保，還可以節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本。如鋼針扎氣球?qū)嶒?yàn)，吹脹的氣球各個(gè)部分所承受的最大張力不同，鋼針扎入瞬間發(fā)生形變，有時(shí)演示過程中氣球發(fā)生爆炸，有一定的危險(xiǎn)性，而運(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù)可以摒棄這一缺點(diǎn)。

快速簡(jiǎn)捷法 高中物理實(shí)驗(yàn)中一些實(shí)驗(yàn)比較耗時(shí)，本來實(shí)驗(yàn)課比較少，導(dǎo)致演示實(shí)驗(yàn)過程比較緊張，影響了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。利用現(xiàn)代教育技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，具有快速簡(jiǎn)捷的優(yōu)點(diǎn)[4]。如高中物理演示實(shí)驗(yàn)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)，演示過程中每個(gè)學(xué)生都要練習(xí)卡尺的讀數(shù)，但是游標(biāo)卡尺比較小，學(xué)生讀數(shù)比較慢，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)一般需要兩個(gè)課時(shí)完成。利用現(xiàn)代教育技術(shù)，通過幻燈片或者電子白板等把卡尺實(shí)數(shù)放大，每位學(xué)生都可以清楚地讀數(shù)，僅需要一個(gè)課時(shí)就可以完成實(shí)驗(yàn)，并且實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果很好。

4 現(xiàn)代教育技術(shù)與高中物理演示實(shí)驗(yàn)整合案例

以高中物理實(shí)驗(yàn)“金屬絲的電阻率測(cè)量”為例，設(shè)計(jì)現(xiàn)代教育技術(shù)與演示實(shí)驗(yàn)的整合。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩W(xué)會(huì)利用伏安法測(cè)量電阻，連接實(shí)物圖中電流表、電壓表和滑動(dòng)變阻器，掌握螺旋測(cè)微器的使用方法和讀數(shù)。實(shí)驗(yàn)原理：歐姆定律和電阻定律，測(cè)定金屬絲的長(zhǎng)度L，用伏安法測(cè)出導(dǎo)線的電阻R，用螺旋測(cè)微器（俗名千分尺）測(cè)定導(dǎo)線的直徑d，R=ρl/s。螺旋測(cè)微器的原理：測(cè)微螺桿和固定刻度之間的精密螺紋的螺距為0.5 mm，旋鈕每次旋轉(zhuǎn)一周，螺桿前進(jìn)或后退0.5 mm；endprint

可動(dòng)刻度上的刻度平均分為50等份，每次轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小格，測(cè)微螺桿前進(jìn)或者后退0.01 mm；螺旋測(cè)微器的精準(zhǔn)度為0.01 mm，讀數(shù)誤差在毫米的千分位上。

實(shí)驗(yàn)器材 金屬絲、螺旋測(cè)微器、電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、導(dǎo)線、電源、開關(guān)、刻度尺等。

現(xiàn)代教育技術(shù)與演示實(shí)驗(yàn)整合

1）把實(shí)驗(yàn)中用到的實(shí)驗(yàn)器材投影到電子白板，學(xué)生通過觀看實(shí)物圖片了解器材（圖1）。

2）利用現(xiàn)代教育技術(shù)與演示實(shí)驗(yàn)整合中的空間控制法，演示螺旋測(cè)微器的工作原理，利用螺旋測(cè)微器分別測(cè)量一張紙和一本書的厚度，測(cè)量過程中不停地旋動(dòng)旋鈕，注意每次旋動(dòng)過程中測(cè)微旋桿的前進(jìn)或者后退，總結(jié)測(cè)量規(guī)律。教師利用電子白板展示圖1中螺旋測(cè)微器的讀數(shù)圖片，學(xué)生認(rèn)真學(xué)習(xí)讀數(shù)。

3）教師利用幻燈片講解實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)過程中涉及電流表外接法和電流表內(nèi)接法，如何選擇兩種方法？待測(cè)電阻的阻值R1，電流表的內(nèi)阻RA，電壓表的內(nèi)阻RV，當(dāng)R1>>RA時(shí)，選擇“電流表內(nèi)接法”；當(dāng)R1<

4）投影儀播放電壓表、電流表和滑動(dòng)變阻器的實(shí)物連接，見圖2，學(xué)生自己練習(xí)連接實(shí)物圖，然后根據(jù)實(shí)物連接圖畫出電路圖。在演示過程中，教師指導(dǎo)學(xué)生了解理想電壓表和實(shí)際電壓表的不同：教材中的電壓表均為理想化電壓表，一般認(rèn)為電壓表內(nèi)阻無限大，連接時(shí)為斷路狀態(tài)，不容易分流，但是現(xiàn)實(shí)中的電壓表只要連接到電路中就會(huì)顯示實(shí)數(shù)，具有微弱的電流通過；同樣的道理，理想中的電流表電阻很小，使用過程中電阻基本不考慮，但是現(xiàn)實(shí)中電流表接入電路就會(huì)有示數(shù)，有分壓作用。

5）利用動(dòng)畫視頻演示理想電壓表和現(xiàn)實(shí)電壓表，理想電流表和現(xiàn)實(shí)電流表分別接入電路中的不同；利用小燈泡和電源連接，把理想電流表串聯(lián)在電路中，記錄電流表的示數(shù)和小燈泡的亮度，然后把理想電流表換成現(xiàn)實(shí)電流表串聯(lián)在電路中，視頻中很明顯地觀察到小燈泡的亮度變暗，并且電流表的讀數(shù)較之前的讀數(shù)小了一些。學(xué)生通過直觀形象的動(dòng)畫演示，了解了理想電流表和現(xiàn)實(shí)電流表的區(qū)別，同時(shí)明白了串聯(lián)電路中電流表的分壓作用。

6）學(xué)生總結(jié)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)論，教師歸納評(píng)價(jià)。利用投影儀總結(jié)實(shí)驗(yàn)過程中的注意事項(xiàng)及實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)。

5 總結(jié)

現(xiàn)代教育技術(shù)與高中物理演示實(shí)驗(yàn)整合，可以改變傳統(tǒng)物理演示實(shí)驗(yàn)單一、守舊的教學(xué)模式[5]，利用現(xiàn)代化教育手段，把圖片、音頻、視頻等巧妙地結(jié)合起來，創(chuàng)設(shè)形象生動(dòng)的教學(xué)情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實(shí)驗(yàn)探究欲望。演示實(shí)驗(yàn)過程中利用計(jì)算機(jī)軟件、幻燈片、投影儀、交互式電子白板等創(chuàng)設(shè)多樣化的教學(xué)形式，動(dòng)靜結(jié)合，實(shí)現(xiàn)時(shí)間控制和空間轉(zhuǎn)化，原來抽象的演示實(shí)驗(yàn)變得生動(dòng)具體。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理采用計(jì)算機(jī)軟件，快捷準(zhǔn)確，學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)相關(guān)軟件的操作能力大大提高。

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