淺析物理實驗視頻在課堂教學(xué)中的應(yīng)用

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(佳木斯大學(xué)理學(xué)院)

物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)，物理實驗是研究各種物理現(xiàn)象和驗證各種物理規(guī)律的主要途徑，物理學(xué)中的許多規(guī)律都是在實驗的基礎(chǔ)上歸納和總結(jié)出來的，物理實驗對建立物理基本概念，加強(qiáng)對基本概念和基本理論的理解有著不可取代的作用。物理實驗教學(xué)是物理教學(xué)的重要組成部分，物理實驗教學(xué)對培養(yǎng)學(xué)生物理觀念、科學(xué)思維、實驗探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任都有促進(jìn)作用。在物理實驗教學(xué)的過程中所存在的問題也會對學(xué)生產(chǎn)生很大的影響，比如影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，影響學(xué)生對新知識的探究欲望，影響學(xué)生對新知識學(xué)習(xí)的興趣。

隨著課程改革的深入開展，對學(xué)生的綜合素質(zhì)的要求越來越高，“紙上、黑板上談實驗”的教學(xué)方法不再適用，豐富多彩的演示實驗、分組實驗和探究性趣味實驗已經(jīng)走入了課堂。但是這些以實際操作為主的傳統(tǒng)物理實驗教學(xué)模式還存在著很多缺陷，這些缺陷影響著實際教學(xué)效率和教學(xué)效果。視頻教學(xué)是現(xiàn)代化信息技術(shù)與教學(xué)相結(jié)合而產(chǎn)生的新型教學(xué)方法，他有其自身的特點和優(yōu)勢，應(yīng)用在物理實驗教學(xué)過程中有傳統(tǒng)教學(xué)無法比擬的優(yōu)勢，可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)物理實驗教學(xué)的不足。

一、傳統(tǒng)物理實驗在教學(xué)過程中存在的問題

1.傳統(tǒng)實物物理實驗教學(xué)占用課堂時間過長

在實際教學(xué)過程中演示實驗和探究實驗較多，他們穿插在課堂教學(xué)之中，通常被安排在講解新內(nèi)容之前，一個課堂實驗通常要經(jīng)過這樣幾個步驟：準(zhǔn)備實驗器材、擺放實驗器材、完成實驗操作、觀察實驗現(xiàn)象、總結(jié)實驗規(guī)律、獲得新知識。在教學(xué)過程中教師和學(xué)生更關(guān)注觀察實驗現(xiàn)象、總結(jié)實驗規(guī)律和獲得新知識這一過程，但是前面的實驗準(zhǔn)備和操作是必不可少的，從搬運器材進(jìn)教室、擺放器材到進(jìn)行實驗調(diào)試，這些過程是比較浪費時間的。眾所周知一節(jié)課的有效教學(xué)時間只有二十分鐘左右，如果實驗準(zhǔn)備時間在五到十分鐘，這個時間在課堂中所占的比例較大，此外在這一過程中學(xué)生通常都無所事事，紀(jì)律混亂，實驗開始時教師存在重新組織課堂困難，教師也很難在這一時間段安排自學(xué)內(nèi)容，導(dǎo)致課堂節(jié)奏松散。

2.學(xué)生觀察課堂演示實驗存在困難

課堂實驗選取是有自己的原則的，通常選擇現(xiàn)象明顯，易于被學(xué)生觀察和理解的實驗題目，教師在設(shè)計實驗過程中也盡量照顧全體學(xué)生，讓全班學(xué)生都看清楚，但實際效果并不好。例如課堂實驗所使用的電表都是教學(xué)專用的演示電表，體積比較大，表盤上的數(shù)字也比較大，指針較長，其目的是讓更多的學(xué)生能夠觀察到電表示數(shù)的變化，但是現(xiàn)在班級通常人數(shù)較多，后排學(xué)生距離較遠(yuǎn)，且被前排同學(xué)阻擋，存在觀察困難，其它課堂實驗也存在這樣的觀察困難。

3.受客觀條件的影響，課堂實驗容易失敗

影響物理實驗的因素很多，當(dāng)一些不利于實驗的因素?zé)o法排除時，就會導(dǎo)致實驗無法進(jìn)行。在教學(xué)過程中課程的進(jìn)度并不是隨意安排的，要按教學(xué)計劃執(zhí)行，即便上課當(dāng)天出現(xiàn)無法進(jìn)行現(xiàn)場的不利因素，課程也要繼續(xù)，不能隨意調(diào)串，這就使事先安排的課堂實驗無法實現(xiàn)。例如靜電實驗，靜電實驗需要良好的天氣條件，干燥的空氣有利于電荷的積累，放電現(xiàn)象明顯；如果下雨或有霧，空氣潮濕，電荷被潮濕的空氣導(dǎo)走，無法形成電荷的積累，實驗就失敗了，而天氣因素是不可控制的。這些無法人為控制的客觀因素導(dǎo)致課堂實驗受到限制，影響教學(xué)效果。

二、使用視頻有提高教學(xué)質(zhì)量的優(yōu)勢

1.利用課堂視頻物理實驗，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

視頻教學(xué)是新興的教學(xué)手段，它形式新穎、可重復(fù)性強(qiáng)、突破時間和空間的限制，受到廣大師生的歡迎，視頻教學(xué)已經(jīng)逐步走入課堂教學(xué)。視頻物理實驗最先出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上，以趣味物理實驗為主，其強(qiáng)烈的科學(xué)性、趣味性，吸引了無數(shù)青少年，點擊率很高，這種學(xué)習(xí)形式激發(fā)了觀看者的學(xué)習(xí)興趣，受到年輕人的歡迎。物理學(xué)內(nèi)容本身抽象枯燥，在課堂上激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣是困難的，課堂視頻物理實驗教學(xué)形式新穎、節(jié)奏鮮明、內(nèi)容豐富，符合中學(xué)生的觀看習(xí)慣。教師可以通過視頻使物理實驗教學(xué)更加生動直觀，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，激發(fā)學(xué)生對學(xué)習(xí)新知識的探究欲望，用學(xué)生喜歡的方式教學(xué)，更容易被學(xué)生接受，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.節(jié)約課堂教學(xué)時間，擴(kuò)大實驗教學(xué)的影響力

視頻物理實驗是事先拍好的，比起實際操作的課堂實驗，可以實現(xiàn)時間上的跳躍，在授課過程中刪掉或簡略介紹與課程內(nèi)容不密切的部分。如在伏安法測電阻的實驗中，可以略去元器件的擺放、導(dǎo)線連接過程，這節(jié)約了實驗操作時間，提高了效率。通過忽略實驗的次要因素，可以將學(xué)生的學(xué)習(xí)注意力集中在實驗現(xiàn)象和實驗結(jié)果分析上，使教學(xué)重點更加突出，提高課堂效率。

課堂視頻通常利用教室內(nèi)的投影儀或電子黑板展示，投影物的大小通常是實物大小的幾十倍，這種尺寸可以保障坐在最后面的學(xué)生也能看清實驗的每個細(xì)節(jié)，不受其他學(xué)生的遮擋，增大了課堂實驗的受益人群，使每個學(xué)生在課堂上獲得教育公平，大大提高了課堂教學(xué)效率，提升了課堂教學(xué)效果。在講解螺旋測微計時，可以利用視頻將實物放大，使學(xué)生清楚地觀察到螺旋測微計的調(diào)節(jié)過程，觀察到螺旋測微計的讀數(shù)刻度，掌握螺旋測微計的讀數(shù)方法，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)。

3.展示實際實驗過程無法觀察到的實驗現(xiàn)象和過程

物理實驗中有一些實驗現(xiàn)象和過程對研究問題、總結(jié)實驗經(jīng)驗和規(guī)律是有益的，但是由于進(jìn)行的速度過快，不容易被實驗者觀察到，利用一些特別的視頻效果可以將這些現(xiàn)象和過程展示出來，供學(xué)生觀看和研究，在這里舉兩個比較典型的例子。

利用視頻進(jìn)行實驗現(xiàn)象的展示。在講解分子熱運動章節(jié)時，擴(kuò)散現(xiàn)象常被作為說明分子做無規(guī)則運動的典型事例給出，但是擴(kuò)散過程要么太快、要么太慢，不易被展示觀察，利用視頻的快放和慢放過程可以將這一過程展示的淋漓盡致。將溫度高的墨水和溫度低的墨水放在不同的玻璃缸中，一般的擴(kuò)散過程需要幾分鐘才能完成，實物實驗通常讓學(xué)生等得不耐煩，失去觀察的興趣，同時變化過慢，不容易對不同溫度的墨水形成對比觀察，使用攝像機(jī)進(jìn)行拍攝，進(jìn)行快放可以加快實驗進(jìn)程，對比鮮明，教學(xué)效果明顯好于實物實驗。

對物理實驗過程的展示。物理實驗中，一些實驗過程過快無法觀察，利用攝像機(jī)的高速拍攝功能可以將這一過程展示出來。運動學(xué)中平拋運動是一個典型的需要快拍慢放展示的例子，平拋運動是由豎直的自由落體運動和水平的勻速直線運動合成，將平拋過程快拍慢放，同時與自由落體運動同步拍攝，可以清晰地看出平拋運動的分運動，使學(xué)生能夠透徹理解運動的合成過程，對平拋運動有更深入的認(rèn)識。

三、課堂物理實驗的設(shè)計原則

1.時長控制原則

課堂實驗視頻的時間不易過長。首先，通常情況下課堂實驗不是一節(jié)課的重點，實驗分析和規(guī)律總結(jié)才是主要內(nèi)容，而課堂時間有限，視頻實驗時間過長會影響其它內(nèi)容教學(xué)，導(dǎo)致課程設(shè)計重點不突出，課堂節(jié)奏混亂。其次，中學(xué)生注意力高度集中時長有限，課堂實驗時間過長會導(dǎo)致學(xué)生對后續(xù)課程的注意力集中程度下降。

2.適用性原則

課堂實驗視頻應(yīng)適應(yīng)課堂的教學(xué)需要，能為課堂教學(xué)內(nèi)容提供支撐，有兩類實驗適合課堂教學(xué)。第一類為課堂演示實驗，以課堂演示為主，用來導(dǎo)入新課，或作為傳授知識的作證，增強(qiáng)知識的可信度，促進(jìn)學(xué)生對知識的理解，提高學(xué)生的知識的運用能力。第二類為探究性實驗，通過對探究實驗的數(shù)據(jù)分析和實驗現(xiàn)象觀察，總結(jié)、歸納出新知識，為課堂主要內(nèi)容的講授提供實驗支撐。

3.適度性原則

課堂實驗視頻在使用的過程中應(yīng)該適度，不易過渡頻繁使用，頻繁使用容易造成學(xué)生的感官疲勞，對視頻實驗所呈現(xiàn)的內(nèi)容不再有激情也不再感興趣，影響課堂實驗視頻的教學(xué)效果。此外，實驗視頻也不易過渡使用特效，畫面不易過渡裝飾，精彩的視頻是能夠吸引學(xué)生的目光，將精力集中在視頻放映上，但同時也容易導(dǎo)致學(xué)生的情緒過渡興奮，在講解其它知識的時候很難將學(xué)生的注意力轉(zhuǎn)移回來，使課堂穩(wěn)定下來。

四、課堂實驗視頻的局限性

實驗視頻在實際教學(xué)中有其局限性，主要表現(xiàn)在兩個方面。一方面，比起實物實驗操作，可信度欠缺。實驗視頻實際是將實驗操作過程拍成視頻，真實性是可靠的。但是現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)流行的視頻，為了增加收視率和精彩程度，往往過多地使用特殊拍攝手段和特效加工，在學(xué)生心目中視頻的可信程度往往大打折扣，學(xué)生對視頻的信服程度也有所下降，這也因此限制了課堂實驗視頻的使用。

另一方面，課堂視頻實驗不能夠完全替代實際的實驗操作，尤其是學(xué)生課堂分組實驗。物理實驗是訓(xùn)練學(xué)生動手能力、實驗?zāi)芰?、思維能力和培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的一個好方法，視頻實驗無法實現(xiàn)學(xué)生的實際動手操作，學(xué)生也無法遇到實驗中可能遇到實際問題，因此起不到訓(xùn)練學(xué)生的作用。

五、結(jié)語

以計算機(jī)為核心信息技術(shù)高速發(fā)展，已經(jīng)影響到了各行各業(yè)，教育也不例外，將信息技術(shù)與教學(xué)有效地結(jié)合起來，能夠大幅度提高教學(xué)效率，為教學(xué)改革的深入提供了新方法、新途徑。