利用信息技術(shù)在初中物理實驗課中開展模擬實驗

【摘要】本文結(jié)合課例，論述在初中物理實驗課中運用信息技術(shù)開展模擬實驗的途徑，以期提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，開闊學(xué)生的視野，提高教學(xué)效率。

【關(guān)鍵詞】信息技術(shù) 初中物理 實驗教學(xué) 模擬實驗

【中圖分類號】G 【文獻標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2019）06A-0130-02

物理學(xué)科是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然學(xué)科，人教版初中物理教材中必須進行的學(xué)生活動及實驗共59個，其中學(xué)生實驗32個（探究實驗28個，測量實驗4個），演示實驗27個。演示實驗主要培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生實驗主要培養(yǎng)學(xué)生動手實踐能力以及教會學(xué)生探究的方法，讓他們體會科學(xué)嚴謹?shù)奶骄窟^程。實驗教學(xué)貫穿整個物理教學(xué)過程，其地位非常重要。我校地處城鄉(xiāng)結(jié)合部，特殊的地理位置使得高達90%的學(xué)生為進城務(wù)工人員子弟，學(xué)生基礎(chǔ)較差，素養(yǎng)參差不齊，動手能力和解決問題的能力尤為不足?；谶@些不可規(guī)避的實際問題，筆者在教學(xué)中不斷思索和改進教學(xué)方法，發(fā)現(xiàn)物理實驗教學(xué)與信息技術(shù)的深度融合是一個很好的途徑。信息技術(shù)的合理使用對激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理興趣、提高課堂效率、掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況等有重要意義，使得現(xiàn)代教育技術(shù)快速地走進校園，融入課堂，成為一道靚麗的教學(xué)風(fēng)景線。

一、課例觀摩，感受應(yīng)用

筆者曾觀看了《測量小燈泡的電功率》一節(jié)教學(xué)課的視頻，視頻中授課教師打開軟件，利用虛擬技術(shù)完成演示實驗。在軟件中依次找出滑動變阻器、電流表、電壓表、電燈泡、開關(guān)、導(dǎo)線等實驗器材，按照電路圖依次連接虛擬器材。閉合開關(guān)后，調(diào)節(jié)滑動變阻器，小燈泡發(fā)出了虛擬的亮光，電流表、電壓表呈現(xiàn)出了不同的數(shù)據(jù)。教師分別把實驗數(shù)據(jù)記錄在表格中，快速地畫出了函數(shù)圖象，歸納得出電燈泡在不同電壓下的實際功率。實驗課中，學(xué)生操作的難點是減少實驗誤差、分析實驗數(shù)據(jù)以及評估實驗探究過程。本教學(xué)實例恰恰解決了常規(guī)實驗中的許多問題，教師通過虛擬實驗，把實驗過程、實驗數(shù)據(jù)、實驗結(jié)果及結(jié)論快捷、準(zhǔn)確地呈現(xiàn)出來，打破常規(guī)的實驗課教學(xué)，讓學(xué)生耳目一新，不僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且提升了學(xué)生的觀察能力。

課例中，授課教師把實驗探究與信息技術(shù)相結(jié)合，運用了虛擬技術(shù)、利用計算機繪制表格及作函數(shù)圖象等，尤其是虛擬技術(shù)的使用，在課例中體現(xiàn)了它獨有的功能和效果。筆者發(fā)現(xiàn)信息技術(shù)在物理實驗探究中的作用和效果是常規(guī)實驗探究方法難以達到的。于是，筆者在實驗教學(xué)中不斷改進教學(xué)方法，嘗試、借鑒虛擬技術(shù)等信息技術(shù)，使物理實驗探究方法形式多樣，教學(xué)事半功倍，達到了預(yù)期的效果。

二、結(jié)合實際，借鑒運用

我校學(xué)生基礎(chǔ)較差，動手能力不強，分析處理問題的能力較弱，學(xué)生往往在規(guī)定的時間內(nèi)不能完成實驗的探究，或者對實驗數(shù)據(jù)的處理不夠全面，評估實驗不夠細致。結(jié)合學(xué)生的實際，筆者在物理實驗課中不斷嘗試，改進實驗教學(xué)方法。對重要的實驗或者比較抽象的實驗采取虛擬實驗教學(xué)，讓學(xué)生更好地掌握物理規(guī)律和實驗結(jié)論。

例如，筆者在上《牛頓第一定律》探究課時使用了虛擬技術(shù)，不同的是，筆者在進行實驗教學(xué)時分成了兩個階段。首先，要求學(xué)生使用常規(guī)實驗器材動手探究。學(xué)生經(jīng)過設(shè)計實驗方案、記錄表格、分析數(shù)據(jù)、評估實驗、得出結(jié)論等步驟，體驗實驗探究的過程，培養(yǎng)動手能力和體驗探究的科學(xué)性、嚴謹性。學(xué)生讓小車從斜面的同一高度下滑至水平上獲得相同的初速度，讓小車在紙板、木板、玻璃板的表面滑行。學(xué)生觀察小車在紙板、木板、玻璃板表面滑行的距離不同，分析小車受到的摩擦力不同，然后通過推理得出牛頓第一定律。學(xué)生結(jié)合小車的滑行距離，分析當(dāng)小車受到的摩擦力越小時滑行得越遠，這對學(xué)生而言是可以理解的，然而，通過推理得出，當(dāng)物體不受力時，一切物體將保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)，對學(xué)生來說是難以理解的，尤其是學(xué)生在評估實驗時，提出了不同的問題，如物體不受力是什么狀況？物體將保持勻速直線運動是怎樣的情景？有沒有科學(xué)家完成此項實驗？為什么我們組與其他組實驗數(shù)據(jù)之間存在這么大的差距？如何用函數(shù)圖象把牛頓第一定律描述出來等?；诖耍P者利用信息技術(shù)，虛擬《牛頓第一定律》的實驗，讓學(xué)生把視線轉(zhuǎn)移到觀察實驗上，在虛擬演示過程中，讓小車在不同的表面的同一高度多次滑下，觀察滑行的距離，記錄相應(yīng)的數(shù)據(jù)，軟件自動畫出函數(shù)圖象。在整個虛擬演示的過程中，學(xué)生觀察到了物體不受力的情況及保持勻速直線運動的情景，體會到了控制變量法在物理實驗中的重要性，明確了實驗數(shù)據(jù)存在差異的原因。通過觀察運動的距離及分析函數(shù)圖象，很自然地引出推理法，歸納得出牛頓第一定律的內(nèi)容。通過信息技術(shù)這一手段，把原本抽象的問題轉(zhuǎn)換為更加直觀形象的問題，幫助學(xué)生更好地理解牛頓第一定律。

信息技術(shù)的合理使用，不僅提升了教師教學(xué)的效率，而且開闊了學(xué)生的眼界，豐富了他們的知識，也進一步提升了他們的學(xué)習(xí)興趣。

教師在物理教學(xué)中除了把物理知識傳授給學(xué)生，更應(yīng)注重提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和溝通協(xié)作能力，發(fā)展學(xué)生運用知識解決實際問題的能力。而信息技術(shù)的有效使用，給學(xué)生提供大量的素材的同時縮短了實驗探究的時間，對培養(yǎng)學(xué)生的各項能力提供了便捷、高效的途徑，起到了事倍功半的效果。

又例如，筆者在組織《壓強與流速的關(guān)系》教學(xué)中，通過演示實驗，師生很快就得出了實驗結(jié)論：在氣體和液體中，流速越大的位置，壓強越小。學(xué)生對物理知識已有了表象的認識，緊接著在應(yīng)用過程中，筆者設(shè)計了“探究飛機的升力”這一環(huán)節(jié)。首先提出“飛機是如何飛上天空的”這一問題，學(xué)生進行大膽的猜想，然而學(xué)生是沒辦法通過實驗驗證猜想的。于是，學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)查找有關(guān)飛機獲得升力原理，通過視頻、動畫模擬，深入地了解飛機獲得升力的原因。在這一探究環(huán)節(jié)，學(xué)生運用信息技術(shù)，經(jīng)過提出問題、合理猜想、查閱資料、科學(xué)驗證等過程，分工合作，相互協(xié)調(diào)，分享交互，整理提煉等，學(xué)生的求知欲和表現(xiàn)欲非常強烈，更提升了對物理學(xué)嚴謹?shù)膶W(xué)科品質(zhì)的認識，發(fā)展了思維品質(zhì)。

三、持之以恒，效果顯著

信息技術(shù)在物理實驗探究課上的應(yīng)用，很大程度上激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，之前很多不愿參與實驗的學(xué)生，逐漸開始喜歡物理探究了，慢慢地也愛上了物理這門學(xué)科。原本不愿意學(xué)習(xí)的邊緣學(xué)生變得大方自信了，也主動參與到物理實驗的探究，尤其是喜歡利用信息技術(shù)進行物理實驗，使用網(wǎng)絡(luò)資源進行更加科學(xué)、細致的物理探究。正是學(xué)生的積極參與，使得實驗教學(xué)組織起來更加有序，教學(xué)效果也取得了較大的進步。學(xué)生的動手實踐能力、分析解決問題的能力、與人溝通的能力等綜合素養(yǎng)都得到了不同程度的提高。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，信息技術(shù)被越來越廣泛地運用于教育教學(xué)，對各科教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)形式、教學(xué)方法都產(chǎn)生著重要的影響。在初中物理實驗教學(xué)中，恰當(dāng)?shù)剡\用信息技術(shù)會達到事半功倍的效果。

注：本文系廣西教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃課題“信息技術(shù)環(huán)境下初中開展混合式教學(xué)的實踐研究”（立項編號：2017B002）的研究成果。

作者簡介：趙冬冬（1979— ），男，漢族，廣西興安人，廣西基礎(chǔ)教育改革試點項目學(xué)校先進個人、南寧市教學(xué)骨干，曾獲南寧市信息技術(shù)與學(xué)科深度融合優(yōu)質(zhì)課比賽二等獎、南寧市物理優(yōu)質(zhì)課比賽三等獎，執(zhí)教的《壓強》一課被評為2015-2016年度“一師一優(yōu)課、一課一名師”活動自治區(qū)級“優(yōu)課”。從教16年，用一顆愛心詮釋對教育的執(zhí)著和對學(xué)生的關(guān)愛。研究方向：中學(xué)物理教學(xué)研究。

（責(zé)編 劉小瑗）