基于現(xiàn)代信息技術(shù)的高中物理實驗教學(xué)

國秀龍 張麗杰

摘 要

信息技術(shù)已經(jīng)廣泛的滲入到我們的生活、學(xué)習(xí)和工作中。在教育領(lǐng)域，現(xiàn)代信息技術(shù)主要是用來輔助教師教學(xué)。本文將對物理學(xué)科教學(xué)中的實驗教學(xué)與現(xiàn)代信息技術(shù)的整合進行探討。主要探討實驗教學(xué)中演示實驗和學(xué)生分組實驗利用視頻、傳感技術(shù)、多媒體、模擬軟件等信息技術(shù)如何進行實驗以及其優(yōu)勢與局限性。

關(guān)鍵詞

現(xiàn)代信息技術(shù);實驗教學(xué);高中物理

中圖分類號： G633.7;G434 ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.16.071

0 引言

2020年初，疫情使得無法進行面對面教學(xué)，但是隨著時代的發(fā)展、科技的進步，信息技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于教育領(lǐng)域中，用來輔助教師教學(xué)。21世紀是科技飛速發(fā)展的時代，面對這樣的社會，就需要我們培養(yǎng)適應(yīng)信息時代的人才，物理教學(xué)在其中擔(dān)負著重大的責(zé)任。所以物理教學(xué)也要緊跟時代的步伐，將現(xiàn)代信息技術(shù)與實驗教學(xué)相結(jié)合[1]。

1 高中物理實驗教學(xué)現(xiàn)狀

首先，我國是人口大國，生源多教師少。許多學(xué)校都存在著師資力量不足的困境，教師少就意味著一名教師需教授四到五個班級甚至更多，因此每個班級的物理課的課時就少了，教師也只能省略了一部分實驗教學(xué)的時間來進行知識點的講授。

其次，傳統(tǒng)教學(xué)形式和高考的影響，有些教師認為實驗教學(xué)可有可無，只要掌握了理論即可，學(xué)生也深受影響。但這樣做無法達到新課程標準中核心素養(yǎng)的要求。

雖然我國物理實驗教學(xué)現(xiàn)狀還存在問題，但越來越多的物理教師認識到物理實驗教學(xué)在物理教學(xué)中的作用和地位，并努力將實驗教學(xué)融入課堂以求得到更好的教學(xué)效果。隨著教育手段的日益現(xiàn)代化，發(fā)達國家的中小學(xué)現(xiàn)代化教學(xué)手段已非常普遍。為了適應(yīng)現(xiàn)代信息技術(shù)與物理新課程改革的發(fā)展和需要，現(xiàn)代信息技術(shù)與高中物理教育的實驗教學(xué)整合是必要的。

2 高中物理實驗教學(xué)中現(xiàn)代信息技術(shù)的具體應(yīng)用

下面將從演示實驗與學(xué)生分組實驗兩種實驗教學(xué)模式對現(xiàn)代信息技術(shù)在高中物理實驗教學(xué)中應(yīng)用進行探討。

2.1 演示實驗中現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用

演示實驗是教師在課堂上運用最多的實驗類型，除了要重視演示實驗效果，還要重視教師的實驗操作能力。教師在課堂上進行演示實驗最基本的要求有：實驗?zāi)康拿鞔_，重點突出;演示現(xiàn)象明顯，操作簡單;教師實驗時要配合講解，引導(dǎo)學(xué)生思考;遵守操作要求，起到良好的示范作用;提前進行多次實驗，確保課堂演示成功;儀器的擺放位置要選好，要考慮學(xué)生是否都能觀看到。

演示實驗要想達到理想中的教學(xué)效果，以上幾個要求必須達到。高中物理教學(xué)中有很多實驗因傳統(tǒng)的實驗手段、課堂時間限制、儀器不易搬動等原因，不易在課堂上為學(xué)生演示。如果將現(xiàn)代信息技術(shù)運用到課堂教學(xué)時，這類問題就可以解決。信息技術(shù)將實驗視頻引入課堂教學(xué)中，使物理實驗步驟和實驗過程都可以在多媒體上動態(tài)的展示出來，并在觀看視頻的同時自我體會，加深對物理知識的理解和實驗步驟的記憶[2]。

在講到液體擴散現(xiàn)象時，無色的清水與藍色的硫酸銅溶液混合過程時間過于長，一般需要三十天左右。教師講到這個實驗時，可以采用對圖片進行講解，這種方式本身沒有任何問題，但僅僅幾張圖片無法給學(xué)生以視覺上的沖擊，滿足不了學(xué)生的好奇心與探索欲。如果我們對整個實驗過程進行錄像后再倍速播放，這樣學(xué)生就能觀看到動態(tài)的液體擴散現(xiàn)象?，F(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)用于擴散現(xiàn)象實驗中，現(xiàn)象明顯，學(xué)生可以清楚地看到兩種液體界面處的擴散現(xiàn)象;操作簡單，在課堂上采取視頻播放;因視頻是提前錄制，所以確保了課堂上演示實驗的成功。

2.2 學(xué)生分組實驗中現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用

學(xué)生分組實驗在高中物理實驗教學(xué)中占據(jù)著重要地位。學(xué)生做實驗之前，教師都會先對實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗器材、實驗步驟和注意事項先進行講解。教師利用PPT課件進行講解，省去板書畫圖的時間，留更多的時間給學(xué)生進行實驗、數(shù)據(jù)處理和討論分析。擴大了實驗教學(xué)的課容量。

學(xué)生也可利用模擬軟件進行實驗，雖然視覺上的效果不如傳感器的好，但模擬軟件也有它的優(yōu)勢。例如有關(guān)電路的實驗，用傳統(tǒng)的實驗器材進行實驗時，只有在電路完全連接正確時才可接通電源，一是為了學(xué)生的安全，二是避免儀器的損耗。但模擬軟件不存在這一問題，電路連接出錯不會造成任何損失，學(xué)生可以嘗試教師強調(diào)實驗時要注意的地方如果操作失誤會出現(xiàn)什么結(jié)果。親眼看到總是比只聽老師講授的更容易接受，記憶也更加深刻。適時的錯誤更容易讓人印象深刻，這也不失為一種有效的教學(xué)手段。

3 高中物理實驗教學(xué)中現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

3.1 微觀世界可視化

高中物理實驗教學(xué)中有部分實驗是涉及微觀物理現(xiàn)象的實驗，這類實驗的實驗現(xiàn)象用傳統(tǒng)的實驗手段學(xué)生很難觀察到，教師在課堂上也不易操作。只聽教師的講述，學(xué)生無法得到感性認識，對知識的理解上存在障礙。我們可以利用現(xiàn)代信息技術(shù)制作動畫來模擬微觀世界中的物理現(xiàn)象，讓學(xué)生通過生動形象的動畫理解微觀世界中的物理知識。例如高中選修熱學(xué)部分的布朗運動，觀察花粉顆粒被無規(guī)則運動的水分子碰撞后做無規(guī)則運動的現(xiàn)象叫作布朗運動。加深學(xué)生對布朗運動的理解，布朗運動不是微小顆粒的無規(guī)則運動，而是液體分子的無規(guī)則運動[3]。

3.2 可抓捕轉(zhuǎn)瞬即逝的實驗過程和現(xiàn)象

物理實驗中有的實驗過程瞬間結(jié)束或?qū)嶒灛F(xiàn)象轉(zhuǎn)瞬即逝，。學(xué)生根本來不及看到瞬間結(jié)束的實驗過程和轉(zhuǎn)瞬即逝的實驗現(xiàn)象。例如，為什么將同一個氣球放在釘板上不爆炸，放在一個與釘板釘子相同的釘子上會爆炸？最簡單的辦法，我們可以利用手機中的慢鏡頭錄像，或利用視頻播放器中的倍速播放，將瞬間發(fā)生的實驗過程和現(xiàn)象，通過鏡頭放慢，給學(xué)生以強烈的視覺感受，通過這個小實驗明白街頭藝人在表演胸口碎大石的時候躺在釘板上卻平安無事，壓力一定也就是大石質(zhì)量一定，受力面積越大換句話說石頭與身體接觸面積越大，壓力的作用效果也就是壓強越小，表演者就更安全。

3.3 呈現(xiàn)事物內(nèi)部復(fù)雜結(jié)構(gòu)

高中教材中的一些物理知識點只能依靠教師和書中圖片進行講解。例如，汽油機工作時的四個沖程做功這一知識點是學(xué)生學(xué)習(xí)困難的一處，如果將其工作時的四個沖程制作成動畫，講課進行播放的同時教師講解每個相應(yīng)的知識點，還可暫?；蛑貜?fù)播放，加深學(xué)生對該知識點的理解和記憶，從而提高學(xué)習(xí)效率。閃電的形成也可采取這類做法，將閃電的形成過程制作成動畫，生動形象的動畫講述比死板無趣的文字描述更吸引學(xué)生，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，課堂的教學(xué)效果更好。

3.4 演示危害性極大的實驗

電學(xué)部分生活中的用電這一章節(jié)，其中提到了許多生活中不正確的用電方式，這些實驗因其危害性極大而不易演示，教師可使用計算機對真實的物理現(xiàn)象和過程進行虛擬演示再現(xiàn)。教師可將錯誤用電會產(chǎn)生什么后果再現(xiàn)，讓學(xué)生明白安全用電的重要性，防患于未然的同時正確分析觸電原因。

3.5 再現(xiàn)經(jīng)典物理實驗

教材中涉及的歷史上的無法再現(xiàn)的著名物理實驗，例如馬德堡半球?qū)嶒灒瑲v史上的馬德堡半球?qū)嶒炇亲岏R匹拉動球的兩側(cè)，然后兩邊同時增加馬匹，直到兩邊都增至八匹時，砰的馬德堡半球被拉開。干癟的文字講述吸引不了學(xué)生，但通過現(xiàn)代信息技術(shù)將其再現(xiàn)出來，真實、生動，可以激發(fā)高中生的興趣，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)有關(guān)于大氣壓強的物理知識[4]。

3.6 將生活與教學(xué)相融合

還有受其他條件限制的無法將其搬進課堂的實驗，或其替代實驗的實驗效果不如真實的令人印象深刻，如飛機的機翼，利用流速大的地方壓強小產(chǎn)生的向上的升力。磁懸浮列車的工作原理，船閘的工作過程等。將其現(xiàn)實中涉及的物理知識制作成視頻，再在視頻中插入制作成動畫的知識點講解，比只有教師結(jié)合書中圖片的講解容易讓學(xué)生接受、理解，又能培養(yǎng)學(xué)生對于物理學(xué)習(xí)的興趣。

4 結(jié)語

物理學(xué)是建立在物理實驗基礎(chǔ)上的，多少學(xué)生是因為對物理實驗的喜愛從而對物理產(chǎn)生學(xué)習(xí)的興趣。雖然利用現(xiàn)代信息技術(shù)進行實驗有諸多優(yōu)勢，在實際教學(xué)中可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，提升教師的教學(xué)質(zhì)量，但不能用其完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)的實驗教學(xué)。其只是輔助教學(xué)的一種手段，教師應(yīng)該掌握好一個“度”，恰當(dāng)?shù)厥褂每梢缘玫礁玫慕虒W(xué)效果，過多地使用會讓學(xué)生產(chǎn)生厭煩感，剝奪親自動手實驗的樂趣，喪失對物理學(xué)習(xí)的興趣。物理學(xué)科需要通過實驗，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和科學(xué)探究能力，實際操作是當(dāng)中重要的一環(huán)，必不可少。

參考文獻

[1]謝明勛.淺析電子信息技術(shù)在高中物理學(xué)習(xí)中的應(yīng)用[J].科技風(fēng)，2018，12：1-2.

[2]楊清泉.基于DIS實驗技術(shù)的高中物理實驗教學(xué)應(yīng)用初探[J].科技文匯下旬刊，2016（10）：112-113.

[3]黃月美.信息技術(shù)在初中物理課堂演示實驗教學(xué)中的應(yīng)用[J].高中物理.初中版，2016（10）：59-60.

[4]王培強.初中物理實驗與多媒體技術(shù)有效整合淺探[J].資治文摘·管理版，2009（8）：83-83.