中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)與信息技術(shù)現(xiàn)狀思考

陳斌　田曉梅

摘? 要：隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，信息技術(shù)在傳統(tǒng)學(xué)校教育中的應(yīng)用越來(lái)越普遍，信息技術(shù)與高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的整合，已成為高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一個(gè)必然前提。物理是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量從某種程度上決定了物理教學(xué)的效果。利用信息技術(shù)改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，探索新的教學(xué)模式，信息技術(shù)應(yīng)用于高中物理實(shí)驗(yàn)，充分發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，這為學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展提供了有力的條件。

關(guān)鍵詞：中學(xué)物理;實(shí)驗(yàn)教學(xué);信息技術(shù)

一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)與信息技術(shù)整合是一種必然的趨勢(shì)

傳統(tǒng)的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)雖然有一些優(yōu)點(diǎn)，但在學(xué)生掌握和鞏固知識(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)知識(shí)、能力、方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀等方面的認(rèn)識(shí)還不夠。過(guò)去的實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本上以教師為中心，演示實(shí)驗(yàn)教師做、學(xué)生看;分組實(shí)驗(yàn)則讓學(xué)生按教師設(shè)計(jì)好的方案進(jìn)行，缺乏獨(dú)立思考和創(chuàng)造性活動(dòng)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)要有好的效果，那就要重視演示實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生參與隨堂實(shí)驗(yàn)，學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)則要盡量采用探究式，讓學(xué)生進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)，扮演研究者的角色。根據(jù)探究活動(dòng)的需要，讓學(xué)生盡可能多地在實(shí)驗(yàn)室活動(dòng)，為他們創(chuàng)造接觸和熟悉各種儀器設(shè)備的機(jī)會(huì)。信息技術(shù)應(yīng)用到高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，利用視聽(tīng)資料、網(wǎng)絡(luò)資源等加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與社會(huì)、生活、科學(xué)技術(shù)之間的聯(lián)系。在實(shí)驗(yàn)的不同環(huán)節(jié)，信息技術(shù)都可發(fā)揮獨(dú)特的作用;在觀察環(huán)節(jié)極大地?cái)U(kuò)展實(shí)驗(yàn)的可視性和可重復(fù)性，在數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)使物理量的測(cè)量不但簡(jiǎn)單方便，而且精度提高，在數(shù)據(jù)分析環(huán)節(jié)則讓學(xué)生從機(jī)械、繁瑣的數(shù)據(jù)處理過(guò)程中解脫出來(lái)。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用信息技術(shù)的層面

（1）作為一種演示工具

依據(jù)新課標(biāo)、新教材，中學(xué)高中物理實(shí)驗(yàn)分為三大類：課堂演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)和課外探究實(shí)驗(yàn)。但是由于受到常規(guī)實(shí)驗(yàn)儀器本身的限制，很多演示實(shí)驗(yàn)都達(dá)不到預(yù)期效果。作為演示的工具的信息技術(shù)，可使靜態(tài)事物動(dòng)態(tài)化、微觀現(xiàn)象可視化、抽象知識(shí)形象化，完成難做實(shí)驗(yàn)的仿真模擬實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析等。作為演示工具的信息技術(shù)，主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面：

第一方面，利用信息技術(shù)演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。如簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中彈簧振子的振動(dòng)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生很難同時(shí)觀察到回復(fù)力、加速度、速度和位移等物理量在四個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程及五個(gè)關(guān)鍵時(shí)刻的大小和方向，這是教學(xué)的難點(diǎn)。而采用課件模擬就可調(diào)節(jié)振動(dòng)頻率或者使其暫停，便于對(duì)四個(gè)矢量的大小、方向變化進(jìn)行分析，也可重復(fù)選擇觀察任意一個(gè)物理量的周期性變化，有利于學(xué)生建立簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)完整的物理圖景。

第二方面，實(shí)驗(yàn)所包含的物理本質(zhì)不夠清晰，利用動(dòng)態(tài)模擬予以補(bǔ)充。如“波的疊加”、“波的干涉”、“平拋運(yùn)動(dòng)”等實(shí)驗(yàn)。我們可以借助《仿真高中物理實(shí)驗(yàn)室》，利用的動(dòng)態(tài)模擬演示，就能使學(xué)生更好地理解這一知識(shí)。

第三方面，在一般實(shí)驗(yàn)室中不可能做出的實(shí)驗(yàn)，可用計(jì)算機(jī)科學(xué)模擬（Simulation）和視頻資源來(lái)支持教學(xué)。

（2）作為信息處理工具

高中物理實(shí)驗(yàn)過(guò)程中很多實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)需要處理，信息技術(shù)的應(yīng)用給我們很好的解決了數(shù)據(jù)處理這一問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取、分析、處理可以應(yīng)用Excel來(lái)完成，Excel的圖表能夠非常直觀的呈現(xiàn)出我們需要的數(shù)據(jù)。如描繪小燈泡U—I特性曲線的實(shí)驗(yàn)，使用DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，特征曲線由計(jì)算機(jī)直接描繪，學(xué)生有充裕的時(shí)間用電阻替換小燈泡進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，討論造成兩圖線差異的原因。加深對(duì)U—I特性的認(rèn)識(shí)，而不是大量時(shí)間用在繪制U—I特性曲線上。

（3）作為研發(fā)工具

工具型教學(xué)軟件為該層次的教和學(xué)習(xí)提供很好的支持，如幾何畫(huà)板、Interactive?Physics（交互性物理）、“仿真高中物理實(shí)驗(yàn)室”等工具軟件都可進(jìn)行虛擬環(huán)境中的探究，它為學(xué)生提供自己動(dòng)手、探索問(wèn)題的模擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，學(xué)生面對(duì)問(wèn)題時(shí)，可以使用它們做實(shí)驗(yàn)，來(lái)發(fā)現(xiàn)、總結(jié)一些規(guī)律。

（4）作為交流工具

將互聯(lián)網(wǎng)上成型的虛擬實(shí)驗(yàn)及其他關(guān)于物理學(xué)家、學(xué)史、規(guī)律、趣聞、生產(chǎn)生活資料作為我們學(xué)習(xí)的資源，學(xué)生可以邊學(xué)習(xí)邊交流。用網(wǎng)絡(luò)版“仿真高中物理實(shí)驗(yàn)室”，學(xué)生可以一邊做實(shí)驗(yàn)一邊在網(wǎng)上暢游，獲取新知識(shí)，遇到問(wèn)題還可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與同伴交流。

三、整合后的教學(xué)模式

發(fā)揮傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與信息技術(shù)各自的優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化高中實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程，促進(jìn)學(xué)生應(yīng)用信息技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題習(xí)慣的培養(yǎng);突出學(xué)生主體地位，有效培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和綜合素質(zhì)。

（一）探索型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

需要在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行定量研究的概念和規(guī)律，用這種模式能極大地提高探究效率，增強(qiáng)學(xué)生的自信心和成就感。

教學(xué)活動(dòng)中，通過(guò)信息技術(shù)搜集、處理數(shù)據(jù)，拓寬交流渠道與信息量，把高中物理實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)處理和探究學(xué)習(xí)結(jié)合起來(lái)。如通過(guò)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，不僅可以進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、測(cè)量，而且還可以通過(guò)多模顯示、組合顯示、視圖放大、圖線分析、自定義變量和表達(dá)式等有效手段，使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理、顯示更加便捷。高精度的數(shù)據(jù)，形象、直觀的圖線圖形有助于學(xué)習(xí)者進(jìn)行科學(xué)探究，提高能力。

四、存在問(wèn)題

目前信息技術(shù)與高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的整合上并沒(méi)有現(xiàn)成的模式可供借鑒，還處于探索、實(shí)踐、積累的階段。整合途徑、方式、方法、模式還存在不合理、不完善的地方。

首先從培養(yǎng)學(xué)生的能力來(lái)看，傳統(tǒng)高中物理實(shí)驗(yàn)側(cè)重于培養(yǎng)細(xì)致、認(rèn)真、耐心的觀察習(xí)慣，而數(shù)字化實(shí)驗(yàn)則側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生在觀察中思考探究的能力信息技術(shù)的應(yīng)用可以突破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀器的局限性，補(bǔ)充、完善真實(shí)實(shí)驗(yàn)的不理想之處。但是一味用虛擬的過(guò)程替代真實(shí)實(shí)驗(yàn)，弱化學(xué)生的實(shí)際操作能力和科學(xué)意識(shí)，背離實(shí)驗(yàn)教學(xué)的初衷。建議對(duì)一些操作方便、效果明顯的實(shí)驗(yàn)，不宜用計(jì)算機(jī)模擬。

利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)環(huán)境、多媒體課件等來(lái)模擬、演示實(shí)驗(yàn)。由于數(shù)字化實(shí)驗(yàn)涉及到綜合性、技術(shù)性的知識(shí)較多，因此對(duì)教師、學(xué)生的信息素養(yǎng)也要求較高。且相應(yīng)的硬件、軟件投入也是一筆不小的費(fèi)用，學(xué)校單方面難以承擔(dān)。我們應(yīng)該以真實(shí)實(shí)驗(yàn)作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)，把數(shù)字化實(shí)驗(yàn)環(huán)境、多媒體演示實(shí)驗(yàn)等模擬環(huán)境試驗(yàn)作為實(shí)驗(yàn)的有力輔助。

參考文獻(xiàn)

[1]農(nóng)村初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)與自制教具的研究[D]. 張瑛.云南師范大學(xué)2017

[2]如何改進(jìn)與創(chuàng)新中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)[J]. 方維國(guó).中國(guó)農(nóng)村教育.2019（17）