信息技術(shù)與高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)深度融合的案例研究

李雙亮

摘? ?要：傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)無(wú)法將瞬間的現(xiàn)象 、微觀的現(xiàn)象、抽象的知識(shí)、理想的模型、理想化的實(shí)驗(yàn)、課堂外的現(xiàn)象等在課堂上演示出來(lái)，信息技術(shù)的成熟使得信息技術(shù)作為演示的工具，這些傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)無(wú)法做到的都可以實(shí)現(xiàn)。通過(guò)具體的案例分析，對(duì)如何將信息技術(shù)與高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)深度融合進(jìn)行了研究，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了新的方向。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù);融合;物理實(shí)驗(yàn)教學(xué);案例研究

實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)的靈魂，怎樣上好一堂實(shí)驗(yàn)課是現(xiàn)在物理教學(xué)的重中之重。面對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課無(wú)法解決的問(wèn)題，將信息技術(shù)與高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)深度融合是必經(jīng)之路，也是體現(xiàn)教育教學(xué)核心素養(yǎng)的重點(diǎn)?？罩v理論顯得華而不實(shí)，案例研究更具有實(shí)際的意義，下面主要從六個(gè)方面來(lái)進(jìn)行案例研究。

1? 利用信息技術(shù)將轉(zhuǎn)瞬即逝的現(xiàn)象慢放延遲;把時(shí)間長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程快進(jìn)縮短，并且可以通過(guò)暫停定格分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

案例一：實(shí)驗(yàn)“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”，讓兩個(gè)小球同時(shí)做平拋運(yùn)動(dòng)和自由落體運(yùn)動(dòng)，研究它們的運(yùn)動(dòng)情況。本實(shí)驗(yàn)由于呈現(xiàn)時(shí)間過(guò)短，過(guò)程太快，不宜觀察清楚?，F(xiàn)在，如果教師能在上課前用手機(jī)將實(shí)驗(yàn)過(guò)程錄制下來(lái)[ 1 ]。學(xué)生上課做實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師隨機(jī)利用多媒體在大屏幕上用慢動(dòng)作放大展示，不僅過(guò)程明顯，而且學(xué)生印象深刻，并且可以通過(guò)暫停來(lái)定格分析現(xiàn)象，變動(dòng)態(tài)為靜態(tài)，對(duì)比發(fā)現(xiàn)兩種運(yùn)動(dòng)豎直方向上的運(yùn)動(dòng)是相同的。這種做法簡(jiǎn)單易行，只要一把手機(jī)，一套多媒體，就能取得良好的效果。

案例二：實(shí)驗(yàn)“研究閉合電路歐姆定律”，原電池的充電過(guò)程時(shí)間比較長(zhǎng)，如果要讓學(xué)生真正體驗(yàn)到充電過(guò)程，可用數(shù)碼攝像機(jī)先拍攝下視頻，教學(xué)時(shí)再將實(shí)驗(yàn)過(guò)程快進(jìn)縮短。

把生活中看電影常用的慢放和快進(jìn)技術(shù)引入課堂中，使得物理課更生活化，并且能夠提醒學(xué)生在平時(shí)的生活中注意到和物理有關(guān)的現(xiàn)象，理論聯(lián)系實(shí)際。讓學(xué)生覺(jué)得學(xué)物理不再枯燥無(wú)味，而是與生活息息相關(guān)。

2? 利用信息技術(shù)，可以把微觀的實(shí)驗(yàn)用宏觀來(lái)表達(dá);把虛擬的現(xiàn)象形象化;把理想化的實(shí)驗(yàn)?zāi)M出來(lái);把微小的放大，把巨大的縮小;也就是把現(xiàn)實(shí)無(wú)法直接實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)用動(dòng)畫(huà)來(lái)表達(dá)

案例一：實(shí)驗(yàn)“用顯微鏡觀察小碳粒的運(yùn)動(dòng)”和“氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的機(jī)理”，這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)都是用肉眼無(wú)法直接觀察的，可用計(jì)算機(jī)科學(xué)模擬和視頻資源來(lái)支持教與學(xué)，將其過(guò)程做成一個(gè)動(dòng)畫(huà)視頻，用動(dòng)畫(huà)來(lái)體現(xiàn)，再加以語(yǔ)音配合[ 2 ]。這樣不僅將微觀的現(xiàn)象可視化，而且更加生動(dòng)形象，實(shí)現(xiàn)有聲、可視、形象生動(dòng)的表達(dá)效果。

案例二：實(shí)驗(yàn)“楞次定律”，電場(chǎng)線和磁感線本身是人為虛擬出來(lái)的，利用楞次定律判斷電流方向的三個(gè)步驟比較抽象。利用計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)先把原電流周?chē)拇鸥芯€方向畫(huà)出，再利用“增反減同”把感應(yīng)電流的磁感線用不同顏色的線畫(huà)出，最后利用安培定則判斷出感應(yīng)電流的方向，也用不同顏色的線畫(huà)出。整個(gè)過(guò)程用動(dòng)畫(huà)展示，既形象又立體，學(xué)生一目了然。

案例三：實(shí)驗(yàn)“伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)”，這是一個(gè)理想化的實(shí)驗(yàn)，先在現(xiàn)實(shí)有摩擦情況下實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，有根據(jù)地進(jìn)行猜想，再利用動(dòng)畫(huà)模擬出光滑情況下的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。這樣就體現(xiàn)了在實(shí)踐的基礎(chǔ)上做出合理的推論，并且把推論的結(jié)果呈現(xiàn)出來(lái)。

案例四：“天體運(yùn)行”，天體運(yùn)行是現(xiàn)實(shí)生活中無(wú)法全景觀看到的龐大現(xiàn)象，我們可以把巨大的天體運(yùn)動(dòng)用計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)進(jìn)行模擬，將運(yùn)行軌道、運(yùn)行方向和天體間的關(guān)系立體動(dòng)態(tài)地展現(xiàn)在學(xué)生眼前。這樣就實(shí)現(xiàn)了把巨大的現(xiàn)象縮小。

通過(guò)信息技術(shù)將實(shí)際實(shí)驗(yàn)中無(wú)法呈現(xiàn)出來(lái)的現(xiàn)象直觀地展現(xiàn)給學(xué)生，轉(zhuǎn)變了教學(xué)模式，將以前只能靠教師口頭描述的現(xiàn)象動(dòng)態(tài)形象地呈現(xiàn)在學(xué)生眼前，開(kāi)闊了學(xué)生思維的空間。

3? 利用傳感器來(lái)實(shí)驗(yàn)，把實(shí)驗(yàn)結(jié)果直接輸入電腦，通過(guò)Dislab軟件繪制關(guān)系圖，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果

案例一：實(shí)驗(yàn)“研究安培力大小與電流大小的關(guān)系”，需要用到的傳感器有力傳感器和電流傳感器，利用傳感器采集安培力大小值和電流大小值，并通過(guò)Dislab軟件繪成安培力大小與電流大小的關(guān)系圖，從圖中看出是一條通過(guò)原點(diǎn)的直線，可得出當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度和通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的有效長(zhǎng)度不變的情況下，垂直磁場(chǎng)放置的導(dǎo)線所受安培力大小和通電導(dǎo)線的電流大小成正比的結(jié)論。

案例二：實(shí)驗(yàn)“描繪小燈泡的伏安特性曲線”和“測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻”，需要用到的傳感器有電流傳感器和電壓傳感器，利用傳感器采集電流值和電壓值，輸入Dislab軟件繪成U-I圖，從圖中得到實(shí)驗(yàn)的結(jié)論。

案例三：在”交流電的產(chǎn)生及特點(diǎn)”中，利用電流和電壓傳感器測(cè)出電流和電壓值，并且輸入Dislab軟件繪成I-t和U-t圖，學(xué)生會(huì)驚訝于出來(lái)的正弦圖，印象深刻，教學(xué)效果好。

計(jì)算機(jī)的快速靈敏在這體現(xiàn)得淋漓盡致，先進(jìn)技術(shù)在課堂上應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)顯而易見(jiàn)，能培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的興趣。

4? 信息技術(shù)可以模擬實(shí)驗(yàn)操作，讓學(xué)生實(shí)驗(yàn)前事先演練

對(duì)于一些復(fù)雜難操作的實(shí)驗(yàn)，可用課件模擬操作步驟，讓學(xué)生事先做演練。

Algodoo軟件是個(gè)不錯(cuò)的選擇。Algodoo是一個(gè)基于物理規(guī)律的工具軟件，其開(kāi)發(fā)目的是為了讓物理教學(xué)、研究更加直觀有效，它是面向教師和學(xué)生的一個(gè)趣味仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

案例一：實(shí)驗(yàn)“示波器的使用 ”，本實(shí)驗(yàn)一直是較難調(diào)示出結(jié)果的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)于操作的步驟和每一個(gè)旋鈕的功能不是很清楚，利用課件模擬操作，讓學(xué)生能事先弄清楚各個(gè)旋鈕的功能，對(duì)步驟了然于心。從而減少了實(shí)際操作的盲目性，節(jié)約實(shí)驗(yàn)的時(shí)間。

案例二：實(shí)驗(yàn)“多用電表的讀數(shù)”，學(xué)生不注意容易讀錯(cuò)，可做成游戲型過(guò)關(guān)題，設(shè)計(jì)關(guān)卡把枯燥的讀數(shù)練習(xí)變成有趣的過(guò)關(guān)游戲，挑起學(xué)生的好勝心，提高學(xué)生的注意力。

案例三：“探究射高和射程與初速度和拋射角之間的關(guān)系”和“平拋運(yùn)動(dòng)的投彈練習(xí)”這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)?？捎脛?dòng)畫(huà)展示出不同角度的軌跡，讓學(xué)生輸入不同的拋射角，隨即出現(xiàn)不同的軌跡圖，做對(duì)比，得出結(jié)論。并且可用一個(gè)卡通人物作為物體，再配上有趣的聲音。

游戲一直是學(xué)生的最?lèi)?ài)，現(xiàn)在將這愛(ài)好引入學(xué)習(xí)中，將教育與娛樂(lè)融合起來(lái)，給學(xué)生們帶來(lái)了全新的體驗(yàn)，豐富了教學(xué)的手段，可以達(dá)到事半功倍的效果。

5? 借助信息技術(shù)，利用動(dòng)畫(huà)講解復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)過(guò)程

案例一：實(shí)驗(yàn)“小球從上方豎直自由落下，碰到一端固定在地面上的彈簧的運(yùn)動(dòng)過(guò)程”，本實(shí)驗(yàn)中彈力、加速度和速度的大小和方向時(shí)刻在改變，過(guò)程復(fù)雜，學(xué)生思維很亂，現(xiàn)在我們用計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)來(lái)模擬整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程，并且用不同顏色的射線的大小和方向來(lái)表示彈力、加速度和速度的大小和方向。既可以觀察到整個(gè)過(guò)程的變化規(guī)律，還可以通過(guò)暫停定格分析某一位置的情況，使得本來(lái)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)過(guò)程變得簡(jiǎn)單形象，易理解。

案例二：“波的疊加”的實(shí)驗(yàn)，用實(shí)驗(yàn)很難觀察出兩列波的位移、振幅和疊加后波的位移、振幅的關(guān)系。用課件模擬則很清楚地看出它們之間的關(guān)系。

像這種實(shí)驗(yàn)過(guò)程簡(jiǎn)單，但是分析實(shí)驗(yàn)原理和過(guò)程復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)。傳統(tǒng)的教法就是簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)加教師在黑板上分析。學(xué)生頭腦中很難有動(dòng)態(tài)的現(xiàn)象，理解不深。借助信息技術(shù)，利用動(dòng)畫(huà)講解復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，能在學(xué)生的腦海里留下整個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程，記憶深刻。

6? 利用信息技術(shù)進(jìn)行隨堂直播和呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提高實(shí)驗(yàn)的可信度

對(duì)一些演示實(shí)驗(yàn)，可通過(guò)一個(gè)手機(jī)和希沃授課助手進(jìn)行隨堂直播，把原來(lái)局限在講臺(tái)上一小位置的實(shí)驗(yàn)投到大屏幕上，讓全班同學(xué)都能清晰地看到實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)象更清楚，提高了實(shí)驗(yàn)的可信度。

案例一：實(shí)驗(yàn)“自感現(xiàn)象”，教師在講臺(tái)上的演示實(shí)驗(yàn)并沒(méi)有辦法讓全班同學(xué)都看清，我們通過(guò)手機(jī)和希沃授課助手進(jìn)行隨堂直播，實(shí)驗(yàn)過(guò)程投到大屏幕上進(jìn)行直播，現(xiàn)象清晰又直觀。

案例二：實(shí)驗(yàn)“測(cè)電阻的各種方法”，學(xué)生先小組討論出實(shí)驗(yàn)方案，再進(jìn)行各組間的討論，挑選出可行的方案，最后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

在學(xué)生探究性分組實(shí)驗(yàn)中，各小組學(xué)生可通過(guò)投影把提出問(wèn)題、進(jìn)行猜想和實(shí)驗(yàn)成果進(jìn)行展示，通過(guò)學(xué)生間的討論交流得出結(jié)論。真正地做到提出問(wèn)題、進(jìn)行猜想、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、得出結(jié)論這一探究性實(shí)驗(yàn)的過(guò)程。探究性實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛱岣邔W(xué)生的探究能力和協(xié)調(diào)合作的能力，是培養(yǎng)學(xué)生綜合素養(yǎng)最好的方式 。

學(xué)生還可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)查閱資料，與時(shí)俱進(jìn)地了解別人的先進(jìn)實(shí)驗(yàn)，開(kāi)拓視野，而不是局限在自己的一畝三分田里。同樣，學(xué)生也可以設(shè)計(jì)出有創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)和別人進(jìn)行交流。

總之，改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，將信息技術(shù)與高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)深度融合是今后高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究重點(diǎn)。文章從六個(gè)方面進(jìn)行案例分析，闡述了如何具體地將信息技術(shù)和高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)深度融合，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的不足，具有實(shí)踐的意義。促使其他物理老師能夠在實(shí)際教學(xué)中采取有效措施實(shí)現(xiàn)兩者的深度融合，豐富了教學(xué)手段。希望能夠做到細(xì)而不雜、實(shí)用而不花俏，為高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)開(kāi)拓一條新的路來(lái)。

參考文獻(xiàn)：

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