信息技術(shù)在初中物理實驗教學(xué)中的應(yīng)用

唐紹峰

【摘要】本文闡述利用微課幫助學(xué)生進行實驗教學(xué)預(yù)習(xí)、突破實驗教學(xué)難點，以及利用信息技術(shù)模擬在現(xiàn)實中不好進行的實驗、完善實驗教學(xué)評價過程的措施，以便更好地開展實驗教學(xué)。

【關(guān)鍵詞】物理實驗 信息技術(shù) 微課

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2021）29-0143-02

實驗教學(xué)，是物理學(xué)科教學(xué)的重要板塊。在過去的教學(xué)中，大多數(shù)教師采取的是單純講授式的授課模式，教師講什么、學(xué)生聽什么，學(xué)生很少有動手實驗的機會，這就極大地削弱了實驗在物理教學(xué)中的作用。隨著新課改的逐漸深入，提高學(xué)生的實操能力、發(fā)展學(xué)生的綜合素質(zhì)，成了各學(xué)科教學(xué)的共同追求。對于物理學(xué)科而言，提高實驗教學(xué)的實效性，能夠很好達成這一目標。那么，物理教師應(yīng)該如何有效開展實驗教學(xué)？筆者近年來對此進行了比較系統(tǒng)的研究，發(fā)現(xiàn)利用信息技術(shù)進行實驗教學(xué)，既可以豐富實驗教學(xué)的內(nèi)容，又可以讓學(xué)生學(xué)到多種有效的實驗方法、拓展學(xué)生的思維，極大地提高實驗教學(xué)的效率。

一、利用微課幫助學(xué)生進行實驗教學(xué)預(yù)習(xí)

微課是近年來新興且十分有效的一種教學(xué)方式，是信息技術(shù)與教育教學(xué)融合的一個重要產(chǎn)物。教師可以利用微課將復(fù)雜的教學(xué)內(nèi)容和過程進行適度簡化，并呈現(xiàn)給學(xué)生，以引導(dǎo)學(xué)生進行有效的自主學(xué)習(xí)。在初中物理實驗教學(xué)中，微課具有天然的優(yōu)勢，能有效引導(dǎo)學(xué)生更好地完成預(yù)習(xí)。實驗需要學(xué)生動手操作，但在預(yù)習(xí)階段，學(xué)生很難完成實驗操作，因此教師利用微課將實驗過程、實驗所需材料等展現(xiàn)給學(xué)生，幫助學(xué)生順利地進行預(yù)習(xí)。例如，學(xué)生進行“速度的變化”這一實驗教學(xué)預(yù)習(xí)時，筆者設(shè)計了這樣的一個模擬實驗微課，向?qū)W生講解速度的概念以及影響速度變化的主要因素，并通過模擬實驗向?qū)W生展示這些因素如何影響速度變化，告知學(xué)生開展這一實驗需要哪些材料和條件，需要注意哪些問題。向?qū)W生提出自主學(xué)習(xí)的問題：①根據(jù)實驗微課設(shè)計相類的實驗方案，寫出你要探究的問題;②結(jié)合你設(shè)計的方案提出自己的猜想;③根據(jù)方案進行簡單的模擬實驗，記錄下自己采用的方法和步驟，收集好相關(guān)實驗數(shù)據(jù)并做成表格，對自己提出的猜想進行簡單論證;④根據(jù)實驗結(jié)果進行分析，得出結(jié)論，總結(jié)和反思，找到需要進一步解決的問題、疑惑。

在正式授課前，筆者對學(xué)生的預(yù)習(xí)情況進行檢查，發(fā)現(xiàn)全班學(xué)生基本都能根據(jù)微課提示較好地完成了模擬實驗，收集到了較有價值的信息。有些學(xué)生還能夠提出有探究價值的問題。將“學(xué)”前置，以“學(xué)”導(dǎo)“教”，有效提高預(yù)習(xí)效果，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。

二、利用微課突破實驗教學(xué)難點

初中物理實驗教學(xué)的一個難點，是學(xué)生大都缺少生活經(jīng)驗，或者說某些物理實驗很少會在現(xiàn)實生活中發(fā)生，這就會使他們難以完成或理解某些實驗。在物理實驗教學(xué)中運用信息技術(shù)，以視頻、動漫的方式將生活中的現(xiàn)象生動地呈現(xiàn)給學(xué)生，擴充學(xué)生的生活經(jīng)驗儲備;將一些生活中不常見的物理實驗展示給學(xué)生，增加學(xué)生的知識儲備。這樣的方式較大地豐富實驗教學(xué)的方法和手段，有助于教師指導(dǎo)學(xué)生突破實驗教學(xué)難點，從而提升初中物理實驗教學(xué)效率。

“杠桿的平衡條件”是初中物理的一個重要教學(xué)內(nèi)容，本課的教學(xué)難點為引導(dǎo)學(xué)生探究杠桿平衡的條件和確定力臂。在以往的教學(xué)中，常常是由教師操作實驗進行演示，讓學(xué)生在一旁觀察，學(xué)生很少有實操的機會。正因如此，就使得部分學(xué)生不能很好地了解平衡的條件、確定力臂，降低了教學(xué)效率。為了解決這一問題，筆者將實驗制作成微課展示給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生進行學(xué)習(xí)。在微課中，筆者先著重對這兩個難點進行講解，然后通過天平秤的實驗向?qū)W生演示如何確定力臂的方法，以及認知實現(xiàn)平衡的幾種重要條件。學(xué)生在通過微課完成預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上，筆者在課中利用信息技術(shù)以特定鏡頭的方式聚焦關(guān)鍵點，對實驗難點進行反復(fù)演示，直至學(xué)生能夠較好地掌握。如在引導(dǎo)學(xué)生如何確定力臂時，筆者首先通過動漫演示了幾種涉及平衡的情況（如圖1），并用動漫演示力臂的畫法（如圖2，見下頁），然后引導(dǎo)學(xué)生通過操作進一步體會力臂的確定方法，最后再給學(xué)生播放一段從網(wǎng)上下載的視頻，幫助學(xué)生鞏固知識。

在教學(xué)中，筆者利用信息技術(shù)對這幾張圖進行了動態(tài)化處理。通過動態(tài)演示，讓學(xué)生直觀地觀察、認知力臂的確定方法，了解杠桿的平衡條件，有效實現(xiàn)本課的教學(xué)目標。這樣的教學(xué)方法，比教師機械地講授、刻板地繪圖要好得多，取得事半功倍的效果。

三、利用信息技術(shù)模擬在現(xiàn)實中不好進行的實驗

初中物理學(xué)科有許多實驗，其中，有些實驗需要使用有毒性的溶液，存在一定的安全隱患，不宜讓學(xué)生操作;有些實驗需要花費很長一段時間進行持續(xù)觀察，不能在有限的教學(xué)時間里進行實驗;有些實驗現(xiàn)象稍縱即逝很難觀察到，需要比較高精度的儀器設(shè)備進行觀察記錄，而大部分學(xué)校又不具備這樣的條件。這些實驗都難以組織學(xué)生進行實驗操作，又跟教學(xué)內(nèi)容緊密相關(guān)。如果因此而放棄這些實驗，那么會失去一個讓學(xué)生增長知識、開拓視野的機會。如果利用信息技術(shù)，那么就能夠比較好地解決這些問題。

比如，一些實驗現(xiàn)象稍縱即逝的實驗，教師可以利用信息技術(shù)進行模擬實驗，或是播放實驗視頻，向?qū)W生完整地呈現(xiàn)實驗過程，讓學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象。例如，晶體融化實驗。我們知道，晶體的融化速度非?？?，僅憑肉眼很難觀察到它融化的過程，學(xué)校一般也沒有配備相關(guān)的實驗設(shè)備。為了能讓學(xué)生更好地觀察這一實驗現(xiàn)象，筆者先從網(wǎng)上下載了相關(guān)的實驗視頻給學(xué)生播放，并通過慢鏡頭向?qū)W生呈現(xiàn)晶體融化的細微過程，使學(xué)生能夠詳細地觀察晶體融化的現(xiàn)象。隨后，筆者又設(shè)計了一個模擬實驗，用冰塊替代晶體，用高壓火槍烘烤冰塊，演示晶體的融化過程。這很好地解決了學(xué)校因缺乏相關(guān)實驗器材而不能進行實驗的問題，又能讓學(xué)生對晶體融化有深入的了解。

又如，在講解光在宇宙空間的傳播時，教師也可以利用信息技術(shù)進行演示和闡述。我們要想觀察光在宇宙空間的傳播，需要配備極其精密的儀器設(shè)備，這是很多學(xué)校都無法具備的條件。于是，筆者利用信息技術(shù)演示了光在宇宙空間傳播的路徑、速度等，并通過法拉盛課件模擬了太陽、月亮、地球的運行，讓學(xué)生更好地理解月食、日食、潮汐等自然現(xiàn)象，教學(xué)活動生動具體，使學(xué)生直觀地理解光在宇宙中的傳播特性。

在初中物理實驗教學(xué)中，當我們碰到一些無法組織學(xué)生進行實驗操作時，教師可以利用信息技術(shù)，或是進行模擬實驗，或是讓學(xué)生觀看實驗視頻，而不是放棄這些實驗，要盡可能地滿足學(xué)生學(xué)習(xí)的需要。

四、利用信息技術(shù)完善實驗教學(xué)評價過程

從事多年初中物理教學(xué)工作，筆者發(fā)現(xiàn)過去實驗教學(xué)的評價往往只注重結(jié)果性評價，輕視過程性評價，削弱了教學(xué)評價在促進教學(xué)總結(jié)、教學(xué)反思等方面的作用。近年來，筆者利用信息技術(shù)構(gòu)建了線上、線下相結(jié)合的雙線評價模式，從而將結(jié)果性評價與過程性評價有效統(tǒng)一起來，形成了更加科學(xué)、有效、完善的評價機制，提高了教學(xué)評價的效能。在實際操作中，一方面，教師通過網(wǎng)絡(luò)實時觀察學(xué)生的實驗情況，了解每一個學(xué)生進行實驗的進度、效果，及時收集學(xué)生實驗的相關(guān)數(shù)據(jù)，然后利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，科學(xué)地分析學(xué)生的學(xué)習(xí)效果;另一方面，教師通過學(xué)生自評、生生互評、師生互評等多元化評價方式，進行全方位的線下評價，讓學(xué)生清楚自己的學(xué)習(xí)情況，從而推動學(xué)生進行自我調(diào)整、自我學(xué)習(xí)、自我提升。

比如，“家庭用電”的知識，其包含的內(nèi)容很豐富。學(xué)生要了解家庭電路、電路元件、零線、火線、火線和零線之間電壓，要學(xué)會使用測電筆辨別火線和零線。如果僅靠課堂實驗?zāi)敲礋o法完成如此龐雜的教學(xué)內(nèi)容，因此除了要在課堂上進行相關(guān)的實驗，還需要學(xué)生自主在家里進行觀察、實驗。但教師又如何了解學(xué)生家庭實驗的效果呢？筆者這樣做：（1）安排一項家庭作業(yè)“拆解家中廢舊電器，觀察其中的線路，并嘗試修理”;（2）讓學(xué)生將完成作業(yè)的全過程拍攝成視頻，上傳至班級QQ群，并提出自己的疑惑、問題;（3）對學(xué)生的作業(yè)進行批改，解決學(xué)生的問題、提出改進或修理意見，給出評價結(jié)果。

這樣的評價方式，既能夠讓學(xué)生在拆解、觀察、修理的過程中，更加清楚地認識電路，提高學(xué)生的動手操作能力，又能很好地觀察學(xué)生的學(xué)習(xí)過程、評價學(xué)習(xí)成果，及時為學(xué)生解決在知識應(yīng)用過程中的問題，有效延伸了課堂教學(xué)內(nèi)容。

在實踐中，筆者發(fā)現(xiàn)不少青年教師存在過于依賴信息技術(shù)的現(xiàn)象，幾乎每一個環(huán)節(jié)都采用信息技術(shù)，淡化了教師在教學(xué)中的引導(dǎo)作用，淡化了教學(xué)板書。信息技術(shù)應(yīng)該只是教學(xué)的輔助工具，而不是主要手段。比如，介紹著名的馬德堡半球?qū)嶒灂r，有不少教師全程利用信息技術(shù)呈現(xiàn)實驗的具體過程，但沒有對實驗進行必要講解。比較好的做法是，教師利用動畫視頻演示實驗的過程，并適時詳細地解說實驗的每個環(huán)節(jié)，使學(xué)生能夠清楚地了解這個實驗。然后進行模擬實驗，讓學(xué)生拉抽真空后的馬德堡球，進行實質(zhì)實驗，這樣就能更好地加深學(xué)生的理解和記憶。如果只是單純進行實驗演示，那么學(xué)生難以抓住知識重點;倘若只是教師講解，那么學(xué)生就不能直觀理解實驗。只有二者結(jié)合，才能有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。又比如，托里拆利實驗，因其規(guī)模較大、危險性也較高，不能在現(xiàn)實教學(xué)中進行演示，教師就可利用信息技術(shù)進行教學(xué)。雖然互聯(lián)網(wǎng)上的實驗教學(xué)資源非常豐富，但并不是所有的實驗資源都適合本班本年級的教學(xué)，教師要進行辨析，選擇合理、適用的教學(xué)資源，開展相應(yīng)的實驗教學(xué)。總而言之，信息技術(shù)可以極大地提高初中物理實驗教學(xué)的效果，但教師在運用中也要注意合理利用信息技術(shù)，不能過度依賴。教師運用信息技術(shù)進行物理實驗教學(xué)時，要結(jié)合教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標，為教學(xué)所需適時使用信息技術(shù)。

（責編 李 唐）