信息技術(shù)與物理課堂教學(xué)深度融合的探索

陳金軒

摘? ?要：信息技術(shù)與物理課堂教學(xué)的深度融合就是借助信息技術(shù)轉(zhuǎn)變教學(xué)中教與學(xué)的方式，把信息技術(shù)作為物理課堂教學(xué)中促進(jìn)學(xué)生獲取信息、探索問題、協(xié)作討論、解決問題、自主學(xué)習(xí)和構(gòu)建知識(shí)的認(rèn)知工具與情感激勵(lì)工具。本文結(jié)合課堂教學(xué)實(shí)踐從教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)、教育觀念、人才培養(yǎng)模式三個(gè)層面探索信息技術(shù)與物理課堂教學(xué)的融合。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù);物理課堂教學(xué);深度融合

引言

本文結(jié)合課堂教學(xué)實(shí)踐從教育教學(xué)的三個(gè)層面探索信息技術(shù)與物理課堂教學(xué)的融合。

1? 在教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)方面

1.1? 運(yùn)用信息技術(shù)創(chuàng)設(shè)物理情境

構(gòu)建高效物理課堂的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是新課的導(dǎo)入，運(yùn)用信息技術(shù)創(chuàng)設(shè)情境能夠達(dá)到事半功倍的效果。

例如：在“科學(xué)探究：向心力”這節(jié)教學(xué)中，播放視頻——“水流星”導(dǎo)入新課，讓學(xué)生思考為什么在最高點(diǎn)杯中的水不會(huì)流出。學(xué)生非常好奇，水在自身重力作用下怎么不落下來？充分地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情與主動(dòng)性，讓學(xué)生從生活走進(jìn)物理。又如：“探究磁場(chǎng)對(duì)電流的作用”這節(jié)教學(xué)導(dǎo)入中，利用移動(dòng)展臺(tái)，把會(huì)動(dòng)的鋁箔“天橋”顫抖的現(xiàn)象，投屏在白板屏幕上，學(xué)生為此而興奮，極大激發(fā)了他們學(xué)習(xí)探究的熱情。

1.2? 運(yùn)用信息技術(shù)記錄瞬間即逝的現(xiàn)象

有些物理實(shí)驗(yàn)瞬間即逝，但是利用智能手機(jī)錄像的慢動(dòng)作拍下視頻，可以讓學(xué)生更仔細(xì)地觀察，同時(shí)也教會(huì)學(xué)生如何用信息技術(shù)手段把瞬間即逝的現(xiàn)象記錄下來。

例如：在“平拋運(yùn)動(dòng)”這節(jié)教學(xué)中，如何通過對(duì)比法驗(yàn)證平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，把課前拍下的視頻，以每秒256X的幀數(shù)播放，學(xué)生通過觀看視頻得出，如圖1所示，兩個(gè)小球同一時(shí)刻處在同一豎直線上，即水平方向相等時(shí)間內(nèi)位移相等，從而驗(yàn)證了平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)。又如：在“超重失重”這節(jié)教學(xué)中，讓學(xué)生思考在上端開口的塑料瓶中灌水之后，讓瓶子做自由落體運(yùn)動(dòng)，下落過程中瓶側(cè)壁下部的小孔是否有水會(huì)流出。然后把課前拍下的視頻，以每秒256X的幀數(shù)播放，如圖2所示，學(xué)生觀察現(xiàn)象后再小組討論，最后得出瓶中水處于完全失重狀態(tài)所以不會(huì)流出。

1.3? 運(yùn)用信息技術(shù)提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果

多媒體教學(xué)中的模擬實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)中的一個(gè)重要應(yīng)用，如“模擬動(dòng)畫演示”是對(duì)一些物理現(xiàn)象、物理實(shí)驗(yàn)的仿真模擬。例如：將微小量進(jìn)行二次放大——萬(wàn)有引力常量的測(cè)定;變不可動(dòng)為可動(dòng)——小船渡河;變微觀不可見為可見——α粒子轟擊鈹核;虛擬的——磁體的磁感線分布;實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)——布朗運(yùn)動(dòng);抽象難懂的物理現(xiàn)象——質(zhì)子和中子結(jié)合成氘核。

有的物理現(xiàn)象可見度太小，后排、兩側(cè)學(xué)生不易觀察清楚，利用白板5視頻展臺(tái)功能，就可解決這一缺陷。例如：“練習(xí)使用多用電表”這節(jié)的教學(xué)中，要讓學(xué)生了解多用電表的外部結(jié)構(gòu)、能測(cè)量物理量及量程范圍，學(xué)會(huì)讀數(shù)，把多用電表放在展臺(tái)上，利用展示在電子白板上的多用電表讓學(xué)生先觀察，再提出問題讓學(xué)生思考并開展小組討論，這樣既提高了可視度、學(xué)生的參與度，還培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作探究的能力。在課堂教學(xué)中，還可對(duì)實(shí)物的動(dòng)態(tài)畫面實(shí)時(shí)展示、批注、截圖等操作[ 1 ]。有的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象只能平放在桌面上觀察，不能拿起來給學(xué)生展示，如利用鐵屑模擬磁體的磁感應(yīng)線分布等，都可以利用視頻展臺(tái)功能進(jìn)行整合教學(xué)。

2? 在教育觀念方面

2.1? 讓交互式電子白板成為整合教學(xué)的舞臺(tái)

實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)深度融合——采用希沃白板5[ 1 ]。例如：在“科學(xué)探究：向心力”這節(jié)的教學(xué)中，先讓學(xué)生猜想向心力的大小與哪些因素有關(guān)，然后通過播放課程視頻，讓學(xué)生了解向心力演示器，理解實(shí)驗(yàn)的原理及明確操作步驟，最后再動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)。

2.2? 利用白板5大小屏幕互動(dòng)功能進(jìn)行融合教學(xué)

在手機(jī)上安裝希沃授課助手，點(diǎn)擊后連接wifi密碼再掃描二維碼，可以在手機(jī)屏幕和白板屏幕進(jìn)行互動(dòng)[ 1 ]，有些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象只能在水平面上觀察到，例如：在“離心運(yùn)動(dòng)”這節(jié)課的教學(xué)中，滴在小紙面上的墨水在電源關(guān)閉后做離心運(yùn)動(dòng)的軌跡，通過智能手機(jī)投屏，突破實(shí)驗(yàn)教學(xué)的瓶頸，幫助學(xué)生構(gòu)建物理情境，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的直觀效果和整體效益。這樣整合教學(xué)讓物理課堂互動(dòng)交流更高效，提高了探究教學(xué)的效率。

3? 在人才培養(yǎng)模式方面

Phyphox是一款相當(dāng)完美的物理工具，能在實(shí)驗(yàn)中利用手機(jī)自帶的傳感器。

包含：加速度傳感器、壓力傳感器、聲音傳感器[ 2 ]等。目前可測(cè)量的基本物理量有：加速度、磁場(chǎng)強(qiáng)度、壓力、聲音的振幅、頻率、周期、角速度、光照強(qiáng)度等[ 2 ]。

例如：利用加速度計(jì)可以測(cè)量擺的頻率;利用麥克風(fēng)可以測(cè)試多普勒效應(yīng);探究聲波干涉實(shí)驗(yàn)，讓兩個(gè)音箱發(fā)出單一同種頻率的聲波（電腦軟件可以設(shè)置），利用這款軟件 Phyphox的聲學(xué)傳感器接收，通過手機(jī)投屏在白板上，讓學(xué)生觀察手機(jī)移動(dòng)過程中振幅的變化。

實(shí)驗(yàn)案例——利用智能手機(jī)測(cè)當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭

⑴ 實(shí)驗(yàn)器材：智能手機(jī)、紙盒、輕繩、筆記本電腦各一。

⑵ 實(shí)驗(yàn)操作：在紙盒四角系上不可伸長(zhǎng)的輕繩，然后將手機(jī)放在紙盒上，

如圖3所示，用米尺測(cè)量懸點(diǎn)到手機(jī)質(zhì)心的距離，即為擺長(zhǎng)L。將數(shù)據(jù)輸入到手機(jī)中，打開Phyphox中Pendulum（單擺），點(diǎn)擊訪問網(wǎng)址，設(shè)置時(shí)間[ 2 ]，再點(diǎn)擊開始，讓手機(jī)在擺角小于5°的范圍內(nèi)擺動(dòng)，完成50次擺動(dòng)后自動(dòng)記錄[ 2 ]。

⑶ 處理數(shù)據(jù)：經(jīng)數(shù)據(jù)處理后得到的圖象近似為正弦曲線，正弦曲線的峰值對(duì)應(yīng)擺動(dòng)中經(jīng)過最低點(diǎn)處時(shí)的極大值（最大絕對(duì)角速度）[ 2 ]，第一個(gè)峰值到第二個(gè)峰值的時(shí)間為一個(gè)周期T，其倒數(shù)為振動(dòng)頻率f。根據(jù)單擺的周期公式T=2π，計(jì)算得到當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭[ 2 ]。Phyphox單擺實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)截圖如圖4所示。

4? 結(jié)語(yǔ)

中華民族偉大復(fù)興的中國(guó)夢(mèng)在路上，信息技術(shù)已滲透到物理課堂教學(xué)中，作為物理教師應(yīng)不斷更新教育理念，實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與物理課堂深度融合，讓物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的素養(yǎng)目標(biāo)真正落地。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李元慶.信息技術(shù)與物理課堂教學(xué)深度融合的探索[J].天津教育，2019（20）：110-111.

[2] 何 璐，祖米熱姆·伊馬木，方偉.Phyphox軟件介紹及其在物理教學(xué)中的應(yīng)用[J].物理通報(bào)，2020（2）：101-104，108.