信息技術(shù)與高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的整合

祁天芳

【摘要】目前，信息技術(shù)已經(jīng)逐漸滲透到人們的工作、學(xué)習(xí)、生活之中，而在教育領(lǐng)域，信息技術(shù)可以通過(guò)輔助教學(xué)的方式提高課堂教學(xué)質(zhì)量。文章就信息技術(shù)與高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的整合展開(kāi)研究，探究在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，為信息技術(shù)的滲透整合提供理論幫助。

【關(guān)鍵詞】高中物理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；信息技術(shù)；整合

【中圖分類(lèi)號(hào)】G633.7【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A【文章編號(hào)】1004—0463（2021）20—0082—03

隨著社會(huì)的信息化發(fā)展，信息技術(shù)廣泛應(yīng)用于物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。信息技術(shù)與物理學(xué)科的整合改變了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，提高了課堂教學(xué)效率。

一、信息技術(shù)與高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)整合的優(yōu)勢(shì)

1.實(shí)現(xiàn)微觀世界的可視化。高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中涉及了微觀物理現(xiàn)象，若采取傳統(tǒng)的教學(xué)方法，學(xué)生難以觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程與實(shí)驗(yàn)結(jié)果，或僅聽(tīng)教師教本宣科式的講解，學(xué)生只能進(jìn)行感性認(rèn)識(shí)，而導(dǎo)致認(rèn)知理解出現(xiàn)問(wèn)題[1]。將物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)與信息技術(shù)相互整合，通過(guò)計(jì)算機(jī)、多媒體的形式制作動(dòng)畫(huà)，模擬微觀世界中的物理現(xiàn)象，可以讓學(xué)生在圖文并茂的動(dòng)畫(huà)世界中掌握物理知識(shí)[2]。比如，在學(xué)習(xí)布朗運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)花粉顆粒被水分子撞擊后所產(chǎn)生的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過(guò)多媒體的方式，可以加深學(xué)生對(duì)布朗運(yùn)動(dòng)的理解，也能讓學(xué)生明確認(rèn)識(shí)到布朗運(yùn)動(dòng)是微小顆粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。

2.實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的捕捉。在高中物理實(shí)驗(yàn)中有部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容具有瞬間性，很多學(xué)生沒(méi)來(lái)得及觀看實(shí)驗(yàn)過(guò)程便已結(jié)束。因此，將信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)相互整合能夠捕捉瞬間的實(shí)驗(yàn)過(guò)程與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。比如，可以通過(guò)手機(jī)或照相機(jī)以慢鏡頭錄像的方式進(jìn)行攝像，并以慢放的形式加以播放，通過(guò)鏡頭慢放可以還原瞬間發(fā)生的實(shí)驗(yàn)過(guò)程以及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，加深學(xué)生的記憶。

3.展現(xiàn)事物內(nèi)部的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中如果仍舊采取傳統(tǒng)的教學(xué)方法進(jìn)行講解，對(duì)于事物內(nèi)部復(fù)雜結(jié)構(gòu)而言，學(xué)生無(wú)法理解，甚至還會(huì)產(chǎn)生抵觸心理。如果將信息技術(shù)融入其中，能夠有效地展示事物內(nèi)部復(fù)雜結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中更加簡(jiǎn)單與快捷。比如，學(xué)習(xí)汽油機(jī)工作時(shí)的四個(gè)沖程做功內(nèi)容時(shí)，部分學(xué)生難以理解，但是將四個(gè)沖程制作成動(dòng)畫(huà)，并通過(guò)多媒體的方式進(jìn)行播放，可以讓學(xué)生快速掌握重點(diǎn)與難點(diǎn)。換而言之，在學(xué)習(xí)閃電的形成時(shí)，通過(guò)動(dòng)畫(huà)的形式將閃電形成的過(guò)程播放，以此改變陳舊且乏味的教學(xué)現(xiàn)狀，在吸引學(xué)生注意力的同時(shí)可以提高教學(xué)質(zhì)量。

4.再現(xiàn)經(jīng)典的物理實(shí)驗(yàn)。在高中物理課程中涉及了諸多著名的物理實(shí)驗(yàn)，但是這一類(lèi)實(shí)驗(yàn)又無(wú)法再一次演示，為彌補(bǔ)這一遺憾，可以通過(guò)信息技術(shù)再現(xiàn)經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。比如，馬德堡半球?qū)嶒?yàn)是讓馬匹拉動(dòng)銅球的兩側(cè)，然后增加馬的數(shù)量，當(dāng)增加到16匹的時(shí)候?qū)ⅠR德堡半球拉開(kāi)，通過(guò)信息技術(shù)將馬德堡半球?qū)嶒?yàn)以圖像或視頻的方式展現(xiàn)，可以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，幫助學(xué)生掌握大氣壓強(qiáng)的物理知識(shí)[3]。

5.演示具有危害性的實(shí)驗(yàn)。有非常多的實(shí)驗(yàn)具有危害性，比如在學(xué)習(xí)生活中用電這一章節(jié)的時(shí)候，不正確的用電方式非常多，如果單純地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示危害性比較大，會(huì)對(duì)學(xué)生以及教師的人身安全造成威脅。如果通過(guò)多媒體對(duì)不正確的用電現(xiàn)象進(jìn)行演示，讓學(xué)生通過(guò)視頻的方式了解錯(cuò)誤用電會(huì)產(chǎn)生哪些危害，就會(huì)讓學(xué)生明白安全用電的重要性，在防患于未然的同時(shí)也能分析觸電的原因，并掌握基本的電學(xué)知識(shí)。

二、信息技術(shù)與高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)整合的策略

1.借助多媒體課件構(gòu)建物理情境。物理知識(shí)來(lái)源于生活，在課堂教學(xué)中，教師要通過(guò)物理現(xiàn)象幫助學(xué)生尋找規(guī)律，掌握技巧。應(yīng)用多媒體技術(shù)可以為學(xué)生創(chuàng)設(shè)良好的物理情境，教師引導(dǎo)學(xué)生快速進(jìn)入情境之中，對(duì)物理現(xiàn)象加以觀察，引導(dǎo)學(xué)生理解物理原理，提高學(xué)習(xí)效率。

2.演示實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用信息技術(shù)。毋庸置疑，在物理課堂中演示實(shí)驗(yàn)是最為常見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)類(lèi)型，演示實(shí)驗(yàn)可以快速引導(dǎo)學(xué)生掌握物理知識(shí)，但是也對(duì)教師的實(shí)驗(yàn)操作能力提出了要求，在演示實(shí)驗(yàn)中要明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模怀鰧?shí)驗(yàn)現(xiàn)象。教師要根據(jù)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程加以講解，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考與分析。為保證演示實(shí)驗(yàn)的成功，教師在課外需多次練習(xí)，如此才能達(dá)到理想的教學(xué)效果。由于部分演示實(shí)驗(yàn)難度較大，可運(yùn)用信息技術(shù)，以動(dòng)態(tài)化的方式展現(xiàn)實(shí)驗(yàn)步驟與實(shí)驗(yàn)過(guò)程，并且學(xué)生在觀看的同時(shí)也能強(qiáng)化記憶[4]。比如，在講到液體擴(kuò)散現(xiàn)象時(shí)，無(wú)色的清水與硫酸銅混合時(shí)間需要30天左右，對(duì)此，為提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，物理教師可以對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行錄像，讓學(xué)生觀看動(dòng)態(tài)液體的擴(kuò)散現(xiàn)象，并掌握基本的物理知識(shí)點(diǎn)。通過(guò)信息技術(shù)在觀察擴(kuò)散現(xiàn)象時(shí)，學(xué)生不僅可以看到兩種液體之間的擴(kuò)散現(xiàn)象，還可以通過(guò)慢放、倒放、重復(fù)播放的方式，讓學(xué)生反復(fù)學(xué)習(xí)觀看，強(qiáng)化記憶。

3.分組實(shí)驗(yàn)中引入信息技術(shù)。在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)不僅符合以人為本的基本要求，而且能提高教學(xué)效率。在學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)之前，教師須根據(jù)教材的內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行講解，或通過(guò)PPT的方式省去板書(shū)畫(huà)圖的時(shí)間，將更多的時(shí)間留給學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如此在提高學(xué)生學(xué)習(xí)有效性的同時(shí)也能增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課容量。信息技術(shù)的有效應(yīng)用可以改變傳統(tǒng)分組教學(xué)所帶來(lái)的不足與缺陷，學(xué)生可以通過(guò)模擬軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。比如關(guān)于電路的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)模擬軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，即便學(xué)生電路連接出錯(cuò)也不會(huì)產(chǎn)生任何危險(xiǎn)，且根據(jù)實(shí)踐證明，模擬軟件實(shí)驗(yàn)方法圖文并茂，能夠帶給學(xué)生感官的刺激，并能加深學(xué)生的印象。

4.應(yīng)用信息技術(shù)展示實(shí)驗(yàn)過(guò)程。應(yīng)用信息技術(shù)可以將物理實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行全面展示，有效提高學(xué)生的主觀能動(dòng)性[5]。比如，學(xué)到彈簧振子的時(shí)候，學(xué)生對(duì)振子運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的受力、加速度、方向等缺乏認(rèn)識(shí)，對(duì)此，教師可以在課外通過(guò)網(wǎng)絡(luò)收集資料，并以視頻的方式為學(xué)生展示出來(lái)，讓學(xué)生對(duì)物理運(yùn)動(dòng)規(guī)律加以了解與掌握，這種方式不需要過(guò)多的語(yǔ)言贅述，不僅可以提高課堂的有效性，而且能讓學(xué)生對(duì)物理課堂知識(shí)的豐富性加以認(rèn)知。從另外一個(gè)角度分析，應(yīng)用信息技術(shù)在展示物理過(guò)程的時(shí)候可以提高自主學(xué)習(xí)能力與自主探究能力[6]。

第一，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。從宏觀角度分析，目前信息技術(shù)與人們的生活密切相關(guān)，在改變?nèi)藗兩?、學(xué)習(xí)方式的同時(shí)，也推動(dòng)了教育事業(yè)的發(fā)展。信息技術(shù)的有效應(yīng)用可以改變傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。除此之外，信息技術(shù)與物理實(shí)驗(yàn)的整合能夠?qū)⑺械奈锢碇R(shí)加以歸納，形成資源庫(kù)，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中自主選擇分析，打破時(shí)空所帶來(lái)的限制，實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)，無(wú)形中提高物理教學(xué)效率[7]。

第二，提高學(xué)生的探究能力。信息技術(shù)與物理實(shí)驗(yàn)的整合可以為學(xué)生創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，學(xué)生在教師的帶領(lǐng)下，通過(guò)問(wèn)題互動(dòng)改變傳統(tǒng)被動(dòng)學(xué)習(xí)局面，提高學(xué)生的主觀能動(dòng)性。在物理實(shí)驗(yàn)中如果不細(xì)心會(huì)損害實(shí)驗(yàn)儀器，甚至還會(huì)對(duì)學(xué)生的人身安全造成影響，所以在物理實(shí)驗(yàn)中有非常多的規(guī)章制度對(duì)學(xué)生加以限制，并且部分學(xué)校實(shí)驗(yàn)環(huán)境或者實(shí)驗(yàn)條件有限，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果會(huì)出現(xiàn)偏差[8]。這一系列的問(wèn)題會(huì)對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的整合與學(xué)習(xí)產(chǎn)生影響。但是通過(guò)信息技術(shù)創(chuàng)設(shè)虛擬實(shí)驗(yàn)室，能夠?yàn)閷W(xué)生創(chuàng)造良好的實(shí)驗(yàn)條件，幫助學(xué)生順利開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，使其在虛擬的世界中真實(shí)感知物理現(xiàn)象，精準(zhǔn)掌握物理概念，提高學(xué)生的探究能力。

綜上所述，在物理教學(xué)中要改變傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，加強(qiáng)對(duì)信息技術(shù)的有效應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效整合，幫助學(xué)生梳理物理實(shí)驗(yàn)知識(shí)體系，引導(dǎo)學(xué)生觀察物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，了解物理實(shí)驗(yàn)結(jié)論，如此才能化抽象為具象，才能提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。

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（本文系2020年度甘肅省“十三五”教育科學(xué)規(guī)劃課題《信息技術(shù)應(yīng)用于高中物理有效性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的路徑研究》的研究成果，課題立項(xiàng)號(hào)：GS[2020]GHB3400）

編輯：張昀