信息技術(shù)與初中物理實驗教學(xué)的有效融合

劉德華

（同濟(jì)大學(xué)附屬實驗中學(xué)，上海）

教育部《教育信息化2.0行動計劃》提出，到2022年基本實現(xiàn)“三全兩高一大”的發(fā)展目標(biāo)。本文從初中物理實驗教學(xué)的現(xiàn)狀、初中物理實驗教學(xué)的信息化理念、初中物理實驗教學(xué)與信息技術(shù)融合的意義、初中物理實驗教學(xué)的信息化提升思路等幾個方面論述了教育信息化2.0環(huán)境下，如何更好地借助信息技術(shù)實現(xiàn)初中物理實驗教學(xué)的創(chuàng)新轉(zhuǎn)變。2018年4月13日，教育部發(fā)布的《教育信息化2.0行動計劃》，首次提出“教育信息化2.0”這一教學(xué)計劃，教育信息化從1.0時代邁入2.0時代，是對教育信息化的一次升級與創(chuàng)新，是在教育信息化歷史成就基礎(chǔ)上實現(xiàn)的新跨越，是順應(yīng)智能環(huán)境下教育發(fā)展的必然選擇。

物理學(xué)是一門以實驗為本的自然科學(xué)，物理實驗教學(xué)可以將抽象的物理知識具體化、形象化,幫助學(xué)生快速理解課堂上晦澀難懂的物理知識，在初中物理教學(xué)中起著重要作用。教育信息化通過在教育教學(xué)中融入現(xiàn)代信息技術(shù)，為教育教學(xué)提供了多樣化的信息展現(xiàn)形式。

一、初中物理實驗教學(xué)的現(xiàn)狀

隨著教育信息化2.0時代的到來，傳統(tǒng)初中物理實驗教學(xué)存在的問題及面臨的困境逐步顯現(xiàn)，主要表現(xiàn)在缺乏正確的現(xiàn)代化教學(xué)理念、沒有突出學(xué)生在課堂上的主體地位、教學(xué)信息化應(yīng)用水平不高等方面。[1]

（一）部分教師對物理實驗教學(xué)缺乏正確的現(xiàn)代化教學(xué)理念

受我國應(yīng)試教育體制影響，部分教師缺乏對初中物理實驗教學(xué)的正確認(rèn)知，重理論，輕實驗，重知識學(xué)習(xí)，輕過程探究，片面追求學(xué)生對知識點的掌握，忽略對學(xué)生觀察能力、動手能力、探索能力、創(chuàng)新能力、合作精神等方面的培養(yǎng)，原本拓展激發(fā)學(xué)生物理思維火花的實驗變成了枯燥無味的理論講述，極大地限制了學(xué)生物理思維能力的養(yǎng)成。

（二）傳統(tǒng)初中物理實驗教學(xué)沒有以“學(xué)生”為主體

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)是以教師“講”、學(xué)生“聽”為主，輔助以少量的演示實驗，大部分學(xué)生缺乏主動思考，按照老師講的步驟被動操作，得到既定的實驗結(jié)論，匆匆了事，沒有達(dá)到實驗的真正目的，嚴(yán)重限制了學(xué)生創(chuàng)新思維能力的發(fā)展，沒有發(fā)揮學(xué)生應(yīng)有的主體作用。

（三）傳統(tǒng)初中物理實驗教學(xué)信息化應(yīng)用水平不高

初中物理實驗是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和探索熱情的有效渠道之一，但當(dāng)前初中物理實驗教學(xué)未能充分發(fā)揮信息技術(shù)的支撐作用。

一方面部分教師自身信息素養(yǎng)不足，在課堂上并未靈活運用信息技術(shù)提升實驗教學(xué)效果。另一方面部分教師為了活躍課堂氣氛，吸引學(xué)生的注意力，沒有注重實驗內(nèi)容與信息技術(shù)的有效融合，只是播放一些有趣的實驗視頻或者名人故事，學(xué)生較少親自動手嘗試。這樣的信息化教學(xué)看似課堂活躍，但實際上偏離了教學(xué)目標(biāo)，學(xué)生不能真正理解實驗原理，也不能發(fā)現(xiàn)實驗里蘊藏的物理規(guī)律，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和探究能力。

二、初中物理實驗教學(xué)的信息化理念

（一）信息技術(shù)只是教學(xué)的輔助手段

物理實驗教學(xué)是一項師生互動的雙邊活動，任何先進(jìn)的技術(shù)都無法取代教師的創(chuàng)新力、影響力及示范引領(lǐng)作用。不論是人工智能技術(shù)還是其他先進(jìn)的信息技術(shù)，它們僅僅是提升物理教學(xué)課堂效率的手段之一。教育信息化2.0時代，教師與學(xué)生要形成一種新型的學(xué)習(xí)伙伴關(guān)系，我們要為師生構(gòu)建學(xué)習(xí)的共同體，在共同體當(dāng)中，信息技術(shù)作為輔助手段，教師作為學(xué)生學(xué)習(xí)活動的組織者，學(xué)生作為課堂教學(xué)的主體，通過教師引導(dǎo)、師生互動、學(xué)生合作，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)，實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

（二）量力而行，不要為了信息化而信息化

教育信息化要量力而行，有多少錢使多少力，不要一味追求眾多高端的硬件設(shè)備、資源網(wǎng)站和智慧軟件平臺的全覆蓋。教育信息化需要結(jié)合學(xué)校的實際情況，研究其必要性、契合度，提高其精準(zhǔn)度，不能讓師生成為信息技術(shù)的奴隸，要讓其成為師生的助力器。

三、初中物理實驗教學(xué)與信息技術(shù)融合的意義

信息化教學(xué)已經(jīng)成為當(dāng)前教育改革的熱點，物理實驗是物理教學(xué)最重要的手段之一。初中物理實驗教學(xué)與信息技術(shù)相融合，運用信息技術(shù)直觀性、生動性、跨越時空的數(shù)字化模擬功能，實現(xiàn)微觀放大、宏觀縮小、瞬間變慢，解決現(xiàn)實條件下難以直接操作實驗的教學(xué)問題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生更便捷、高效地獲取物理實驗知識，提高教師課堂教學(xué)效率，提升師生信息化素養(yǎng)，助推教育信息化建設(shè)。[2]

四、初中物理實驗教學(xué)的信息化提升思路

（一）借助豐富的網(wǎng)絡(luò)資源，設(shè)計優(yōu)質(zhì)的教學(xué)課件

教師要根據(jù)教學(xué)的需要及時更新和優(yōu)化知識儲備、知識結(jié)構(gòu)?；ヂ?lián)網(wǎng)2.0時代，再加上大數(shù)據(jù)的廣泛應(yīng)用，教師可以輕松地通過各種網(wǎng)站獲取課堂所需的物理教學(xué)資源，如電子課件、電子教案、3D資源、微課等，教師從中篩選適合實驗教學(xué)的優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)資源，運用于物理實驗教學(xué)中。教師根據(jù)學(xué)生的需求、學(xué)習(xí)目標(biāo)、實驗教學(xué)目標(biāo)以及實驗操作過程中的重難點、注意事項，自主設(shè)計適合本次課堂的實驗教學(xué)課件，并提前發(fā)放給學(xué)生，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行良好的課前預(yù)習(xí)，有針對性地開展實驗教學(xué)，提升實驗教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生學(xué)習(xí)物理的效率。

（二）借助動畫演示技術(shù)，模擬物理實驗情景

物理實驗可以培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析和解決問題的能力。動畫演示技術(shù)可以模擬真實的物理實驗情景，將抽象的物理概念、物理規(guī)律轉(zhuǎn)變?yōu)榫唧w的、可衡量的、可重復(fù)再現(xiàn)的物理模型，如教師在講解電流、電壓時，借助動畫技術(shù)，可以將抽象的電流、電壓類比為形象化的水流、水壓，將電流受阻類比為水流受阻，這樣原本看不見摸不著的電流、電壓就變得形象化、可感化，便于學(xué)生理解和消化實驗知識，促使學(xué)生更透徹、更深刻地理解和掌握物理實驗知識。[3]同時直觀的動畫演示技術(shù)，讓學(xué)生猶如“身臨其境”，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

另外，一些不易現(xiàn)場操作或儀器短缺的實驗，借助動畫演示技術(shù)模擬完成，也可以達(dá)到和現(xiàn)場操作實驗一樣的學(xué)習(xí)效果。

（三）將微課應(yīng)用于初中物理實驗教學(xué)

近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及、教育信息化2.0的推進(jìn)，微課作為一種新型教學(xué)模式應(yīng)運而生，作為傳統(tǒng)課堂的補充和延伸，教師越來越普遍地將微課應(yīng)用于初中物理實驗教學(xué)中。

教師借助微課開展教學(xué)，將自己從反復(fù)操作實驗的重復(fù)勞動中解放出來，走下講臺，融入學(xué)生群體，和學(xué)生一起探討問題。整個過程中，教師從一個單純的知識講授者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的指導(dǎo)者和合作者，拉近了與學(xué)生的距離，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性，促進(jìn)學(xué)生更好地學(xué)習(xí)。[4]

實驗微課作為傳統(tǒng)教學(xué)的線上拓展形式，還為學(xué)生提供了豐富的共享學(xué)習(xí)資源，教師提前將微課件放入班級公共資源平臺供學(xué)生下載，引導(dǎo)學(xué)生課前預(yù)習(xí)、自主學(xué)習(xí)，學(xué)生如果在課堂上對實驗理解得不夠透徹，可通過手機、平板、電腦等終端設(shè)備進(jìn)行二次觀看學(xué)習(xí)，有助于學(xué)生的課后復(fù)習(xí)。

（四）將AR/VR技術(shù)引進(jìn)物理實驗教學(xué)

教育部發(fā)布的《關(guān)于加強和改進(jìn)中小學(xué)實驗教學(xué)的意見》（以下簡稱《意見》）中提到，要拓展創(chuàng)新，不斷將科技前沿知識和最新技術(shù)成果融入實驗教學(xué)，豐富內(nèi)容，改進(jìn)方式；強化學(xué)生實踐操作、情境體驗、探索求知、親身感悟和創(chuàng)新創(chuàng)造，著力提升學(xué)生的觀察能力、動手實踐能力、創(chuàng)造性思維能力和團(tuán)隊合作能力，培育學(xué)生的興趣愛好、創(chuàng)新精神、科學(xué)素養(yǎng)和意志品質(zhì)。[5]

借用AR/VR技術(shù)，打破傳統(tǒng)枯燥的“被動實驗教學(xué)”，創(chuàng)建一個逼真的虛擬實驗環(huán)境。老師可以重點模擬一些重要的但在目前條件下不能做或不方便做的實驗，將枯燥的物理實驗知識點變成觸手可及的虛擬現(xiàn)實影像，彌補常規(guī)實驗的不足，提高實驗的演示效果，幫助學(xué)生想象、理解，讓學(xué)生深度吸收轉(zhuǎn)化實驗內(nèi)容。

（五）信息技術(shù)要與傳統(tǒng)教學(xué)方式有機結(jié)合

信息技術(shù)是增加教師教學(xué)吸引力和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的有效手段，但其只是教師教學(xué)的輔助手段，不能完全取代師生課堂的實驗操作。傳統(tǒng)教學(xué)手段雖然有諸多弊端，但其中仍有可以汲取的優(yōu)秀成果。初中物理教師要善于總結(jié)傳統(tǒng)教學(xué)中的優(yōu)秀教學(xué)理念、教學(xué)方法，并與信息技術(shù)有機融合，幫助學(xué)生有效地完成知識體系的構(gòu)建及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，打造高效課堂，提升教學(xué)質(zhì)量，實現(xiàn)傳統(tǒng)教學(xué)和信息技術(shù)的優(yōu)缺點互補。比如，教師在開展物理實驗的過程中，可以先讓學(xué)生自己布置實驗器具、觀察實驗過程、撰寫實驗小結(jié)，教師在做實驗總結(jié)時，再通過微視頻、動畫等多媒體形式將實驗過程展現(xiàn)出來，幫助學(xué)生再次理解知識點，鞏固所學(xué)知識。

五、小結(jié)

綜上所述，信息技術(shù)與初中物理實驗教學(xué)的有效融合，不僅可以解決物理實驗教學(xué)存在的客觀難題，如實驗所需理想條件的設(shè)定，還可以將抽象的物理實驗直觀化、形象化，提升物理實驗教學(xué)的生動性和物理實驗教學(xué)的質(zhì)量，加快推進(jìn)教育信息化的落地，對教育改革做出貢獻(xiàn)。