淺談信息技術(shù)在初中物理實驗教學(xué)中的應(yīng)用

張國安

（甘肅省鎮(zhèn)原縣三岔中學(xué)，甘肅鎮(zhèn)原 744512）

信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展為革新初中物理實驗教學(xué)模式創(chuàng)造更多可能。在信息技術(shù)的支持和輔助下，物理實驗教學(xué)的可用資源更加豐富，教師也能對物理實驗教學(xué)實施更科學(xué)的組織和籌劃，進而活躍實驗探究氛圍和學(xué)生的探究生成狀態(tài)。為此，教師應(yīng)當(dāng)緊跟教育信息化發(fā)展勢頭，充分明晰信息技術(shù)與物理實驗課程融合的必要性，把前沿的信息科技和教育資源無縫滲透到實驗教學(xué)流程中，增強學(xué)生的實驗興趣和探究體驗，從而借助信息化物理實驗引領(lǐng)學(xué)生認清物理變化規(guī)律的本質(zhì)。下面我們就對相關(guān)措施展開探析。

一、信息技術(shù)在初中物理實驗教學(xué)中的應(yīng)用意義

物理學(xué)科教授的知識主要是反映現(xiàn)實和客觀世界中物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)和一般的運動規(guī)律，所涉及的知識信息極為龐雜、抽象性較強，所以物理也是一門實驗科學(xué)，通過實驗去驗證和研究對物質(zhì)結(jié)構(gòu)和運動規(guī)律的猜想。實驗課程在初中物理教育體系中占據(jù)不可撼動的地位，但是初中生的實踐經(jīng)驗較為匱乏，對物理實驗探究缺乏足夠的興趣。隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代化信息工具能夠使物理實驗無論是在研究內(nèi)容還是組織形式上不再單一。經(jīng)過廣泛的教學(xué)理論和實踐調(diào)研，筆者將信息技術(shù)在初中物理實驗教學(xué)中的應(yīng)用意義歸納整理為下列三個方面：

第一，應(yīng)用信息技術(shù)能夠增強學(xué)生參與物理實驗探究的主動性。目前初中生在物理實驗教學(xué)中的整體狀態(tài)是偏被動的，對于教師講授的物理實驗知識技能，學(xué)生吸納的十分有限，造成實驗教學(xué)耗時長但取得的效果不盡如人意。把信息技術(shù)和物理實驗教學(xué)融合起來最顯著的功用就是能增強學(xué)生投入物理實驗探索的主動性。如教師采用多媒體材料向?qū)W生揭示物理實驗研究主題或者借助信息化工具組織自主性的實驗交流活動等等都能迅速調(diào)動學(xué)生實驗探究思維和專注力，改變學(xué)生在物理實驗課堂上的被動狀態(tài)。

第二，應(yīng)用信息技術(shù)可以使物理實驗過程和現(xiàn)象變得直觀可見。受實驗室常溫、常壓條件的限制，部分物理實驗的操作開展需要在特殊環(huán)境下進行，而且有的實驗無法呈現(xiàn)預(yù)期的效果和現(xiàn)象。以往教師會使用文本資料代替此類實驗教學(xué)，自從有了信息技術(shù)的支持，不易在實驗室內(nèi)操作的物理實驗也能夠輕松開展。教師可以利用一些模擬軟件或者信息化課件為學(xué)生展示物質(zhì)的微觀動態(tài)，使物理實驗過程和現(xiàn)象變得直觀可見，還可以開發(fā)虛擬演示實驗和真實操作相結(jié)合的物理實驗教學(xué)模式。這樣，初中物理實驗教學(xué)就不再受特殊環(huán)境和條件的制約。

第三，應(yīng)用信息技術(shù)有助于豐富物理實驗教學(xué)素材。物理是一門精密的自然科學(xué)學(xué)科，涉及眾多分支，所以初中物理實驗教學(xué)對多樣化素材的需求量是極大的。在信息科技和“互聯(lián)網(wǎng)+”教育背景下，初中物理實驗教學(xué)素材不再局限于抽象、平面化的文本資料，教師可以根據(jù)實驗教學(xué)引入視頻、課件、信息化平臺和工具等多種素材，有效促進物理實驗教學(xué)內(nèi)容和手段的延展。這樣一來能夠進一步培植學(xué)生的物理實驗探究精神，二來可以開闊學(xué)生的科學(xué)文化視野，從而彰顯初中物理實驗教學(xué)崇尚理性、強調(diào)探究和推理的核心思想。

二、信息技術(shù)在初中物理實驗教學(xué)中的應(yīng)用措施

（一）創(chuàng)設(shè)信息化情境，激發(fā)學(xué)生的物理實驗探究動機

從情境構(gòu)建和認知理論內(nèi)涵出發(fā)，創(chuàng)設(shè)信息化情境是調(diào)動學(xué)生在物理實驗課堂上思維專注力的最直接方式，同時也是信息技術(shù)在物理實驗教學(xué)中應(yīng)用的最常規(guī)辦法。教師要積極開發(fā)“互聯(lián)網(wǎng)+”教育資源和信息設(shè)備的功能優(yōu)勢，將物理實驗研究課題轉(zhuǎn)化為生動情境，進而激發(fā)學(xué)生的物理實驗探究動機，大幅提升實驗內(nèi)容的可見性和趣味性。信息化物理實驗情境的創(chuàng)設(shè)措施有如下三項：

第一，創(chuàng)設(shè)物理科學(xué)史料情境。物理科學(xué)史料是優(yōu)質(zhì)的信息化實驗情境創(chuàng)設(shè)材料，教師在實際應(yīng)用時應(yīng)當(dāng)根據(jù)物理實驗研究課題在云課堂資料庫中為學(xué)生甄選恰當(dāng)?shù)目茖W(xué)史料。如教師可以搜集科學(xué)家發(fā)現(xiàn)物質(zhì)運動規(guī)律的史料故事，然后在投屏工具上以圖文結(jié)合形式向?qū)W生展現(xiàn)，同時提問：“同學(xué)們，了解完物理史故事，這位科學(xué)家是如何發(fā)現(xiàn)物質(zhì)運動規(guī)律的呢？在實驗室中我們該如何重現(xiàn)？”學(xué)生隨即展開熱烈討論，有的學(xué)生說科學(xué)家是通過聯(lián)想和推理總結(jié)出物質(zhì)運動規(guī)律的，有的學(xué)生說科學(xué)家經(jīng)過嚴謹、廣泛的實驗研究才得出物理結(jié)論，并嘗試提出在實驗室中驗證的操作方法。這時，教師要肯定學(xué)生的討論結(jié)果并向?qū)W生介紹物理實驗課程的研究內(nèi)容、背景和目的，從而激發(fā)學(xué)生深度參與物理實驗探究的動機。

第二，創(chuàng)設(shè)生活化的物理現(xiàn)象情境。初中物理實驗教學(xué)所研究的內(nèi)容往往和日常生活緊密聯(lián)系，教師在應(yīng)用信息技術(shù)創(chuàng)設(shè)生活中的物理現(xiàn)象情境時可以在云課堂資料庫中搜集一些動圖、短視頻形式的生活情景材料，然后使用多媒體設(shè)備播放給學(xué)生并提出問題：“同學(xué)們，動圖和短視頻中的現(xiàn)象大家見過嗎？這種現(xiàn)象的產(chǎn)生原理是什么呢？”學(xué)生立即聯(lián)系生活開展交流，提出個性化的原理猜想，這時教師可順勢把物理實驗研究主題出示給學(xué)生，促使學(xué)生迅速明晰物理實驗探索重點并生成濃厚的參與和求知期待。

第三，借助信息資源創(chuàng)設(shè)實驗懸念情境。具有獵奇性的物理實驗情境更容易喚醒學(xué)生思維和探究動力，教師應(yīng)當(dāng)借助信息資源創(chuàng)設(shè)具有懸念感的實驗探究情境。如教師可以根據(jù)物理實驗課題搜集一段反映物理現(xiàn)象的視頻，然后啟動視頻播放設(shè)備的慢放和定格功能，向?qū)W生用慢鏡頭展示物理現(xiàn)象視頻。教師可以在播放部分視頻后按下暫停鍵，使視頻畫面定格在關(guān)鍵位置，同時提出具有懸念的問題：“同學(xué)們，視頻最終會呈現(xiàn)怎樣的實驗現(xiàn)象呢？”突然暫停的視頻畫面能夠迅速激發(fā)學(xué)生的獵奇心理，促使學(xué)生紛紛參與后續(xù)實驗現(xiàn)象猜測。幾分鐘后，教師可以示意學(xué)生停止討論，接著說：“大家的猜測十分新奇，但是缺乏有力的理論支持，到底誰的猜測是正確的，需要通過物理實驗來驗證。”這樣，學(xué)生參與物理實驗的主動性勢必更加強烈。

（二）制作信息化課件，為學(xué)生實施虛擬物理實驗演示

上文我們提及，受溫度、壓強和其他因素的影響，部分物理實驗可能會失敗，還有部分物理實驗的現(xiàn)象可能不清晰。制作信息化課件是解決這個尷尬問題的有效辦法，教師可以結(jié)合實驗軟件和課件的使用為學(xué)生實施虛擬物理實驗演示，也可以遵循虛實結(jié)合原則把一部分物理實驗內(nèi)容調(diào)整為虛擬演示，這樣不易實操的物理實驗也能流暢開展。具體的信息技術(shù)應(yīng)用措施如下：

第一，整合多媒體材料，制作信息化物理實驗演示課件。在開展不易在實驗室條件下操作的物理實驗教學(xué)時，教師可以在網(wǎng)絡(luò)資源庫中下載一些成型的多媒體材料，如和物理實驗課題有關(guān)的模擬動畫、操作指導(dǎo)視頻以及清晰的實驗現(xiàn)象圖等等，利用剪輯工具把上述材料整合制成信息化物理實驗演示課件，為學(xué)生播放演示課件的同時布置學(xué)習(xí)任務(wù)：“同學(xué)們，請大家分小組仔細觀看演示課件，嘗試分析概括演示課件中的實驗變量關(guān)系，運用自己的語言歸納實驗原理?！睂W(xué)生分組交流后反饋對虛擬物理實驗的討論結(jié)果，這時教師可以補充學(xué)生概括歸納不完善之處。接下來，教師還可以讓學(xué)生帶著在虛擬物理實驗演示中收獲的知識對照物理教材找到和實驗原理有關(guān)的結(jié)論概念，指導(dǎo)學(xué)生對比自己的語言歸納，修正不嚴謹?shù)挠谜Z。這樣，一次高質(zhì)量的信息化物理實驗演示教學(xué)就完成了。

第二，信息化課件和真實實驗操作結(jié)合，突出物理實驗重點。部分物理實驗的操作環(huán)節(jié)是可以在實驗室內(nèi)進行的，只是在現(xiàn)象反映階段容易失敗。針對此類實驗，教師應(yīng)當(dāng)實行信息化課件演示和真實實驗操作相結(jié)合的教學(xué)模式。如在物理實驗的操作環(huán)節(jié)，教師可以把實驗器材分發(fā)給各小組，讓學(xué)生根據(jù)教材的實驗指導(dǎo)開展常規(guī)手動操作。到了現(xiàn)象展示階段，各組學(xué)生表示沒有看到預(yù)設(shè)現(xiàn)象，此時教師就可以播放事先準備好的信息化課件，精準地向?qū)W生展示物理實驗的目標現(xiàn)象，同時補充說明實驗現(xiàn)象不清晰的原因，如詳細列舉出實驗室哪項條件不符合實驗?zāi)繕艘?。這樣，學(xué)生不僅能夠感知到具象化的物理實驗現(xiàn)象，也能充分把握物理實驗教學(xué)重點。

（三）開放信息化平臺，鼓勵學(xué)生設(shè)計物理實驗探究方案

在以往初中物理實驗教學(xué)中，教師一般是讓學(xué)生直接根據(jù)教材提供的既定實驗流程開展探究。這種模式比較單一，歷練學(xué)生科學(xué)探究思維和創(chuàng)新意識的作用不明顯。物理實驗教學(xué)搭載信息技術(shù)之后，學(xué)生的自主性實驗探究空間更大了，教師可以向?qū)W生開放信息化資源平臺，鼓勵學(xué)生分組協(xié)作設(shè)計物理實驗探究方案。這樣，學(xué)生就擁有了更多個性化的途徑去驗證物理實驗猜想。相關(guān)的信息技術(shù)應(yīng)用和教學(xué)措施如下：

第一，提出物理實驗探究方案設(shè)計任務(wù)，開放信息化資源平臺。教師應(yīng)當(dāng)在物理實驗探究方案設(shè)計任務(wù)中明確出示實驗課題和方案設(shè)計要求。實驗課題可以通過創(chuàng)設(shè)多媒體情境進行揭示，方案設(shè)計要求主要有科學(xué)可行、實驗器材易得、條分縷析地編制操作流程等等。接下來，教師可以把互聯(lián)網(wǎng)搜索引擎、電子書包等信息化資源平臺開放給學(xué)生，讓他們根據(jù)實驗課題自主查閱資料并在學(xué)習(xí)筆記上構(gòu)建設(shè)計物理實驗探究方案。在這個過程中，教師要流動巡視，及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生方案中不合理的環(huán)節(jié)并引導(dǎo)學(xué)生有針對性地調(diào)整實驗探究方案。這樣，學(xué)生的實驗設(shè)計思維卡殼點就被疏通了，直到各小組實驗方案設(shè)計得到有效完善。

第二，根據(jù)學(xué)生自主設(shè)計的實驗方案，提供對應(yīng)的實驗器材。教師可以按照學(xué)生設(shè)計物理實驗探究方案中列出的器材表把相關(guān)器材發(fā)放給各小組，讓學(xué)生正式開展自主實驗探究操作。在這個過程中，教師要考查學(xué)生的實驗操作手法是否規(guī)范，提醒學(xué)生小心使用一些尖銳的、具有危險系數(shù)的實驗工具并解答學(xué)生實操中發(fā)現(xiàn)的新問題。待各小組順利完成對物理實驗設(shè)計方案的操作后，教師還要組織各組交互反饋實驗操作成果，對照探究方案中提出的結(jié)論和設(shè)想探討交流實驗結(jié)論成立與否。這樣，基于信息技術(shù)的物理實驗方案設(shè)計、操作教學(xué)目標得到高效達成。

（四）采用信息化工具，輔助學(xué)生觀察記錄物理實驗現(xiàn)象

初中物理實驗現(xiàn)象以圖像和數(shù)據(jù)為主要表現(xiàn)形式。觀察和記錄實驗現(xiàn)象是物理實驗教學(xué)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。過往由于欠缺先進工具，學(xué)生觀察記錄物理實驗現(xiàn)象的質(zhì)效不夠理想，在一定程度上降低了物理實驗教學(xué)水準。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代化信息工具在輔助學(xué)生觀察記錄物理實驗現(xiàn)象方面提供新的可能。具體的信息化工具應(yīng)用措施如下：

第一，采用信息化攝錄工具記錄物理實驗圖像。很多物理實驗現(xiàn)象都是瞬時的，學(xué)生可能還沒有觀察到位，瞬時現(xiàn)象就不見了。針對這個問題，教師可以為每個小組配備一臺信息化攝錄工具，也可以事先讓學(xué)生把家中的攝錄工具帶到課堂。實驗攝錄開始之前，教師應(yīng)該讓學(xué)生檢查攝錄工具運行是否正常、內(nèi)存量是否充足，然后指導(dǎo)學(xué)生把信息化攝錄工具架設(shè)在實驗臺上。這樣，物理實驗流程和瞬時的反應(yīng)圖像就能被完整地記錄和保存下來。在學(xué)生編制物理實驗報告時，教師可以讓學(xué)生反復(fù)播放和觀看信息化攝錄工具所記錄的瞬時實驗圖像，也可以將其上傳連接到電子白板投影屏上進行慢速播放，促使學(xué)生逐步獲得完整的物理實驗探究知識技能。

第二，采用信息化計算軟件整理和分析物理實驗數(shù)據(jù)。很多信息化計算軟件適用于實驗數(shù)據(jù)的分析整理。如在涉及溫度變化和對比組的物理實驗中，教師就可以指導(dǎo)學(xué)生把具體的數(shù)據(jù)輸入曲線模型計算軟件中；軟件會自動分析和生成實驗數(shù)據(jù)曲線圖；教師再讓學(xué)生把數(shù)據(jù)曲線圖和攝錄材料結(jié)合起來分析，啟發(fā)學(xué)生描述曲線圖和攝錄視頻所反映的變量關(guān)系和實驗原理。這樣，初中物理實驗教學(xué)的現(xiàn)象觀察效果就更加高效便捷。

三、結(jié)語

總而言之，深度整合初中物理實驗課程和信息技術(shù)不僅可以增強學(xué)生參與物理實驗探索的主動性，也能使實驗過程和現(xiàn)象變得更加直觀，更有助于豐富物理實驗教學(xué)素材。為此，教師應(yīng)當(dāng)根據(jù)物理實驗課題為學(xué)生創(chuàng)設(shè)信息化情境、制作信息化課件、開放信息化平臺、采用信息化工具，實施虛擬物理實驗演示，同時鼓勵學(xué)生自主設(shè)計物理實驗探究方案，輔助學(xué)生高效觀察和記錄物理實驗現(xiàn)象，從而達到在物理實驗教學(xué)中創(chuàng)新應(yīng)用信息技術(shù)的目標。