信息技術(shù)在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用探析

朱修

（宿州市靈璧中學(xué)，安徽 宿州 234200）

在高中物理教學(xué)中，信息技術(shù)是一種推動(dòng)課堂深度交互的積極手段，其可以幫助學(xué)生創(chuàng)設(shè)真實(shí)的學(xué)習(xí)情境，并由此引發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)問(wèn)題或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象進(jìn)行探討交流。通過(guò)信息數(shù)據(jù)分析等功能的使用，為課堂營(yíng)造出積極向上、和諧輕松的課堂氛圍，在一定程度上彌補(bǔ)教學(xué)中實(shí)驗(yàn)環(huán)境、儀器短缺的不足，針對(duì)物理實(shí)驗(yàn)中存在的問(wèn)題做出優(yōu)化，確保學(xué)生獲得具象化的物理現(xiàn)象，并因此發(fā)揮重要的作用。

一、高中物理實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)信息化特點(diǎn)

信息技術(shù)與高中物理實(shí)驗(yàn)課堂的充分融合，在無(wú)形中對(duì)教師專業(yè)化素養(yǎng)提出了更高的要求。教師需要在教學(xué)理念、教學(xué)觀念等方面做出轉(zhuǎn)變。同時(shí)，由于信息技術(shù)自身具備資源共享、信息量大等特征，這也對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)方式提出了一定的要求，因此這一融合過(guò)程對(duì)高中物理實(shí)驗(yàn)課堂具有一定的挑戰(zhàn)性。通過(guò)信息技術(shù)的應(yīng)用，為物理教學(xué)過(guò)程的開(kāi)展提供了多元化的感性認(rèn)知材料，同時(shí)在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了真實(shí)的教學(xué)氛圍和情境[1]。教師可以通過(guò)這一方式調(diào)動(dòng)學(xué)生的多重感官體驗(yàn)，從根本上激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如，學(xué)生可以應(yīng)用信息技術(shù)，針對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置、現(xiàn)象進(jìn)行模擬，通過(guò)這樣的方式達(dá)成輔助學(xué)生實(shí)踐的目的，并且在這一過(guò)程中，學(xué)生也能夠感受到實(shí)驗(yàn)的樂(lè)趣。

（一）活潑性

融入信息技術(shù)的物理實(shí)驗(yàn)課堂具備出色的生動(dòng)性。通過(guò)運(yùn)用信息技術(shù)，可以為學(xué)生提供多元化的視聽(tīng)體驗(yàn)，調(diào)動(dòng)學(xué)生感官享受，激發(fā)學(xué)生發(fā)散性思維。學(xué)生可以通過(guò)獨(dú)立探索或互相合作的方式，獲得最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)學(xué)習(xí)氛圍，這有助于強(qiáng)化學(xué)生創(chuàng)造、創(chuàng)新能力，為物理實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行提供新思路。

（二）挑戰(zhàn)性

由于信息技術(shù)的引進(jìn)，這也使得物理實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)出現(xiàn)了很大不同。信息化高中物理實(shí)驗(yàn)課堂要求教師擁有專業(yè)化的信息素養(yǎng)，并在課堂設(shè)計(jì)、教學(xué)觀念等方面融入信息技術(shù)，發(fā)揮出信息技術(shù)的積極作用。以學(xué)生角度而言，信息化物理實(shí)驗(yàn)課堂的出現(xiàn)轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)學(xué)習(xí)形式，學(xué)生在課堂中不再過(guò)于依賴教師，學(xué)習(xí)形式也不局限于原有的物理模仿，而是以創(chuàng)新意識(shí)為導(dǎo)向?qū)W習(xí)物理知識(shí)，并在基礎(chǔ)理論的前提下創(chuàng)新拓展，提升信息處理實(shí)踐能力，合理運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)中的共享資源，科學(xué)利用物理理論知識(shí)。

（三）完整性

實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)室環(huán)境等因素在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中受到了極大限制，因此有些物理實(shí)驗(yàn)無(wú)法清晰呈現(xiàn)，導(dǎo)致學(xué)生不能完全掌握學(xué)習(xí)流程。通過(guò)運(yùn)用信息技術(shù)手段可以處理這一問(wèn)題，盡可能完整復(fù)原物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，幫助學(xué)生獲得完善的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，掌握物理實(shí)驗(yàn)原理，推動(dòng)信息化物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)有序開(kāi)展。

二、信息化物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的變化

（一）學(xué)生學(xué)習(xí)的變化

第一，先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，為學(xué)生提供了更加廣泛、真實(shí)的教學(xué)體驗(yàn)，且?guī)?dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)方式向自主性方向發(fā)展，可以獲得更豐富的學(xué)習(xí)體驗(yàn)和顯著的學(xué)習(xí)效果[2]。同時(shí)，在教學(xué)形式上，打破傳統(tǒng)課堂教學(xué)存在的局限性，擁有更為多樣性的教學(xué)手段。例如，教師提前錄制實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻，明確對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)步驟，同時(shí)通過(guò)微課、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上傳等形式，幫助學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)過(guò)程的基本原理，并明確存在于實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中的關(guān)鍵問(wèn)題。從某種程度上講，信息技術(shù)對(duì)學(xué)校的物理實(shí)驗(yàn)環(huán)境做出了優(yōu)化和完善，大幅度提升了物理課堂實(shí)踐能力，學(xué)生擁有了較為先進(jìn)的實(shí)踐操作平臺(tái)，其能夠進(jìn)一步開(kāi)展物理實(shí)驗(yàn)操作及觀察活動(dòng)，通過(guò)這樣的方式深入實(shí)踐探究。此外，學(xué)生還可以依據(jù)仿真實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)一步開(kāi)展教學(xué)實(shí)驗(yàn)，在強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)流程熟練程度的同時(shí)，大幅度提升實(shí)驗(yàn)儀器的操作熟悉程度[3]。

第二，在實(shí)踐探究過(guò)程中，通過(guò)信息技術(shù)的應(yīng)用，可大幅度拓寬實(shí)驗(yàn)探究開(kāi)展的范圍，同時(shí)依托數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的方式推動(dòng)信息數(shù)據(jù)采集的速度，這一方式可確保學(xué)生在課堂教學(xué)進(jìn)行過(guò)程中，擁有更加充足的時(shí)間進(jìn)行自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。不論是在實(shí)驗(yàn)提出、實(shí)驗(yàn)假設(shè)，還是最終的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，直到得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果都充滿了趣味性。由于自主探究過(guò)程具備較強(qiáng)的趣味性，其能大幅度提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和參與的熱情，并在實(shí)踐過(guò)程中應(yīng)用新方法，確保學(xué)生在教學(xué)實(shí)驗(yàn)中的探討交流、協(xié)調(diào)能力得以全面提高[4]。

第三，在信息交流環(huán)節(jié)中，通過(guò)信息技術(shù)的應(yīng)用，可以為學(xué)生以及教師后續(xù)的學(xué)習(xí)提供便捷的網(wǎng)絡(luò)溝通條件。同時(shí)學(xué)生可以通過(guò)一些社交媒介，包括微信群、QQ等與教師之間開(kāi)展溝通和交流，由此打破傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程中的局限性，每名學(xué)生都能夠積極發(fā)表看法，并獲得思維和認(rèn)知的分解和重構(gòu)，而傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)也從封閉式向開(kāi)放式教學(xué)方向轉(zhuǎn)移。

（二）教師教學(xué)的變化

對(duì)教師而言，其本身是物理實(shí)驗(yàn)課堂中的引導(dǎo)者，大部分教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)流程都由教師策劃完成[5]。基于信息技術(shù)的支持，教師能夠?yàn)閷W(xué)生進(jìn)一步開(kāi)展內(nèi)容豐富、形式多元的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中，教師往往會(huì)在課堂正式開(kāi)始前，為學(xué)生講解理論知識(shí)、實(shí)驗(yàn)原理，并為學(xué)生講解實(shí)驗(yàn)儀器特點(diǎn)、功能等基礎(chǔ)知識(shí)，學(xué)生僅須跟隨教師的教學(xué)思路開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，并在其后總結(jié)出對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。但這種單調(diào)刻板的教學(xué)形式，很難充分拓展學(xué)生的思維，同時(shí)學(xué)生也無(wú)法從根本上深入理解，無(wú)法在原有物理實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新。而通過(guò)創(chuàng)建高效的信息化課堂，則能夠帶給物理課堂教學(xué)更加廣闊的發(fā)展空間，同時(shí)信息化教學(xué)的引入也帶給學(xué)生更加真實(shí)的教學(xué)情境，通過(guò)這樣的方式使學(xué)生能夠獲得更加有趣的教學(xué)體驗(yàn)，使課堂合作交流展現(xiàn)出更加密切的特征[6]。

在教學(xué)內(nèi)容上，教師可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)搜集對(duì)應(yīng)的物理信息資源以及有關(guān)研究成果等，確保高中物理實(shí)驗(yàn)課堂具備更加出色的開(kāi)放性特征，同時(shí)學(xué)生也能夠進(jìn)一步了解豐富的物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。通過(guò)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用信息技術(shù)，可以輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的不足。通過(guò)多媒體的應(yīng)用將原本快速的物理實(shí)驗(yàn)放慢，確保學(xué)生能夠清晰感知實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程，借此獲取更加多元化的觀察體驗(yàn)[7]。總的來(lái)說(shuō)，信息化課堂除了可以從根本上優(yōu)化教學(xué)資源，還可以將學(xué)生原本無(wú)法理解的物理規(guī)律變得更加動(dòng)態(tài)化，確保學(xué)生能夠從細(xì)節(jié)中觀察到實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)。

三、信息技術(shù)在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

（一）信息化課前準(zhǔn)備

針對(duì)高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)而言，其教學(xué)基礎(chǔ)是掌握理論知識(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)無(wú)法完全脫離理論知識(shí)進(jìn)行[8]。而在此提到的理論就是存在于物理課本中的內(nèi)容和知識(shí)。這也是在提醒高中物理教師，在開(kāi)展物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，不可盲目地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，應(yīng)在立足于信息技術(shù)的基礎(chǔ)上，充分結(jié)合教材內(nèi)容中的理論知識(shí)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)。這就意味著實(shí)驗(yàn)教學(xué)正式開(kāi)始前，教師首先須向?qū)W生講解理論知識(shí)。并且在正式開(kāi)始物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)前，教師須明確告知學(xué)生本次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中涉及的器材以及相關(guān)理論知識(shí)。利用網(wǎng)絡(luò)資源，為學(xué)生展示各種實(shí)驗(yàn)器材的使用方法，以此確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有針對(duì)性。確保學(xué)生能夠在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段，對(duì)即將進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)有較為充分的準(zhǔn)備，并在此基礎(chǔ)上明確和了解相關(guān)實(shí)驗(yàn)的原理和內(nèi)容。例如，在教學(xué)“機(jī)械能守恒定律”內(nèi)容時(shí)，在實(shí)驗(yàn)正式開(kāi)始前，教師須首先告誡學(xué)生，本次實(shí)驗(yàn)教學(xué)開(kāi)展的根本目的，是為了進(jìn)一步驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中實(shí)際需要應(yīng)用的器材主要包括導(dǎo)線、鐵架臺(tái)、帶夾子的重物、低壓交流電、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、復(fù)寫(xiě)紙等。在此環(huán)節(jié)過(guò)后利用多媒體為學(xué)生演示各種實(shí)驗(yàn)器材的具體使用方法。

（二）信息化課前預(yù)習(xí)

課前預(yù)習(xí)是高中物理教學(xué)過(guò)程中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)教學(xué)模式下，物理教師往往會(huì)要求學(xué)生按照教材進(jìn)行簡(jiǎn)單的課前預(yù)習(xí)[9]。而與教材有關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容部分，則會(huì)要求學(xué)生通過(guò)圖片展示、文字描述的形式加以認(rèn)識(shí)，但這種簡(jiǎn)單的方式卻難以使學(xué)生獲得實(shí)驗(yàn)操作的真實(shí)體驗(yàn)。不過(guò)，通過(guò)構(gòu)建高效信息化課堂，教師則可在實(shí)驗(yàn)課開(kāi)始前，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)平臺(tái)提前將錄制的微課內(nèi)容提供給學(xué)生，此過(guò)程中教師可結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)情況讓學(xué)生以合適的學(xué)習(xí)方式進(jìn)行預(yù)習(xí)。在預(yù)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生可將自己的疑問(wèn)記錄下來(lái)，并依據(jù)互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)平臺(tái)等媒介將其反饋給教師，在課堂進(jìn)行過(guò)程中，教師則可針對(duì)具體的問(wèn)題進(jìn)行分析、探討，并依據(jù)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，最終形成先學(xué)后教的教學(xué)形式。

例如，在教學(xué)“利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)定速度”內(nèi)容時(shí)，首先讓學(xué)生清楚電火花、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作原理。利用實(shí)驗(yàn)步驟明確以上兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的基本原理以及使用過(guò)程中的注意事項(xiàng)，按照對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)步驟分別明確兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用方法，并且可以通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的應(yīng)用測(cè)量速度。對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，如果僅憑教師簡(jiǎn)單的口頭講述，則很難完全領(lǐng)悟打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作原理。因此，在實(shí)驗(yàn)正式開(kāi)始前，教師可通過(guò)錄制教學(xué)短視頻為學(xué)生講解一些理論知識(shí)，以此確保在教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生能擁有更充足的實(shí)驗(yàn)操作時(shí)間。

（三）信息化教學(xué)輔助

對(duì)于物理學(xué)而言，其本質(zhì)是一門以實(shí)驗(yàn)教學(xué)為核心內(nèi)容的學(xué)科，學(xué)生可在物理教學(xué)過(guò)程中塑造良好的物理觀念[10]，其中主要包含學(xué)生對(duì)物理規(guī)律、概念的學(xué)習(xí)，一系列物理觀念都是通過(guò)相關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論總結(jié)出來(lái)的。但在高中物理學(xué)習(xí)過(guò)程中，有很大一部分物理定律和概念相對(duì)抽象，這會(huì)增加學(xué)生理解的難度。因此，在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，教師可通過(guò)創(chuàng)建高效信息化課堂，利用多媒體促進(jìn)學(xué)生深入理解有關(guān)物理概念，利用信息技術(shù)開(kāi)展教學(xué)演示實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象具象化地展示出來(lái)，刺激學(xué)生的感官，并結(jié)合理論知識(shí)深入理解物理規(guī)律和概念。

例如，在教學(xué)“自由落體運(yùn)行”內(nèi)容時(shí)，由于在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，受到一些外部因素影響，致使具體實(shí)驗(yàn)過(guò)程很難在課堂教學(xué)過(guò)程中開(kāi)展，甚至很多學(xué)校并沒(méi)有牛頓管這樣的實(shí)驗(yàn)器材，或是在實(shí)驗(yàn)演示過(guò)程中，因?yàn)閮x器自身的原因，導(dǎo)致牛頓管很難完全呈現(xiàn)真空狀態(tài)，這將嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)過(guò)程，不利于學(xué)生后續(xù)理解理論知識(shí)。因此，在課堂教學(xué)階段，教師可以提前錄制牛頓管實(shí)驗(yàn)微課教學(xué)視頻，在教學(xué)過(guò)程中為學(xué)生反復(fù)播放。如果學(xué)生出現(xiàn)對(duì)“如果在忽略空氣阻力的情況下，不同物體下落速度是一致的，其與物體自身質(zhì)量并無(wú)關(guān)聯(lián)”的理解并不透徹，則教師可將牛頓管中羽毛、金屬片的下落情況單獨(dú)截取出來(lái)，使學(xué)生在課下也能夠觀看，以此幫助學(xué)生清晰了解自由落體的定義。

（四）課后復(fù)習(xí)

課后復(fù)習(xí)與正式課堂教學(xué)的重要程度是相同的，只有確保課后復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)的質(zhì)量，才能說(shuō)是真正意義上完成了一堂物理實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)。課后復(fù)習(xí)是對(duì)學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的合理補(bǔ)充，因此，構(gòu)建信息化高效課堂的復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)也十分重要。

物理實(shí)驗(yàn)過(guò)程具有邏輯嚴(yán)謹(jǐn)、課堂時(shí)間較短的特征，并且學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程也存在較大的差異，并非每位學(xué)生都能清晰地觀察到物理實(shí)驗(yàn)的每一個(gè)細(xì)節(jié)、掌握每一個(gè)實(shí)驗(yàn)原理。為此，在課后鞏固階段，教師可借助微課實(shí)驗(yàn)視頻的教學(xué)形式，使學(xué)生多層次和多角度理解教學(xué)內(nèi)容。同時(shí)在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上發(fā)布對(duì)應(yīng)的教學(xué)習(xí)題，通過(guò)微課實(shí)驗(yàn)視頻與習(xí)題相結(jié)合的形式，確保學(xué)生能夠結(jié)合自身掌握知識(shí)的程度以及需求選取對(duì)應(yīng)的內(nèi)容，通過(guò)此種方式確保滿足學(xué)生不同的學(xué)習(xí)需求。

例如，在教學(xué)“感應(yīng)電流”內(nèi)容時(shí)，其主要是立足于電學(xué)、磁學(xué)這一教學(xué)基礎(chǔ)上，針對(duì)感應(yīng)電流發(fā)生條件進(jìn)行學(xué)習(xí)，并為后續(xù)自感互感等教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ)。

由于課堂時(shí)間有限，學(xué)生很可能未能理解教師所講的內(nèi)容，但教師也無(wú)法重復(fù)講解，因此，在課堂實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師可將課堂演示內(nèi)容錄制下來(lái)并上傳到教學(xué)平臺(tái)上，使學(xué)生通過(guò)在課下觀看實(shí)驗(yàn)視頻回放以復(fù)習(xí)鞏固所學(xué)內(nèi)容。

通過(guò)高中信息化課堂的構(gòu)建，能夠大幅度提升高中生學(xué)科素養(yǎng)，因此，高中物理教師應(yīng)進(jìn)一步拓展物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新路徑，其中包括交互式電子白板、多媒體等一系列信息技術(shù)的應(yīng)用，以開(kāi)展虛擬實(shí)驗(yàn)，有助于學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)教學(xué)背后的原理。