信息技術(shù)在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的運(yùn)用

陳紫賢

(西安交通大學(xué)蘇州附屬初級中學(xué),江蘇 蘇州 215000)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步,信息技術(shù)已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)階段的各種教學(xué)活動中,給予學(xué)科知識更具象、更多樣化的展現(xiàn)形式,有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,活躍課堂氛圍.物理實(shí)驗(yàn)是初中物理學(xué)科的主要學(xué)習(xí)方式,借助信息技術(shù)實(shí)施的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué),可以讓學(xué)生直觀地觀察物理實(shí)驗(yàn)全過程,細(xì)致入微地體會影響物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果的關(guān)鍵要素,從而在輕松理解物理理論知識的同時,加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新意識和思維能力的培養(yǎng),促進(jìn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成及提升.本文將從多個方面對信息技術(shù)在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的有效應(yīng)用展開論述,期望為教師們提供參考與幫助.

1 創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)情境

傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)過程較為枯燥,通常是教師照本宣科地念著教材的實(shí)驗(yàn)順序,學(xué)生按部就班操作,這樣的實(shí)驗(yàn)活動學(xué)生過手而不過腦,根本沒有全身心投入實(shí)驗(yàn)操作,無法用心體會實(shí)驗(yàn)過程.而借助信息技術(shù)可以為學(xué)生創(chuàng)設(shè)富有趣味性和感染力的實(shí)驗(yàn)情境,使得實(shí)驗(yàn)尚未開始,便利用氛圍緊緊抓住學(xué)生的眼球,將學(xué)生的關(guān)注點(diǎn)全部吸引至課堂教學(xué)活動中,從而迸發(fā)出強(qiáng)烈的求知欲和探索欲.接著教師可以將實(shí)驗(yàn)過程以圖片、視頻、短片等多種形式展現(xiàn),進(jìn)一步烘托實(shí)驗(yàn)教學(xué)的情境氛圍,使學(xué)生持續(xù)在直觀、立體的環(huán)境中,更加主動地汲取知識和展開探索,以此進(jìn)入到深度學(xué)習(xí)的狀態(tài),徹底擺脫平面教材對思維發(fā)展和認(rèn)知水平的局限.

例如,教師在進(jìn)行“浮力”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)時,先利用信息技術(shù)為學(xué)生播放了“在死海里游戲人會漂浮”的視頻畫面,畫面里的人在死海里無論怎么撲騰都無法下沉.教師引導(dǎo)學(xué)生想象平日自己游泳時的場景,經(jīng)過對比學(xué)生更無法理解視頻中的現(xiàn)象,認(rèn)為那是視頻效果,現(xiàn)實(shí)根本不可能存在的事.教師沒有理會學(xué)生此時的想法,而是拿出一瓶水、一個杯子和一顆雞蛋,教師在杯子中注入2/3的水后把雞蛋放入,雞蛋很快沉入杯底,教師在杯中分多次加少許的鹽并攪拌均勻,直到加入的鹽不再溶解時,學(xué)生們發(fā)現(xiàn)雞蛋奇跡般地飄浮了起來.教師解釋其中的原理,物體的浮力與液體的密度相關(guān),當(dāng)液體密度越大則產(chǎn)生的浮力也越大,當(dāng)雞蛋沒有變化時,杯中水在大量鹽的作用下密度變大,從而使雞蛋受的浮力變大,便飄浮起來,人在死海中不會下沉也是這個原理.小小的視頻激發(fā)了學(xué)生的好奇心,簡單的實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生清晰地理解了物理知識.信息技術(shù)的利用實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)事半功倍的教學(xué)效果,大大提升了教學(xué)活動的有效性.

2 豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

部分初中物理教學(xué)實(shí)驗(yàn),由于課堂時長的限制和實(shí)踐材料的欠缺,不能夠?yàn)閷W(xué)生在課堂45分鐘之內(nèi)進(jìn)行完整且真實(shí)的演示,通常是由教師為學(xué)生進(jìn)行簡單口語描述或者直接略過,大大阻礙了學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)和認(rèn)知的提升.借助信息技術(shù)開展的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動,可以為學(xué)生將教材中的各類高難度實(shí)驗(yàn)進(jìn)行全方位的演示,教師不僅可以讓學(xué)生觀察到實(shí)驗(yàn)的整個操作過程,而且也可以對實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)實(shí)施重復(fù)學(xué)習(xí)和重點(diǎn)演示,以此可以讓學(xué)生清晰地掌握影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的核心要素.

例如,二氧化碳擴(kuò)散的實(shí)驗(yàn)需要教師用分別裝有二氧化碳和氧氣的瓶子向?qū)W生們演示,但二氧化碳和氧氣都是無色無味的氣體,學(xué)生用肉眼難以觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.教師便將課堂教學(xué)的實(shí)驗(yàn)形式轉(zhuǎn)換為用信息技術(shù)制作成的模擬實(shí)驗(yàn),并且對二氧化碳和氧氣分別用了不同的顏色呈現(xiàn),對氣體的擴(kuò)散過程用了慢動作展示.學(xué)生們通過模擬實(shí)驗(yàn)清楚觀察到氣體的擴(kuò)散過程,更直觀地理解了氣體的擴(kuò)散本質(zhì).教師借助信息技術(shù)進(jìn)行的模擬實(shí)驗(yàn),使學(xué)生有如實(shí)操般真切感受到物理實(shí)驗(yàn)的全過程,對物理實(shí)驗(yàn)有了更具象的理解和更深刻的記憶,大大提升了物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性.

3 增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體驗(yàn)

初中物理知識枯燥難懂,特別是實(shí)驗(yàn)原理、概念抽象復(fù)雜,對大部分學(xué)生都有一定的學(xué)習(xí)難度.有了信息技術(shù)的輔助,教師可以將實(shí)驗(yàn)知識制作成視頻短片,再配合聲音圖像、動畫效果的渲染,給學(xué)生以全方位的觀官刺激,降低學(xué)生對學(xué)習(xí)的抵觸心理.同時,教師可對實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)環(huán)節(jié)和內(nèi)容進(jìn)行精細(xì)化和趣味性的設(shè)計(jì),或者為純理論知識增添情感元素,降低知識的難度,提升知識的感染力,使學(xué)生能夠快速地融入教學(xué)氛圍,輕松地理解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容.

例如,在進(jìn)行《光的色散》學(xué)習(xí)內(nèi)容中的色光合成的實(shí)驗(yàn)時,教師為了讓學(xué)生更加透徹地理解紅、綠、藍(lán)三種顏色的光混合在一起,可以成為包括白光在內(nèi)的任意顏色,而其他任何顏色混合均不能成為這三種顏色,故此紅、綠、藍(lán)三種顏色被稱為“三原色”.教師利用信息技術(shù)為學(xué)生設(shè)計(jì)了調(diào)色板的小游戲,請學(xué)生兩兩一組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作,兩名學(xué)生相互配合、開動思維,利用三原色調(diào)配出自己想要的顏色.學(xué)生們用紅色+藍(lán)色調(diào)出紫色,紅色+綠色調(diào)出黃色,然后再利用色彩比例的不同調(diào)配出橙色等繽紛的顏色.游戲的歡樂使學(xué)生們忘記了學(xué)習(xí)的煩惱,樂此不彼地持續(xù)進(jìn)行著對知識的深入探索.抽象的物理知識只有通過學(xué)生的親身實(shí)踐和用心體會,才能夠?qū)崿F(xiàn)將課本知識轉(zhuǎn)換為學(xué)生認(rèn)知的提升,才能夠真正達(dá)到最佳的學(xué)習(xí)效果.

4 擴(kuò)充實(shí)驗(yàn)教學(xué)素材

初中物理教材對部分內(nèi)容的講述不夠具體和完善,使得學(xué)生沒有辦法通過寥寥數(shù)語達(dá)到很好的學(xué)習(xí)效果.教師有必要利用信息技術(shù)展示更廣泛的教學(xué)資源,或者憑借自身極高的專業(yè)素養(yǎng)和知識儲備,彌補(bǔ)教材內(nèi)容的不足,并利用信息技術(shù)對知識進(jìn)行系統(tǒng)性和可視化的呈現(xiàn),以此提升學(xué)生對知識的學(xué)習(xí)深度.同時,教材都是依據(jù)統(tǒng)一的培養(yǎng)目標(biāo)而進(jìn)行編寫,內(nèi)容并不完全滿足現(xiàn)階段創(chuàng)建以學(xué)生為主體,促進(jìn)學(xué)生個性化發(fā)展的教育目標(biāo),教師有必要結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀,思考不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)需求,從而針對性地對學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充.

例如,“探究電阻上的電流與兩端電壓的關(guān)系”是初中物理學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容,學(xué)生通過學(xué)習(xí)必須理解電流、電壓和電阻三者之間的關(guān)系,會使用電壓表和電流表進(jìn)行測量,但教材對該部分內(nèi)容以純理論的語言講解,對于實(shí)驗(yàn)的材料和流程更是言之甚少,這為教師的教學(xué)造成了一定的難度.教師便利用信息技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)上搜索其他實(shí)驗(yàn)課件,經(jīng)過篩選和甄別為學(xué)生挑選出最合適的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資料,并對實(shí)驗(yàn)流程的合理性進(jìn)行了檢測.于是,在課堂教學(xué)時,教師先為學(xué)生播放實(shí)驗(yàn)視頻課件,然后提供與視頻課件相同的實(shí)驗(yàn)材料,讓學(xué)生們親自對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證,以此加深學(xué)生的學(xué)習(xí)感受.

5 展示實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)論

在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,實(shí)驗(yàn)的結(jié)論往往是通過圖像、圖表或者數(shù)據(jù)來體現(xiàn),而這些體現(xiàn)方式和計(jì)算過程較為復(fù)雜,人為計(jì)算不可避免地會造成時間的浪費(fèi),也容易出現(xiàn)計(jì)算的錯誤,影響了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性.而教師借助信息技術(shù)輔助作用,可以利用計(jì)算機(jī)的計(jì)算系統(tǒng)和完美的圖像處理軟件,對實(shí)驗(yàn)結(jié)論所需要的圖像、圖表進(jìn)行精準(zhǔn)而多樣化的處理與呈現(xiàn),并且需要修改實(shí)驗(yàn)的任一數(shù)據(jù)時,實(shí)驗(yàn)結(jié)論會進(jìn)行相應(yīng)的自動更新,不必再重復(fù)進(jìn)行圖像和圖表的制作.同時,教師可以將依托信息技術(shù)制作的實(shí)驗(yàn)結(jié)論共享至學(xué)習(xí)平臺或者課堂教學(xué)的大屏幕上,供全體學(xué)生對實(shí)驗(yàn)結(jié)論進(jìn)行研究與分析,達(dá)到對物理知識的強(qiáng)化學(xué)習(xí)和深度理解.

例如,在進(jìn)行水沸騰實(shí)驗(yàn)時,教師要求學(xué)生當(dāng)水溫接近90 ℃時每隔1 min記錄一次溫度,學(xué)生們觀察到水沸騰時產(chǎn)生劇烈的汽化現(xiàn)象,大量的氣泡上升、變大到水面破裂,里面的水蒸氣散發(fā)到空氣中.雖然水持續(xù)被加熱,但沸騰后它的溫度保持不變,實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,教師與學(xué)生一起將實(shí)驗(yàn)的監(jiān)測時間、溫度變化,利用信息技術(shù)軟件制作成圖表,使學(xué)生能夠一目了然地知曉實(shí)驗(yàn)結(jié)論,跳出實(shí)驗(yàn)本身客觀地觀察評估實(shí)驗(yàn)結(jié)果.接著教師又引入大氣壓與水沸點(diǎn)的關(guān)系,在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)是100 ℃,但在高海拔地區(qū),水的溫度沒有達(dá)到100 ℃,卻出現(xiàn)沸騰的現(xiàn)象,教師又為學(xué)生播放了科學(xué)家們在珠穆朗瑪峰上燒水的實(shí)驗(yàn)視頻,只見水燒到73.5 ℃時,就出現(xiàn)沸騰現(xiàn)象.教師將視頻課件分享至學(xué)習(xí)平臺,請學(xué)生課后繼續(xù)觀察兩種狀態(tài)下水的沸騰狀態(tài),再利用信息技術(shù)將兩種曲線圖表進(jìn)行比對,以此強(qiáng)化學(xué)生對知識的理解,也讓學(xué)生養(yǎng)成在學(xué)習(xí)中深入探索的習(xí)慣.

6 鞏固實(shí)驗(yàn)教學(xué)知識

孔子有云:“溫故而知新,可以為師矣.”學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)到了新的物理知識,若不進(jìn)行反復(fù)強(qiáng)化鞏固,只能對知識形成短暫的記憶,或者只能理解到知識的表象.有了信息技術(shù)輔助的物理實(shí)驗(yàn)課堂,教師可以將實(shí)驗(yàn)過程全部記錄下來,在課堂教學(xué)結(jié)束后發(fā)布到學(xué)習(xí)平臺,供學(xué)生課后反復(fù)觀看和學(xué)習(xí),在重復(fù)學(xué)習(xí)的時候,學(xué)生會發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程中被忽略的細(xì)節(jié)和不足之處,也會透過實(shí)驗(yàn)的表象去探知實(shí)驗(yàn)的本質(zhì),從而產(chǎn)生新的感悟和理解,提升實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的質(zhì)量.

信息技術(shù)制作的動態(tài)課件,較平面文字內(nèi)容更直觀和生動,能夠充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,使傳統(tǒng)的被動學(xué)習(xí)方式變?yōu)楦咝У闹鲃訉W(xué)習(xí)方式,促進(jìn)學(xué)習(xí)效果的提升.教師也可在此時針對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為學(xué)生進(jìn)行問題引導(dǎo),讓學(xué)生在尋求解決方案的同時發(fā)現(xiàn)自己認(rèn)知的不足和思維的局限,以此建立更全面且系統(tǒng)的知識架構(gòu).

總之,有了信息技術(shù)輔助的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué),能夠有效改善傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的種種弊端,全方位提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量,可謂是不可多得的絕佳教學(xué)工具.初中物理教師仍需對信息技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行更加深入的探索和研究,不斷提升自身的職業(yè)素養(yǎng)和專業(yè)技能,為學(xué)生提供更具吸引力的學(xué)習(xí)情境,更加豐富的教學(xué)內(nèi)容和更加生動的學(xué)習(xí)體驗(yàn),從而促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的全面提升.