新高考背景下高中物理實(shí)驗(yàn)與智慧課堂有效融合實(shí)踐研究

摘 要：本文結(jié)合物理實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)，從實(shí)驗(yàn)導(dǎo)學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、知識(shí)鞏固三方面出發(fā)，闡述高中物理教師將實(shí)驗(yàn)教學(xué)與智慧課堂進(jìn)行有效結(jié)合的實(shí)施策略.

關(guān)鍵詞：新高考背景；高中物理；智慧課堂；物理實(shí)驗(yàn)

中圖分類號(hào)：G632?? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?? 文章編號(hào)：1008-0333（2023）21-0083-03

收稿日期：2023-04-25

作者簡(jiǎn)介：強(qiáng)湧祿（1983.5-），男，甘肅省禮縣人，本科，中學(xué)一級(jí)教師，從事高中物理教學(xué)研究.

在新高考背景下，高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要進(jìn)行合理優(yōu)化與改進(jìn)，為此，物理教師要堅(jiān)持與時(shí)俱進(jìn)，巧妙地把智慧課堂教學(xué)模式融入到物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，借此優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，改善知識(shí)復(fù)習(xí)與鞏固的質(zhì)量，從而真正提高高中學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)效果.

1 利用智慧課堂強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)導(dǎo)學(xué)教學(xué)效果

1.1 微課展現(xiàn)物理概念，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

物理教師為了強(qiáng)化學(xué)生對(duì)物理概念性知識(shí)的理解，為物理實(shí)驗(yàn)打下良好的基礎(chǔ)，可以運(yùn)用微課開(kāi)展原理講解活動(dòng)，并借此幫助學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，使其設(shè)計(jì)出合理的實(shí)驗(yàn)方案.

以“用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)”課程為例，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)前，物理教師利用微課視頻回顧“光的干涉”課程知識(shí)點(diǎn)，復(fù)習(xí)單色光雙縫干涉條紋的特征，回憶產(chǎn)生光的干涉這一現(xiàn)象的基本條件.讓學(xué)生初步了解實(shí)驗(yàn)相關(guān)物理學(xué)知識(shí).然后，教師利用微課展示“用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)和難點(diǎn)知識(shí)，如重點(diǎn)內(nèi)容是讓學(xué)生掌握用兩條相鄰亮條紋中心間距的表達(dá)式測(cè)量出單色光的波長(zhǎng)，而難點(diǎn)是如何對(duì)這一表達(dá)式進(jìn)行推導(dǎo).學(xué)生通過(guò)觀看微課視頻，能夠?qū)ο嚓P(guān)知識(shí)有一個(gè)清晰了解，并且，通過(guò)解析重難點(diǎn)知識(shí)，進(jìn)一步明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，從而設(shè)計(jì)出符合要求的物理實(shí)驗(yàn)方案.

1.2 微課指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，展示實(shí)驗(yàn)流程

教師可以利用微課視頻創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)導(dǎo)學(xué)智慧課堂，把物理實(shí)驗(yàn)步驟以動(dòng)態(tài)視頻方式展現(xiàn)給學(xué)生，讓他們通過(guò)觀看視頻了解不同物理實(shí)驗(yàn)步驟，知道實(shí)驗(yàn)操作注意事項(xiàng)，發(fā)現(xiàn)其中要點(diǎn)信息，從而使物理實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)達(dá)到應(yīng)有效果.

以“摩擦力”課程為例，物理教師為了讓學(xué)生對(duì)靜摩擦力大小變化因素有一個(gè)初步了解，知道此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)步驟和要點(diǎn)，可以給學(xué)生播放物理實(shí)驗(yàn)視頻.與此同時(shí)，教師還需要在學(xué)生觀看過(guò)程中對(duì)他們進(jìn)行思維引導(dǎo)，從而使其建立與靜摩擦有關(guān)認(rèn)知基礎(chǔ).在視頻中，學(xué)生先看到此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)需要的器材，如長(zhǎng)木板、木塊、彈簧測(cè)力計(jì)、紙團(tuán).在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)者先使用彈簧測(cè)力計(jì)沿水平方向輕拉長(zhǎng)木板上的木塊，在木塊移動(dòng)前，所使用的拉力與靜摩擦力相等；之后，實(shí)驗(yàn)者繼續(xù)增加力的大小，當(dāng)木塊開(kāi)始移動(dòng)時(shí)，此時(shí)拉力會(huì)突然變小.最后，通過(guò)對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)各階段數(shù)據(jù)分析，實(shí)驗(yàn)者得出“靜摩擦力的大小隨拉力的變化而變化”的結(jié)論.針對(duì)視頻，學(xué)生需要總結(jié)實(shí)驗(yàn)步驟，并根據(jù)細(xì)節(jié)梳理實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)，如（1）拉動(dòng)木塊的力要由小到大緩慢變化；（2）時(shí)刻記錄彈簧測(cè)力計(jì)的數(shù)值；（3）用紙團(tuán)標(biāo)記指針到達(dá)的最大位置.最后，學(xué)生還需要結(jié)合自身的生活經(jīng)驗(yàn)和對(duì)知識(shí)點(diǎn)的疑惑提出相關(guān)實(shí)驗(yàn)問(wèn)題，如如何判斷靜摩擦力的最大值度？只能使用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出拉力值嗎？木塊移動(dòng)時(shí)，靜摩擦力是多少？借此為學(xué)生之后的實(shí)驗(yàn)操作提供明確方向.物理教師利用視頻開(kāi)展預(yù)習(xí)活動(dòng)，不僅改善了學(xué)生預(yù)習(xí)質(zhì)量，還能使他們對(duì)物理實(shí)驗(yàn)有一個(gè)大致了解，從而為之后的具體操作打下良好基礎(chǔ).

2 巧用智慧課堂優(yōu)化物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

2.1 利用信息課件，展示特殊物理實(shí)驗(yàn)

在高中物理教學(xué)中，包含一部分比較有難度或者難以在課堂上實(shí)現(xiàn)的物理實(shí)驗(yàn)，而這些實(shí)驗(yàn)也影響學(xué)生理解學(xué)科知識(shí)原理的效果.對(duì)此，物理教師為改進(jìn)文字或圖片講解方式，讓學(xué)生能夠直觀看到此類實(shí)驗(yàn)的過(guò)程，可以利用實(shí)驗(yàn)視頻開(kāi)展信息化教學(xué)活動(dòng)，把特殊的物理實(shí)驗(yàn)帶入到智慧課堂之中，從而有效提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)認(rèn)知的質(zhì)量［2］.

以“電磁場(chǎng)與電磁波”課程為例，此節(jié)課要求學(xué)生了解電磁場(chǎng)理論，知道電磁波的特點(diǎn)，知道赫茲證明電磁波存在的實(shí)驗(yàn)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)方法，明白赫茲實(shí)驗(yàn)的意義.對(duì)于高中學(xué)生來(lái)說(shuō)，“赫茲的電火花實(shí)驗(yàn)”具有一定的危險(xiǎn)性，而物理教師也無(wú)法在課堂上進(jìn)行此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)演示.對(duì)此，教師為了讓學(xué)生能夠真正理解此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)意義，需要利用信息課件播放實(shí)驗(yàn)視頻，讓他們通過(guò)對(duì)視頻畫(huà)面的細(xì)致觀察，加深對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理解與感悟.比如，在視頻畫(huà)面中，實(shí)驗(yàn)者先用導(dǎo)線把兩個(gè)金屬球與感應(yīng)圈相連，而當(dāng)這兩個(gè)金屬球產(chǎn)生電火花時(shí)，周?chē)臻g的電磁場(chǎng)迅速出現(xiàn)了變化，而這種變化就是電磁場(chǎng)以電磁波的形式在空間中進(jìn)行傳播.之后，當(dāng)電磁波遇到導(dǎo)線環(huán)時(shí)，就會(huì)在導(dǎo)線環(huán)中激發(fā)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而導(dǎo)致導(dǎo)線環(huán)中間的空隙也產(chǎn)生了電火花，學(xué)生看到電火花則說(shuō)明這個(gè)導(dǎo)線環(huán)接受到了電磁波.事實(shí)上，人類是無(wú)法用肉眼看到電磁波的，而學(xué)生也是通過(guò)觀察導(dǎo)線環(huán)的變化和空氣中的磁場(chǎng)變化判斷出了電磁波.對(duì)此，物理教師為了讓學(xué)生更加清晰地看到電磁波位置變化，可以對(duì)實(shí)驗(yàn)視頻進(jìn)行編輯處理.用視頻編輯器中的符號(hào)工具或色彩工具標(biāo)注出電磁波的產(chǎn)生和發(fā)射過(guò)程，從而使學(xué)生直觀了解到此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵要素，并借此提高他們對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理解，同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)視頻體會(huì)到赫茲實(shí)驗(yàn)的真正含義.

2.2 巧用仿真實(shí)驗(yàn)，拓展物理學(xué)習(xí)空間

隨著智慧課堂深入發(fā)展，越來(lái)越多物理教師看到了信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，他們利用專業(yè)化教學(xué)軟件創(chuàng)建了仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，而學(xué)生只需要使用鼠標(biāo)對(duì)其進(jìn)行操作，就可以得到各種復(fù)雜性物理實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，并通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的科學(xué)分析得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論.

以“導(dǎo)體的電阻”課程為例，此節(jié)課包含了一項(xiàng)“控制變量法”物理實(shí)驗(yàn)，目的是讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握伏安法測(cè)電阻的方法.在伏安法測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生需要用到分壓式和限流式兩種電路，并通過(guò)多次改變滑動(dòng)變阻器阻值的方式對(duì)電阻進(jìn)行測(cè)量.對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，此節(jié)課學(xué)習(xí)的難點(diǎn)在于他們很難通過(guò)教師的講解透徹理解上述兩種電路.而物理實(shí)驗(yàn)雖然可以幫助學(xué)生對(duì)其進(jìn)行有效探索與研究，但是，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方式比較復(fù)雜，而且多次改變滑動(dòng)變阻器阻值這個(gè)過(guò)程非常浪費(fèi)時(shí)間，學(xué)生很有可能無(wú)法在規(guī)定時(shí)間內(nèi)容完成實(shí)驗(yàn).對(duì)此，物理教師為了提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的效率，可以利用信息仿真軟件開(kāi)展“伏安法測(cè)電阻”物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，并借此拓展他們實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的空間.在仿真實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生可以使用鼠標(biāo)單擊軟件中的滑動(dòng)變阻器和電阻，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求多次改變兩個(gè)電阻值的設(shè)置，通過(guò)雙擊鼠標(biāo)的方式打開(kāi)和關(guān)閉分壓式電路與限流式電路的開(kāi)關(guān)，并對(duì)其進(jìn)行觀察，記錄每一次操作所得數(shù)據(jù)，最終根據(jù)數(shù)據(jù)信息總結(jié)出實(shí)驗(yàn)結(jié)論.

2.3 利用信息軟件，快速處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

在高中物理智慧課堂中，教師會(huì)給每個(gè)實(shí)驗(yàn)小組提供一個(gè)平板電腦，此項(xiàng)設(shè)備中含有智能化學(xué)習(xí)軟件，并且學(xué)習(xí)終端與云平臺(tái)進(jìn)行了綁定，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中能夠利用此設(shè)備與教師進(jìn)行高效互動(dòng)，并且，能夠快速傳輸實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而提高其實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的質(zhì)量.另外，智能化軟件中包含了Excel軟件和大數(shù)據(jù)處理技術(shù)，學(xué)生可以使用更加專業(yè)的信息技術(shù)手段對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算，從而使大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能夠得到快速處理，提升其物理實(shí)驗(yàn)的效率［4］.

以“導(dǎo)體的電阻”課程中“伏安特性曲線”拓展性物理實(shí)驗(yàn)為例，此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)需要學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)思考一般伏安特性曲線的橫縱坐標(biāo)應(yīng)該如何??？通過(guò)觀察伏安特性曲線分析線性元件和非線性元件的伏安特性曲線有哪些不同之處？對(duì)此，物理教師為了提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理效率，讓他們能夠擁有更多時(shí)間分析圖像信息，可以指導(dǎo)學(xué)生使用Excel表格自動(dòng)生成標(biāo)準(zhǔn)圖像，然后再對(duì)圖像信息進(jìn)行細(xì)致分析.比如，學(xué)生需要把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)錄入到Excel表格中，然后再使用Excel軟件中的曲線功能將數(shù)據(jù)自動(dòng)生成伏安特性曲線.這里需要注意的是，需要對(duì)自動(dòng)生成圖像進(jìn)行檢查，去掉錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，同時(shí)，要運(yùn)用軟件中的平滑線選項(xiàng)得到平滑曲線.之后，再結(jié)合圖像與數(shù)據(jù)對(duì)橫縱坐標(biāo)進(jìn)行分析，最終得出正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論.在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生如果遇到無(wú)法解決的問(wèn)題，可以直接使用平板中的交流功能或提問(wèn)功能與教師進(jìn)行溝通，而教師也需要及時(shí)給予解答，從而使實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蝽樌M(jìn)行下去.高中物理教師利用智能化信息技術(shù)創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，不僅給學(xué)生帶來(lái)了全新的體驗(yàn)，調(diào)動(dòng)了他們主動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的積極性，還能使其借助軟件功能使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到快速處理，并自動(dòng)生成比較復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)模型，在降低實(shí)驗(yàn)難度的同時(shí)，提高學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)的效率.

3 使用智慧課堂加強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)知識(shí)鞏固

物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅僅是讓學(xué)生扎實(shí)掌握實(shí)驗(yàn)技巧，鍛煉實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，還需要利用實(shí)驗(yàn)活動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生自主設(shè)計(jì)意識(shí)和自主實(shí)驗(yàn)意識(shí)，同時(shí)，使其在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中形成正確的實(shí)驗(yàn)思維，并且能夠通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作加深對(duì)學(xué)科知識(shí)的理解.對(duì)此，物理教師為了更好地落實(shí)上述教學(xué)要求，使學(xué)生得到有效的知識(shí)鞏固和能力提升，可以布置生活化物理作業(yè)，并利用智慧課堂教學(xué)模式優(yōu)化作業(yè)的形式.讓學(xué)生把實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案上傳到網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)，以便教師能夠?qū)ζ溥M(jìn)行及時(shí)批閱和指導(dǎo).還要讓學(xué)生把實(shí)驗(yàn)過(guò)程錄制成視頻，同樣上傳到平臺(tái)之中，并把不理解的實(shí)驗(yàn)步驟或?qū)嶒?yàn)結(jié)果進(jìn)行標(biāo)注，而教師則需要根據(jù)視頻內(nèi)容對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行細(xì)致講解，從而使學(xué)生真正理解物理知識(shí)，并且，使課程作業(yè)發(fā)揮出應(yīng)有的鞏固效果［5］.

以“探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”課程作業(yè)為例，物理教師可以給學(xué)生布置“利用日常生活中的物體進(jìn)行平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)”作業(yè).對(duì)此，學(xué)生需要根據(jù)所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)方案，如用飲料瓶制作噴水工具，用噴出的水流顯示平拋運(yùn)動(dòng)軌跡，然后用彩筆在水流后面的玻璃板上畫(huà)出其運(yùn)動(dòng)軌跡.之后，學(xué)生把實(shí)驗(yàn)方案上傳到網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，由教師進(jìn)行審核，并對(duì)有問(wèn)題的方案提出完善意見(jiàn).然后學(xué)生再按照修訂后的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，錄制成視頻上傳到平臺(tái).物理教師利用智慧課堂布置實(shí)驗(yàn)作業(yè)，不僅優(yōu)化了作業(yè)的形式，還能使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作中得到知識(shí)的鞏固，進(jìn)而提高其物理學(xué)習(xí)的質(zhì)量.

綜上所述，在新高考背景下，物理教師若想提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量，則需要將其與智慧課堂教學(xué)模式進(jìn)行有機(jī)融合，通過(guò)優(yōu)化導(dǎo)學(xué)活動(dòng)、創(chuàng)新教學(xué)方法、強(qiáng)化知識(shí)鞏固等方式提高學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)的積極性，改善他們物理實(shí)驗(yàn)的效率和效果，使其在多樣化實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中提高物理綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?

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［責(zé)任編輯：李 璟］