信息技術(shù)在高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用研究

陳立峰

摘 要：信息技術(shù)與物理實(shí)驗(yàn)相融，已經(jīng)成為互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代背景下，高中物理教學(xué)的關(guān)鍵發(fā)展趨勢(shì)?，F(xiàn)以此發(fā)展趨勢(shì)為探索契機(jī)，進(jìn)行運(yùn)用信息技術(shù)于高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)的操作方向說(shuō)明，提出微觀世界可視化、及時(shí)捕捉實(shí)驗(yàn)過(guò)程和現(xiàn)象等方面的要求。提出教師應(yīng)基于恰當(dāng)教學(xué)原則，進(jìn)行具體應(yīng)用策略的合理使用，如實(shí)驗(yàn)合理展示、實(shí)驗(yàn)資源庫(kù)建立等。相關(guān)策略強(qiáng)調(diào)了物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)空間拓展的可行性，這將幫助學(xué)生從既往模仿實(shí)驗(yàn)，逐步轉(zhuǎn)變?yōu)樽灾髟O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)造實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電學(xué)乃至對(duì)物理知識(shí)體系的更清晰認(rèn)知。

關(guān)鍵詞：高中物理；電學(xué)實(shí)驗(yàn)；信息技術(shù)；應(yīng)用研究

從目前看來(lái)，如果可以達(dá)到對(duì)于信息技術(shù)的科學(xué)化與靈活化利用，一方面能夠使物理實(shí)驗(yàn)以直觀可視效果呈現(xiàn)在學(xué)生面前，另一方面則可從學(xué)生角度給予興趣激勵(lì)，讓其能夠全身心參與實(shí)驗(yàn)，自覺(jué)對(duì)所學(xué)知識(shí)、所做實(shí)驗(yàn)過(guò)程形成深刻印象，促進(jìn)他們的物理核心素養(yǎng)全面提升。以高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)為例，教師可據(jù)此優(yōu)勢(shì)，利用信息技術(shù)合理引入，進(jìn)行課堂實(shí)驗(yàn)資源更新、實(shí)驗(yàn)方法拓展，真正突破傳統(tǒng)授課模式帶來(lái)的局限性，給學(xué)生以行之有效的幫助與指導(dǎo)。

一、應(yīng)用信息技術(shù)于高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)的

方向

所謂應(yīng)用信息技術(shù)于高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)的方向，即教師應(yīng)看到信息技術(shù)與電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合的優(yōu)勢(shì)，切實(shí)把握住相關(guān)優(yōu)勢(shì)，置電學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂于優(yōu)質(zhì)情境。

（一）微觀世界可視化

教師應(yīng)注意到讓課堂實(shí)驗(yàn)做到微觀世界可視化。因?yàn)楦咧须A段物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，涉及諸多微觀物理現(xiàn)象，特別是電學(xué)工作原則更是如此，如果用過(guò)于傳統(tǒng)的教學(xué)策略，則學(xué)生不容易觀察到實(shí)驗(yàn)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，極易造成認(rèn)知理解出現(xiàn)問(wèn)題。與之相比，信息技術(shù)應(yīng)用于高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)，課堂會(huì)通過(guò)計(jì)算機(jī)和多媒體模擬微觀世界物理現(xiàn)象的形式，使學(xué)生掌握物理知識(shí)。

（二）捕捉過(guò)程和現(xiàn)象

實(shí)驗(yàn)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的及時(shí)捕捉，是信息技術(shù)融匯使用下教師所應(yīng)注意的另一發(fā)展方向。高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，很多內(nèi)容都具有瞬時(shí)性特點(diǎn)，學(xué)生還未來(lái)得及觀看，實(shí)驗(yàn)過(guò)程便已經(jīng)宣告結(jié)束。而在信息技術(shù)整合之下，這種瞬時(shí)過(guò)程可被捕捉與記錄下來(lái)，使學(xué)生有機(jī)會(huì)在鏡頭慢放情況下形成深刻印象、加深記憶效果。

（三）內(nèi)部結(jié)構(gòu)的認(rèn)知

信息技術(shù)可幫助展現(xiàn)電學(xué)實(shí)驗(yàn)所指向事物的內(nèi)部復(fù)雜結(jié)構(gòu)，即在認(rèn)知電子器件內(nèi)部復(fù)雜結(jié)構(gòu)過(guò)程中，若可以把信息技術(shù)融會(huì)其中，則學(xué)生的認(rèn)知將更為簡(jiǎn)便和快捷。除此以外，對(duì)于經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)的再現(xiàn)，或者對(duì)于具有一定危害性電學(xué)實(shí)驗(yàn)的演示等，則均屬于教師應(yīng)注意的信息技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景[1]。

二、應(yīng)用信息技術(shù)于高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)的操作原則

應(yīng)用信息技術(shù)于高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)，會(huì)因上述方向的多元化而大有可為，教師在使用信息技術(shù)時(shí)，應(yīng)據(jù)其優(yōu)勢(shì)進(jìn)行操作原則的具體把握。

（一）目標(biāo)性原則

目標(biāo)性原則是運(yùn)用信息技術(shù)于高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)的首要原則。在進(jìn)行高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)期間，教師應(yīng)秉持這一原則，即充分做到以目標(biāo)作為導(dǎo)向?，F(xiàn)在很多教師均已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了信息技術(shù)所具有的物理實(shí)驗(yàn)輔助功能，然而卻又往往忽略掉另一個(gè)事實(shí)，即因?yàn)闉E用信息技術(shù)而導(dǎo)致的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)不夠清晰問(wèn)題。物理教師應(yīng)在電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，制訂更為清晰化與立體化的教學(xué)目標(biāo)，保證學(xué)生在目標(biāo)指引下，扎實(shí)掌握物理知識(shí)，取得物理實(shí)驗(yàn)技能等方面的同步進(jìn)步。

（二）適度原則

信息技術(shù)是服務(wù)于學(xué)生發(fā)展要求的，而非教師一種“炫技”工具，即部分實(shí)驗(yàn)要由學(xué)生親自動(dòng)手操作，這部分實(shí)驗(yàn)無(wú)法以現(xiàn)代信息技術(shù)來(lái)取代，而有些可以融入信息技術(shù)的實(shí)驗(yàn)，技術(shù)所起到的作用只能是展示現(xiàn)象、呈現(xiàn)過(guò)程，而非代替思考。高中物理教師一定要進(jìn)一步明確物理學(xué)習(xí)時(shí)學(xué)生的客觀認(rèn)知規(guī)律，科學(xué)界定哪些部分應(yīng)當(dāng)應(yīng)用信息技術(shù)，哪些部分不適宜信息技術(shù)，保證信息技術(shù)在恰當(dāng)位置插入，如一些電學(xué)實(shí)驗(yàn)具有一定抽象性，不能在課堂上完成，教師即可考慮借助多媒體手段進(jìn)行演示，以便用模擬形式加深學(xué)生對(duì)于相關(guān)知識(shí)的理解。

（三）功能輔助原則

在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)期間，教師運(yùn)用信息技術(shù)應(yīng)明確功能輔助原則，將信息技術(shù)輔助功能充分發(fā)揮出來(lái)，借此燃起學(xué)生的物理學(xué)習(xí)熱情。例如，在面對(duì)一些電學(xué)難點(diǎn)問(wèn)題期間，教師可親自給學(xué)生提供解答問(wèn)題的思路，在解答時(shí)一面給予知識(shí)指導(dǎo)，一面增加信息技術(shù)呈現(xiàn)圖像和視頻等的幫助，讓學(xué)生體會(huì)到物理實(shí)驗(yàn)所具有的無(wú)窮魅力?？偟恼f(shuō)來(lái)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)強(qiáng)調(diào)學(xué)生探究為主、教師講解為主，而將現(xiàn)代信息技術(shù)置于輔助位置，既不能忽略其功能價(jià)值，又不能出現(xiàn)舍本逐末的問(wèn)題[2]。

三、應(yīng)用信息技術(shù)于高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)施方法

（一）教師講解時(shí)的技術(shù)引用

在高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用信息技術(shù)時(shí)，首先在教師講解基礎(chǔ)知識(shí)與實(shí)驗(yàn)技巧時(shí)加以體現(xiàn)?？偟膩?lái)說(shuō)，在高中階段進(jìn)行物理教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生可以接觸到的電學(xué)方面實(shí)驗(yàn)知識(shí)可集中涉及以下四點(diǎn)：1.不同電表連接形式；2.不同電表改裝形式；3.如何應(yīng)用滑動(dòng)變阻器；4.如何進(jìn)行金屬電阻測(cè)量，以及伏安法應(yīng)用。

學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，既應(yīng)了解實(shí)驗(yàn)時(shí)所涉及的設(shè)備器材、實(shí)驗(yàn)流程，又應(yīng)擁有足夠的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰皩?shí)踐技巧等，而這些均可由教師借助信息技術(shù)手段給予講解說(shuō)明，即在實(shí)驗(yàn)操作之前，教師可借助電子信息技術(shù)進(jìn)行電學(xué)實(shí)驗(yàn)相關(guān)內(nèi)容闡述，例如教師可劃分出不同教學(xué)類(lèi)型，包括怎樣進(jìn)行電路控制、怎樣應(yīng)用電子元器件等。同傳統(tǒng)意義上的物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)相比，在物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用了信息技術(shù)，學(xué)生更容易表現(xiàn)出對(duì)教師所教內(nèi)容的強(qiáng)烈興趣，切實(shí)提升整體教學(xué)水平。

例如，教師在講解“電路組合”有關(guān)知識(shí)時(shí)，若依傳統(tǒng)教學(xué)邏輯開(kāi)展講解，學(xué)生很容易使自我思維限制于狹隘框架內(nèi)，不能充分了解教師所欲傳達(dá)的信息，而如果教師突出信息技術(shù)功能優(yōu)勢(shì)，則結(jié)果勢(shì)必會(huì)大不相同。首先，教師可以借助信息技術(shù)手段，構(gòu)建形成完善的電流實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?；其次，可以利用多媒體屏幕形式，使學(xué)生看到實(shí)驗(yàn)期間二極管和三極管所具有的不同作用，形成真實(shí)直觀的體驗(yàn)[3]。

在此之后，教師可以借助電子仿真軟件，使學(xué)生看到振蕩電路活動(dòng)形式，這對(duì)于加深學(xué)生理解，具有顯著促進(jìn)作用?？傊?，在教師進(jìn)行講解期間，可進(jìn)行信息技術(shù)的合理使用，以便降低電學(xué)實(shí)驗(yàn)操作難度，同步凸顯電學(xué)實(shí)驗(yàn)教育價(jià)值等。

（二）實(shí)驗(yàn)操作時(shí)的資源支持

高中物理教師應(yīng)結(jié)合信息技術(shù)手段，構(gòu)建形成完善程度更高的物理實(shí)驗(yàn)資源庫(kù)，以供學(xué)生參考取用。在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)期間，使信息技術(shù)充分融合其中是非常有必要的，教師應(yīng)基于這種必要性，從具體教學(xué)要求出發(fā)，進(jìn)行以物理實(shí)驗(yàn)操作為指向的數(shù)字化教育資源。

關(guān)于資源支持策略，筆者認(rèn)為，可從具體教學(xué)延伸開(kāi)來(lái)，由教師主動(dòng)構(gòu)建豐富的數(shù)字化資源庫(kù)，同時(shí)有效開(kāi)展同實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有關(guān)的資源革新活動(dòng)。另外，為了促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的提升，教師需要重點(diǎn)關(guān)注數(shù)字化資源的來(lái)源，盡可能利用來(lái)自生活的資源，這樣將使學(xué)生于電學(xué)實(shí)驗(yàn)期間切實(shí)感受到真實(shí)生活之中的一些內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)更有興趣、更積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)目標(biāo)。例如，在教學(xué)“變壓器”這一物理知識(shí)時(shí)，教師可以利用數(shù)字化技術(shù)，進(jìn)行數(shù)字化資源的合理安排與有效組織，達(dá)到教育資源理想化共享效果[4]。

另外，在具體實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)期間，教師則應(yīng)給予學(xué)生正確的引導(dǎo)，讓學(xué)生能夠主動(dòng)收集生活中的變壓器圖片，做好其工作原理及結(jié)構(gòu)構(gòu)造方面的分析。同時(shí)教師應(yīng)繼續(xù)展現(xiàn)信息技術(shù)的資源補(bǔ)充優(yōu)勢(shì)，從中尋找到相關(guān)的實(shí)際生活用品，用于闡述變壓器有關(guān)原理和知識(shí)，借此拓寬學(xué)生思維，方便其理解記憶等。

例如，教師可讓學(xué)生觀察電餅鐺、電飯煲等電器的電壓，一般均為220V，然而大型發(fā)電機(jī)的電壓則高得多。教師可以結(jié)合拓展資源提出問(wèn)題：這些電器的電壓為什么會(huì)不一樣？變壓器所起的主要作用是什么？大家是否可以舉出其他例子來(lái)說(shuō)明變壓器的作用呢？利用此類(lèi)拓展問(wèn)題，可使學(xué)生得到物理思維的自然延伸，能夠更有效進(jìn)行物理現(xiàn)象與生活實(shí)際的觀察，同步鞏固教材中的物理知識(shí)，達(dá)到學(xué)以致用的理想效果。

（三）實(shí)際探索時(shí)深化認(rèn)知

信息技術(shù)在高中電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，還可以表現(xiàn)在實(shí)際探索時(shí)的深化認(rèn)知方面，即學(xué)生可以因?yàn)樾畔⒓夹g(shù)的融入，而在實(shí)驗(yàn)實(shí)際探索時(shí)自覺(jué)深化對(duì)物理知識(shí)的認(rèn)知。

例如，首先，信息技術(shù)融入可幫助學(xué)生強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)和知識(shí)概念間的關(guān)聯(lián)性。即教師在做物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)一面明確實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)，一面以強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)和理論之間的聯(lián)系作為依托，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行概念的深度解讀，在這方面信息技術(shù)則具有顯著優(yōu)勢(shì)。如學(xué)生在參與用多用電表進(jìn)行電學(xué)物理量的測(cè)量實(shí)驗(yàn)時(shí)，便可帶著概念完成任務(wù)，突破知識(shí)點(diǎn)解讀要點(diǎn)，重點(diǎn)結(jié)合信息技術(shù)手段了解多用電表所具有的構(gòu)造特點(diǎn)和工作原理，了解多用電表如何使用的方法，同時(shí)對(duì)電學(xué)黑箱、直流電源以及導(dǎo)線有關(guān)概念加以把握等[5]。

其次，教師可在信息技術(shù)支持下，給予學(xué)生數(shù)據(jù)讀取和處理有關(guān)知識(shí)的及時(shí)指導(dǎo)。在電學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生將使物理知識(shí)得到內(nèi)化，使重難點(diǎn)得到突破，而教師則可因信息技術(shù)的支持，引導(dǎo)其從自身視角出發(fā)，更有效分析實(shí)驗(yàn)原理、規(guī)劃實(shí)驗(yàn)思路，做到對(duì)數(shù)據(jù)讀取等方面的準(zhǔn)確把握。例如，教師可引導(dǎo)學(xué)生把握最小分度值是非“1”的儀表讀數(shù)方法，使學(xué)生進(jìn)行真實(shí)、準(zhǔn)確數(shù)據(jù)讀取與處理，以冷靜和認(rèn)真的態(tài)度展開(kāi)知識(shí)探索。

實(shí)踐探索是深化認(rèn)知的另一角度，是教師幫助拓展學(xué)生的知識(shí)體系。在高中階段開(kāi)展物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師可以于實(shí)驗(yàn)持續(xù)期間，基于既定實(shí)驗(yàn)操作要點(diǎn)，利用信息技術(shù)手段給學(xué)生創(chuàng)造實(shí)驗(yàn)認(rèn)知深化的平臺(tái)，有序地支持其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新拓展，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中及實(shí)驗(yàn)后，思索現(xiàn)實(shí)生活之中的有關(guān)知識(shí)，包括為什么家里的燈泡會(huì)突然間熄滅，為什么會(huì)出現(xiàn)跳閘的現(xiàn)象，能夠利用所學(xué)物理知識(shí)對(duì)此做出分析闡述嗎？這些拓展知識(shí)體系的問(wèn)題，可進(jìn)一步調(diào)動(dòng)學(xué)生體系化思維的構(gòu)建與完善，使之有可能走出教室、回歸生活，真正意義上形成基于物理實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知拓展理念[6]。

（四）支持學(xué)生的自主發(fā)展

在高中物理知識(shí)體系框架之內(nèi)，包括了大量相似性內(nèi)容，如果稍不留意，這些內(nèi)容便極易為學(xué)生弄混淆。教師可以利用提問(wèn)引導(dǎo)等方法，幫助學(xué)生分析差異，支持其在自主發(fā)展?fàn)顟B(tài)下進(jìn)行更深入的思考辨別。在提問(wèn)引導(dǎo)時(shí)，支持學(xué)生自主發(fā)展，使之準(zhǔn)確識(shí)別關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)是非常有必要的，可認(rèn)為這是幫助學(xué)生突破電學(xué)實(shí)驗(yàn)困境的關(guān)鍵。實(shí)際教學(xué)時(shí)，很多學(xué)生都可能出現(xiàn)機(jī)械遵循教師節(jié)奏、機(jī)械記憶知識(shí)內(nèi)容的問(wèn)題，卻無(wú)法自主做到理想化辨析。針對(duì)此問(wèn)題，教師應(yīng)以使學(xué)生獨(dú)立總結(jié)有關(guān)知識(shí)，進(jìn)行相似概念內(nèi)容的異同分析為目標(biāo)，突出信息技術(shù)融合的支持作用。

舉例而言，在進(jìn)行“滑動(dòng)變阻器應(yīng)用分析”實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，需要讓學(xué)生比較滑動(dòng)變阻器在接入電路時(shí)的不同操作方法，了解限流法與分電壓法的應(yīng)用技巧，但這兩種方法所涉及的電路圖很相似，而滑動(dòng)變阻器所具有的調(diào)節(jié)效果又完全不同，且無(wú)論電壓、電流還是功耗等方面均有完全不同的表達(dá)式，常會(huì)讓學(xué)生在自主操作、自主發(fā)展時(shí)倍感困惑。這時(shí)教師可使學(xué)生置身于信息技術(shù)場(chǎng)景，在生動(dòng)地展示信息技術(shù)后，學(xué)生將有效完成兩種方法的操作，形成準(zhǔn)確的過(guò)程分析，同時(shí)將分析結(jié)果以表格形式體現(xiàn)出來(lái)。

以信息技術(shù)為媒介的支持學(xué)生自主發(fā)展策略，既可以在課堂上使用，又可以在課堂外進(jìn)行，教師可以根據(jù)學(xué)生表現(xiàn)出的問(wèn)題，給予針對(duì)性的安排及教學(xué)指導(dǎo)，用于切實(shí)改善學(xué)生認(rèn)知效果，同時(shí)通過(guò)增加自我和學(xué)生之間互動(dòng)的做法，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)一步了解實(shí)驗(yàn)操作方法及操作程序，為其未來(lái)的研究創(chuàng)造有利條件[7]。

結(jié)束語(yǔ)

在物理課堂教學(xué)中，適度引入信息技術(shù)能夠起到豐富學(xué)生課堂體驗(yàn)，為其創(chuàng)造良好自主學(xué)習(xí)空間等諸多方面作用，促進(jìn)其探索精神與思考能力的提升。高中物理教師可繼續(xù)進(jìn)行以電學(xué)實(shí)驗(yàn)為代表的物理知識(shí)，突出相關(guān)知識(shí)在信息技術(shù)場(chǎng)景下的表現(xiàn)效果，即分別用本文所列舉的實(shí)驗(yàn)合理展示、實(shí)驗(yàn)資源庫(kù)建立等做法，使高中生有機(jī)會(huì)對(duì)物理實(shí)驗(yàn)形成正確的認(rèn)知，同時(shí)在具體學(xué)習(xí)過(guò)程中體會(huì)到物理實(shí)驗(yàn)的無(wú)限樂(lè)趣。

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本文為2022年福安市基礎(chǔ)教育研究立項(xiàng)課題“信息技術(shù)與中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)深度融合的研究”（編號(hào)：AJKT2022016）成果。