核心素養(yǎng)下的現(xiàn)代信息技術(shù)與物理實驗教學(xué)融合

周鑫湘

【摘要】在科技迅速發(fā)展的時代背景下，現(xiàn)代信息技術(shù)逐漸改變了人類的生活、學(xué)習(xí)和思維方式.信息技術(shù)因其高效、便捷、全面的特性，對各個領(lǐng)域的發(fā)展產(chǎn)生了廣泛影響.在這種環(huán)境下，教育領(lǐng)域也面臨著新的發(fā)展機遇和挑戰(zhàn).如何有效地運用現(xiàn)代信息技術(shù)來提高教育教學(xué)質(zhì)量，已成為教育領(lǐng)域急需解決的重要課題之一.物理實驗作為自然科學(xué)的重要組成部分，在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、實踐能力和創(chuàng)新精神方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用.物理實驗?zāi)軒椭鷮W(xué)生更容易理解抽象的物理理論，激發(fā)學(xué)生對科學(xué)探究的興趣和熱情.因此，將現(xiàn)代信息技術(shù)與物理實驗教學(xué)相融合，創(chuàng)新教育模式，將有助于豐富教學(xué)手段，提升教學(xué)效果，并全面提升學(xué)生的核心素養(yǎng)，使其具備更強的學(xué)科能力和綜合素質(zhì).

【關(guān)鍵詞】核心素養(yǎng)；現(xiàn)代信息技術(shù)；高中物理

現(xiàn)代教育領(lǐng)域因信息技術(shù)快速發(fā)展而變革，因此需思考如何將現(xiàn)代信息技術(shù)與傳統(tǒng)教育內(nèi)容融合以更好地滿足學(xué)生學(xué)習(xí)需求.核心素養(yǎng)包括創(chuàng)新思維、信息素養(yǎng)、合作精神等綜合能力，物理實驗旨在幫助學(xué)生理解自然規(guī)律和培養(yǎng)其科學(xué)精神和實驗技能.如何將現(xiàn)代信息技術(shù)與物理實驗教學(xué)有機融合以促進學(xué)生核心素養(yǎng)的全面發(fā)展，已成為備受關(guān)注的課題，在此背景下，需進一步探索和研究以適應(yīng)數(shù)字化時代的發(fā)展趨勢，提高教育質(zhì)量和效果.

1 現(xiàn)代信息技術(shù)與高中物理實驗教學(xué)融合的重要性

1.1 提高實驗可視度

在高中物理實驗教學(xué)的過程中，演示實驗扮演著重要的角色.教師需要利用演示實驗，多次引導(dǎo)學(xué)生參照課本進行總結(jié)，從而幫助他們找到物理規(guī)律，并深化對相關(guān)知識的理解和掌握.然而，在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，演示實驗常常受到課堂時間限制和設(shè)備精準(zhǔn)度不足等因素的影響，導(dǎo)致實驗現(xiàn)象無法被準(zhǔn)確地觀察.此外，許多學(xué)生由于座位原因，無法積極參與互動.為了解決這些問題，物理教師可以利用信息技術(shù)提前錄制相關(guān)實驗視頻，并結(jié)合多媒體設(shè)備和智能白板等工具來播放演示實驗的視頻.通過慢放、放大以及暫停等方法，這些視頻可以更好地呈現(xiàn)出實驗效果.例如，在電學(xué)實驗中，教師需要按照電路圖連接實物圖時，后排學(xué)生很難觀察到滑動變阻器以及正負(fù)接線柱的連接方式.因此，如果利用多媒體設(shè)備進行投影，就可以放大教師的操作畫面，方便教師針對物理實驗知識點進行講解.

1.2 方便實驗操作以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計

信息化背景下的物理實驗教學(xué)具有與傳統(tǒng)物理實驗教學(xué)顯著不同的特點.借助互聯(lián)網(wǎng)，物理教師和學(xué)生能夠在很大程度上擺脫空間和時間因素的制約，實現(xiàn)學(xué)習(xí)資源的共享和互動.學(xué)生可以在課后自主搜索相關(guān)實驗教學(xué)資料，深化對物理實驗意義的理解，并將實驗?zāi)M動畫以及操作視頻以文件形式保存，以便在后續(xù)需要時進行多次觀看和學(xué)習(xí).合理利用信息技術(shù)不僅可以激發(fā)學(xué)生對物理學(xué)科的興趣，同時還有助于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率.

此外，與傳統(tǒng)物理實驗的數(shù)據(jù)處理方式相比，現(xiàn)代化信息技術(shù)可以在短時間內(nèi)輔助教師完成數(shù)據(jù)計算過程.對于學(xué)生而言，有必要在高中階段開始初步學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)處理技術(shù)，靈活運用Excel等計算機軟件，從而更好地進行數(shù)據(jù)運算和處理.通過合理利用信息技術(shù)，學(xué)生可以將節(jié)省出的數(shù)據(jù)運算的時間用于實驗過程的反思和理解上.

例如 在“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗”中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生利用Excel軟件將實驗數(shù)據(jù)制作成折線圖，直觀地感受每一個物理量的變化所帶來的影響，從而得出不同物理量之間的正比、反比關(guān)系.

1.3 激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

相較于其他學(xué)科，高中物理涵蓋的知識點相對更為復(fù)雜，涉及電能、力能等概念，需要學(xué)生具備一定的空間分析能力和邏輯思維.為確保學(xué)生能夠準(zhǔn)確理解物理公式及知識點，高中物理課程中納入了實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，其目的在于通過直觀的實驗現(xiàn)象來解釋抽象的知識點，從而降低學(xué)生的學(xué)習(xí)難度.然而，傳統(tǒng)物理實驗教學(xué)手段相對單一，授課教師通常僅針對課本內(nèi)容進行簡單的實驗解析，無法有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.此外，部分物理實驗受設(shè)備及材料所限，難以確保進行多次實驗教學(xué).

為應(yīng)對這一系列問題，教師應(yīng)充分挖掘信息技術(shù)的潛在價值.隨著時代的發(fā)展，信息技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛以及電子設(shè)備對學(xué)生的吸引力日益增強.因此，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生正確使用信息技術(shù)，結(jié)合信息技術(shù)營造輕松愉快的課堂學(xué)習(xí)氛圍，從而在保證教學(xué)質(zhì)量的同時，著力培養(yǎng)學(xué)生的物理思維能力.

2 信息技術(shù)與高中物理實驗教學(xué)融合的相關(guān)措施

2.1 通過信息技術(shù)仿真物理實驗環(huán)境

高中物理教學(xué)越來越注重實踐性和應(yīng)用性，每一項物理實驗知識點都具有其獨特的規(guī)律性和重要性.教師的角色在于引導(dǎo)學(xué)生獨立觀察到這一規(guī)律現(xiàn)象，并且能夠隨時隨地地進行實驗操作，從而加深對物理概念和規(guī)律的理解.然而，據(jù)調(diào)查顯示，許多教師在實驗過程中僅僅是進行了簡單的展示，無法確保實驗結(jié)果與理論相符，二者之間存在一定的差異.這一現(xiàn)象需要我們引起關(guān)注，并進行反思.

為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新精神，教師需要提供更加優(yōu)質(zhì)的實驗環(huán)境.在傳統(tǒng)的高中物理實驗中，常常存在著設(shè)備不足、實驗環(huán)境危險等問題，這些問題不僅限制了學(xué)生的實踐操作，還可能對學(xué)生的安全造成威脅.因此，教師可以運用現(xiàn)代信息技術(shù)來模擬仿真物理實驗環(huán)境.

例如 在“電源和電流”這一高二知識點的教學(xué)過程中，由于在傳統(tǒng)教學(xué)模式下難以提供足夠的電流表等設(shè)備，教師可以通過信息技術(shù)進行模擬仿真實驗.這種模擬仿真實驗不僅可以讓學(xué)生親自動手操作，提高了實驗的交互性和趣味性，而且還可以保證實驗設(shè)備的完好無損，降低了實驗操作的風(fēng)險.

此外，運用信息技術(shù)開展虛擬實驗可有效解決實驗光線不足的問題.

例如 在光學(xué)演示實驗中，由于光線的影響，演示效果往往不盡如人意.運用信息技術(shù)開展虛擬實驗可有效解決這一問題.學(xué)生通過親自動手操作，可以更加直觀地觀察到實驗現(xiàn)象和規(guī)律，從而更好地理解并掌握光學(xué)規(guī)律.同時，虛擬實驗還可以隨時隨地進行，不受時間和地點的限制，讓學(xué)生可以更加自由地進行學(xué)習(xí)和探索.

2.2 實驗教學(xué)課后應(yīng)用

通過將信息技術(shù)與物理實驗進行有效結(jié)合應(yīng)用，學(xué)生可以在課后進一步掌握和鞏固相關(guān)知識.隨著信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，大部分學(xué)生都擁有電子設(shè)備，因此物理教師可以在實驗課后作業(yè)的布置上使用QQ、釘釘?shù)壬缃晦k公軟件.這些軟件不僅可以降低學(xué)生的課后學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，還可以輔助教師更加直觀地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況.

例如在初步學(xué)習(xí)光電效應(yīng)實驗后，教師可以在網(wǎng)絡(luò)班級群聊中分享一些蘊含物理知識的現(xiàn)實生活案例，如太陽能電池和半導(dǎo)體等.教師可以引導(dǎo)學(xué)生進行自我學(xué)習(xí)，并教導(dǎo)學(xué)生如何了解課外知識.例如，太陽能電池的本質(zhì)是一種利用太陽光發(fā)電的光電半導(dǎo)體薄片，當(dāng)滿足一定照度條件后可輸出電壓，并在有回路的情況下產(chǎn)生電流.教師可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)進度逐步加大課后習(xí)題的難度，主要考查光電子初動能與入射光頻率之間的關(guān)系等內(nèi)容.

學(xué)生完成作業(yè)后，教師可以借助平臺本身自帶的閱讀功能來整體觀察學(xué)生的答題情況，從而判斷大部分學(xué)生是否正確掌握相關(guān)知識點.此外，在作業(yè)評改上，教師也可以借助信息技術(shù)直接添加注釋，這樣可以減少課堂上因講解作業(yè)所耗費的時間，讓學(xué)生可以有更多的時間用于開展物理實驗教學(xué)，感受物理實驗所帶來的樂趣.

2.3 信息技術(shù)在分組合作中的應(yīng)用

物理教師應(yīng)當(dāng)意識到信息技術(shù)的應(yīng)用可以與其他教學(xué)手段相結(jié)合.應(yīng)用信息技術(shù)的主要目的就是幫助學(xué)生整理各個物理知識點之間的聯(lián)系，從而構(gòu)建一個正確的知識框架，在保證學(xué)生學(xué)業(yè)成績的同時培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力.小組合作就是物理實驗教學(xué)中十分常見的一種教學(xué)手段，合理利用小組合作可以培養(yǎng)學(xué)生的動手能力以及合作意識.因此在實驗課開始前教師就需要先結(jié)合教材內(nèi)容了解實驗的目的以及原理，而后確定教學(xué)目標(biāo)，根據(jù)學(xué)生的性格特點進行分組.在正式開始實驗教學(xué)前教師可以先播放相關(guān)的信息模擬動畫，讓學(xué)生帶著想要解決疑惑的好奇心參與實驗.

例如 在“使用打點計時器測定勻變速直線運動的加速度”這個實驗中，教師就可以組織學(xué)生以小組為單位進行多次實驗并做好相關(guān)數(shù)據(jù)的計算匯總.而后就可以在實驗過程中引導(dǎo)學(xué)生合理利用信息設(shè)備如計算機、多媒體投影等等，搜索該實驗的相關(guān)案例，了解該實驗的其他開展形式.在數(shù)據(jù)匯總上可以利用Excel軟件進行計算表達.教師需要做到鼓勵學(xué)生通過小組間的合作探究，逐步自我解決課前提出的問題，深化對實驗的理解.而后在實驗結(jié)束展示小組設(shè)計方案以及結(jié)果時，教師需要對敢于創(chuàng)新的同學(xué)進行鼓勵認(rèn)可.讓合作創(chuàng)新精神能夠深入到每一位學(xué)生心中，促進學(xué)生實驗技能的提高和協(xié)作意識的形成.

2.4 利用信息技術(shù)拓展物理實驗范圍

近幾年，隨著教育政策的不斷優(yōu)化改革，高考題目難度正在逐漸提高，這就使得學(xué)生除了需要掌握基本的高中物理知識以外，還要具備將所學(xué)知識運用到實際生活當(dāng)中的能力.因此，在開展高中物理實驗教學(xué)過程中，教師要有針對性地利用信息技術(shù)來拓展實驗教學(xué)范圍，提高實驗教學(xué)質(zhì)量，以保證學(xué)生的學(xué)習(xí)效率.

例如 在學(xué)習(xí)“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”這一實驗中，教師可以利用信息技術(shù)提高實驗難度。因為該實驗本身的難度較低，但是經(jīng)過對往年高考題目進行調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)很多題目的知識點本質(zhì)上都是以該實驗為核心.進行實驗時，教師可以為學(xué)生提供一個開車短視頻，而后讓學(xué)生用該實驗來表達視頻中的內(nèi)容，分析小車在不同速度情況下自身存在什么力、力與物體運動之間的關(guān)系，進而加深對知識點的掌握，構(gòu)建正確的知識體系.

除此之外，教師還可以根據(jù)課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容尋找一些趣味性的信息、模擬動畫，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)動畫中所包含的實驗知識，通過搶答的方式培養(yǎng)學(xué)生們的思維運作能力，盡可能地讓所有的學(xué)生都參與到互動當(dāng)中，充分發(fā)揮信息技術(shù)在高中物理實驗教學(xué)中的便捷性.教師還可以利用信息技術(shù)調(diào)整自身的教學(xué)節(jié)奏.如果教學(xué)比較順利，在時間允許的情況下，教師就可以為學(xué)生播放實驗短視頻，拓展課外物理實驗知識，拓寬學(xué)生的知識廣度，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.

3 結(jié)語

綜上所述，隨著社會的不斷進步和發(fā)展，教育領(lǐng)域及其工作者必須不斷提升自身的教學(xué)能力，以適應(yīng)時代的需求.積極響應(yīng)國家教學(xué)政策，特別是在信息技術(shù)迅速發(fā)展的背景下，作為教師更要履行自身的義務(wù)和承擔(dān)自身的責(zé)任.充分認(rèn)識信息技術(shù)對高中物理實驗教學(xué)的重要性，并合理利用多媒體設(shè)備、模擬動畫及相關(guān)教學(xué)軟件來培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng).通過這些方式，可以讓學(xué)生在理解抽象物理知識的同時，更加重視小組合作和自主學(xué)習(xí)的必要性.這將有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，并促進他們更好地掌握知識和技能.希望本文所提供的思路能夠為相關(guān)教育人員提供一定的參考，從而更好地發(fā)揮信息技術(shù)的作用，為國家培養(yǎng)出現(xiàn)代化綜合型人才.

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