信息技術在高中物理教學中的應用

在當前信息化教育時代下，信息技術與學科內(nèi)容的結(jié)合，尤其是在物理課堂中的應用，對物理教學的改革產(chǎn)生了重要影響，從長遠發(fā)展視角來看，信息技術教學是時代的發(fā)展趨勢，能夠為學生構(gòu)建良好的課堂環(huán)境，促使學生全身心參與其中，進而從根本上提升高中物理教學的效率與質(zhì)量。因此，文章以魯科版“科學探究：加速度與力、質(zhì)量的關系”一課為例，分別從信息技術在預習環(huán)節(jié)的應用、信息技術在教學環(huán)節(jié)的應用、信息技術在課后環(huán)節(jié)的應用進行了系統(tǒng)的分析，希望給有關工作者以借鑒與參考。

一、信息技術在預習環(huán)節(jié)的應用

信息技術的發(fā)展推動著高中物理教學模式的優(yōu)化。信息技術在物理預習環(huán)節(jié)的應用，不僅激發(fā)了學生的預習欲望，還提升了學生的預習效果。

（一）利用信息技術，激發(fā)學生的預習欲望

在物理預習中，教師借助信息技術為學生提供預習材料（如生動有趣的畫面或視頻），將枯燥的物理原理以具象化的方式展現(xiàn)在學生面前。這種突破文字束縛的預習方式，緊緊抓住了學生的眼球，讓學生對即將要預習的內(nèi)容產(chǎn)生濃厚的興趣，并以最大的熱情走進預習活動中。“科學探究：加速度與力、質(zhì)量的關系”是魯科版高一必修一第五章牛頓運動定律第二節(jié)的內(nèi)容，以幫助學生認識物體運動狀態(tài)的變化與哪些因素有關、促使學生運用控制變量法開展實驗、在數(shù)據(jù)分析中探尋物理規(guī)律為主要目標。本課內(nèi)容知識點多且抽象性、邏輯思維性很強，如若教師只用文字語言為學生布置預習任務，學生難免看不懂。為了突破這一現(xiàn)狀，教師可以將本課知識以動畫實驗或圖片的方式展現(xiàn)出來，運用動畫實驗呈現(xiàn)物理原理，如微課展示質(zhì)量一定但力不同、物體的運動狀態(tài)以及力的大小相同但物體質(zhì)量不同的情況下，物體加速度運動的視頻。直觀的畫面會快速吸引學生眼球，讓學生主動分析物體加速度與力以及物體質(zhì)量是一種怎樣的關系。另外，教師可以利用云平臺為學生布置與本課內(nèi)容有關的小游戲，讓學生在輕松、有趣的環(huán)境下完成教師布置的預習任務。

信息技術在預習環(huán)節(jié)的應用，讓學生的預習有了方向，且獲得了愉快的體驗，并為做好課堂學習奠定了基礎。

（二）利用信息技術，優(yōu)化學生的預習效果

為了優(yōu)化學生的預習效果，教師可以利用教育軟件為學生制訂個性化的預習計劃。首先，利用大數(shù)據(jù)技術分析學生的物理學情、自身能力狀況，然后精準為學生推送預習資料。學生完成預習任務之后，系統(tǒng)會對學生的預習效果做出直接的反饋，幫助學生了解預習中的薄弱點并記錄下來，讓其在課堂學習中有準備地聽講。例如，針對“科學探究：加速度與力、質(zhì)量的關系\"這節(jié)課的主要內(nèi)容，教師為學生推送了實驗視頻、控制變量法等學習資料。這些資料可以幫助學生提前把握本次實驗的步驟、實驗開展的方法。另外，教師還利用智能學習系統(tǒng)了解了每位學生的預習進程、預習中遇到的問題，并及時調(diào)整預習內(nèi)容，確保每位學生都能在適合自己的難度任務下開展預習，而且預習中的在線測試功能也能讓學生自主了解自己的預習成果。這種交互式的預習方式深化了學生對本課知識要點的理解，提升了學生的自我學習能力，最關鍵的是為學生有準備的上課做好了鋪墊。

二、信息技術在物理課堂教學環(huán)節(jié)的應用

（一）巧用信息技術，創(chuàng)設物理情境

利用信息技術創(chuàng)設物理情境會驅(qū)動學生逐步進入物理學習中，而且教學情境會為學生營造良好的探究氛圍。因此，在“科學探究：加速度與力、質(zhì)量的關系\"這節(jié)內(nèi)容的教學中，教師利用信息技術組織了如下物理課堂。

教師：這是多媒體下的四張圖片，圖1、圖2表示的是物體質(zhì)量相同、力不同，圖3、圖4表示的是物體質(zhì)量不同、力相同。請大家結(jié)合自己的預習情況進行思考，物體質(zhì)量相同但力不同，物體的加速度如何？那么力相同而物體質(zhì)量不同呢，物體加速度又是怎樣的情況？

（教師為學生留出思考與分析的時間，稍后邀請學生作答。）

學生1：圖1與圖2比較，受力大的物體產(chǎn)生的加速度也大。

學生2：圖3與圖4比較，質(zhì)量大的物體產(chǎn)生的加速度要小。

教師：大家能結(jié)合自己的現(xiàn)實生活，列舉一些這樣的實例嗎？

學生3：賽車和小轎車相比，兩種車的質(zhì)量無差，但是賽車有強大的發(fā)動機，所以產(chǎn)生了較大的加速度。

學生4：大貨車的質(zhì)量要遠遠大于小轎車，但是兩者在同樣大的制動力作用下，小轎車更容易剎車。

通過上述課程的教學，學生對本課知識有了一定的認識，物體的加速度與物體質(zhì)量、力的大小都有一定的關系，為接下來的定量研究打下堅實的基礎。

（二）運用信息技術，開展新課講述

1.物體加速度與其受力的定量關系分析

教師：經(jīng)過課前預習，相信大家對控制變量法有了一定的認識。誰可以運用控制變量法對物體加速度與力、質(zhì)量的關系加以說明呢？

學生1：保持合力一定，選擇兩個質(zhì)量相同的物體進行驗證。

學生2：保持物體質(zhì)量一定，運用大小不同的力讓物體產(chǎn)生運動。

教師：看來大家的預習非常認真。本環(huán)節(jié)我們要探究的就是在物體質(zhì)量不變的情況下，對物體在不同力的作用下其加速度的大小，被稱為加速度與力的定量關系。

教師：大家可以根據(jù)上述例子，猜猜它們的關系？

學生3：加速度與力可能成正比。

教師：在我們的現(xiàn)實生活中，只受一個力影響的物體是不存在的。但一個單獨的力所起到的作用與它等大、方向相同的合力作用效果是相同的，所以實驗中力 F 所指的是物體受到的合力。我們?nèi)绾尾拍転橐粋€運動的物體提供合力呢？又該如何測量呢？

學生4：要想在鉤碼質(zhì)量與小車質(zhì)量不對等的情況下，達到鉤碼重力大于小車拉力的效果，好像在現(xiàn)實生活中不可能完成。

學生5：我們在探究不同材料間的摩擦系數(shù)或正壓力對摩擦力影響這一實驗的時候，采用了虛擬仿真軟件，此類軟件可以為我們創(chuàng)建真實的物理實驗環(huán)境。所以，在本次實驗中，我們也可以嘗試運用虛擬仿真軟件。

教師：大家考慮的都很有道理，那就請大家運用虛擬仿真軟件設計本次的實驗方案吧。大家可以以小組為單位進行交流與討論，最終通過大家的討論篩選出最佳方案。

（學生依照教師劃分的小組，開展討論、自主設計實驗方案。）

如下是大家經(jīng)過討論確定的最佳實驗方案。

實驗方案：搭建NOBOOK虛擬實驗室，并在該軟件中找到加速度與力的場景進入其中，完成實驗裝置的搭建。然后在虛擬實驗中找到設置物體質(zhì)量的參數(shù)，并利用軟件內(nèi)的工具為物體施加不同大小的力，開始操作。在實驗開展中，軟件會將物體在不同力的作用下的運動數(shù)據(jù)顯現(xiàn)出來，最后以圖表的方式將物體加速度與力的大小關系展現(xiàn)出來。

教師：大家設計的實驗方案非常完整。那么，如何透過圖象來判斷物體質(zhì)量與力是否是正比關系呢？

學生1：看圖象是否過原點的直線。按照牛頓第二定律 F=ma 來講，在質(zhì)量 m 一定的情況下，加速度a 與合外力 F 是一個正比例函數(shù)關系，它的函數(shù)圖象是以 F 為橫坐標，以 Ψ_a 為縱坐標的坐標系，所以只需分析它是否是一條過原點的直線就可以做出判斷。

2.物體加速度與其質(zhì)量的定量關系分析

教師：本環(huán)節(jié)我們要探究在物體受到的力相同的情況下，不同質(zhì)量的物體在相同力的作用下，加速度與質(zhì)量是一種怎樣的關系？大家猜測一下。

學生2：兩者應該是一個反比關系。

教師：大家能否運用虛擬軟件對物體加速度與其質(zhì)量的定量關系進行分析呢？

教師為學生留出足夠的時間，讓學生開展探究，并詳細寫出實驗過程、實驗結(jié)論是如何得出的，如表1所示。

教師：假若大家的實驗是正確的，那依照實驗數(shù)據(jù)來看，無論是以 Δ_a 為縱坐標，以 F 為橫坐標或者是以 Δ_a 為縱坐標，以 為橫坐標，其繪制出的圖象都應該是過原點的一條直線。很明顯實驗顯示的各個點并沒有完全在一條直線上，也未必過原點，要想得出正確的結(jié)論，必須經(jīng)過反復的實驗才能得出。

（學生依據(jù)教師提出的問題，認真分析書本內(nèi)容，并在小組內(nèi)進行討論。）

三、信息技術在課后環(huán)節(jié)的應用

（一）運用信息技術，幫助學生鞏固課堂知識

信息技術在幫助學生鞏固課堂知識方面發(fā)揮著重要作用。在具體開展中，教師可以在信息技術平臺發(fā)布相應的訓練題，用以加深學生的理解。同時，教師還能利用智能系統(tǒng)對學生的錯題進行分析并給出建議，保證學生的學習效果。比如，在學完“科學探究：加速度與力、質(zhì)量的關系\"這節(jié)內(nèi)容之后，教師可以在云平臺上發(fā)布與本課內(nèi)容有關的訓練題，主要包含選擇題、計算題、實驗題幾個類別，內(nèi)容包含物體加速度與力的大小和質(zhì)量的關系、控制變量法實驗操作過程等內(nèi)容。學生完成課后訓練之后，系統(tǒng)會給出即時反饋和詳細的錯題講解。當然，教師還可以鼓勵學生運用思維導圖制作與本課知識有關的圖表，幫助學生清晰把握本課知識之間的關系，促使學生建立起系統(tǒng)化的知識體系。如圖5便是班內(nèi)一名學生制作的關于“物體加速度與其受力的定量關系分析”的思維導圖。

教師應將學習的主動權交給學生，為學生推薦相關的物理學習網(wǎng)站，鼓勵學生在網(wǎng)站上查找與本課內(nèi)容有關的拓展資料，如實驗操作全過程、本課知識在現(xiàn)實生活中的具體應用等。這些課外資料的引入，不僅深化了學生對課堂知識的理解，還拓寬了學生的視野。

（二）運用信息技術，拓寬學生的視野

信息技術不僅是幫助學生鞏固課堂知識的有力工具，在拓寬學生視野方面也發(fā)揮著重要作用。學生在課下登錄網(wǎng)絡平臺便可以輕松獲取名師的優(yōu)質(zhì)視頻、物理前沿研究成果。因此，在做好課堂教學之后，教師要鼓勵學生運用信息技術開展課后學習，如觀看科普視頻、登錄物理社區(qū)平臺參與物理話題討論，從而豐富學生的知識。例如，在學完“科學探究：

教學·策略

科學探究：物體加速度與其受力的定量關系分析1.搭建NOBOOK虛擬實驗室，并在該軟件中找到加速度與力的場景進入其中，完成實驗裝置的搭建。 實驗步驟 實驗目的2.在虛擬實驗中找到設置物體質(zhì)量的參數(shù)，并利用軟件 探究加速度與力的定量關系；探究加速度與質(zhì)量的定量關系。內(nèi)的工具為物體施加不同大小的力，開始操作。實驗原理在實驗開展中，軟件會將物體在不同力的作用下的運動 數(shù)據(jù)處理 控制變量法，牛頓第二定律 F=ma ，力的測數(shù)據(jù)顯現(xiàn)出來，最后以圖表的方式將物體加速度與力的 量，加速度測量。大小的關系展現(xiàn)出來。 實驗器材按照牛頓第二定律 F=ma 來講，在質(zhì)量 ?_m 一定的情況下， 實驗結(jié)論 NOBOOK虛擬實驗室。加速度 a 與合外力 F 是一個正比例函數(shù)關系，它的函數(shù)圖象是以 F 為橫坐標，以 a 為縱坐標的坐標系，通過分析，它是不是一條過原點的直線就可以做出判斷。

加速度與力、物體質(zhì)量的關系”內(nèi)容之后，教師可以借助網(wǎng)絡資源的豐富性特征為學生展示這一物理概念在社會生活中的應用，如汽車安全性能設計、鉛球投擲與跳高跳遠助跑、物流運輸?shù)确矫?，讓學生通過閱讀這些資料，認識到物理與現(xiàn)實生活的聯(lián)系。當然，教師還可以鼓勵學生在觀看中將自己難以理解的點發(fā)布出來，感興趣的學生可以在平臺內(nèi)開展交流。學生在課下學習中的心得體會討論如下。

學生1：因為每個人的身體素質(zhì)不同，主要表現(xiàn)為肌肉力量、協(xié)調(diào)性等方面，所以即便是外部施加的力相同，不同的人也會在運動中產(chǎn)生不一樣的加速度。

學生2：我非常同意學生1的觀點。這說明，我們在體育運動中，教師不能對我們提出一樣的要求，要根據(jù)每個人的體能、運動情況，制訂不同的運動計劃。

學生3：我認為大家在運動中的加速度不僅會受到自己身體素質(zhì)的影響，還與外部的環(huán)境有很大的關系，如運動技巧、運動場地等，所以教師要在綜合考量這些因素的基礎上，采取合理的措施，這樣一來，我們才能在原有基礎上獲得更大的進步。

這樣的學習方式能夠加深學生對加速度與力、物體質(zhì)量關系等知識的理解，同時讓學生在了解自身體能情況的基礎上參與體育活動，為學生未來綜合素質(zhì)的提升奠定了堅實的基礎。

綜上所述，物理實驗是物理學科的基本特征，而且很多物理知識也以實驗為依據(jù)。在傳統(tǒng)的物理實驗教學中，教師通常采用演示的方式，讓學生通過觀察、分析、思考，得出結(jié)論。由于一些實驗耗時很長，會影響正常物理教學的開展，所以部分教師會直接舍棄實驗部分，直接告訴學生最終的結(jié)論。這種機械化的實驗教學方式，不僅無法激發(fā)學生的學習熱情，還弱化了學生的學習效果，影響到高中物理教學的有效性。通過分析信息技術在物理教學中的應用，我們可以看到它激起了學生的探究熱情，將整個物理實驗過程以具象化的方式展現(xiàn)出來，為學生自我分析與操作提供了平臺，進而從根本上提升了課堂教學的針對性與有效性，保證了學生的物理學習效果。在未來的教學中，教師要加大探索力度，抓住信息技術與物理內(nèi)容的結(jié)合點，并通過優(yōu)化教學方式，推動高中物理教學的穩(wěn)步開展，同時為學生更高層次的探究奠定堅實的基礎。

（作者單位：福建省福清第一中學）

編輯：趙文靜