張琪 戚桂陽 劉起

【摘要】隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，教育領(lǐng)域也發(fā)生了巨大的變革.在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式已經(jīng)不能滿足學(xué)生的需求，信息技術(shù)的應(yīng)用則為高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了新的路徑和方法.同時(shí)，信息技術(shù)也為學(xué)生深度參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)，發(fā)揮自身的教學(xué)價(jià)值提供了更多的可能性.圍繞信息技術(shù)支持下的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，本文先進(jìn)行基于信息技術(shù)構(gòu)建實(shí)驗(yàn)策略的對策分析，又結(jié)合具體內(nèi)容提出發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢拓展實(shí)驗(yàn)路徑，結(jié)合實(shí)驗(yàn)過程應(yīng)用信息技術(shù)的對策，并結(jié)合物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行路徑分析.

【關(guān)鍵詞】信息技術(shù);高中物理;實(shí)驗(yàn)教學(xué)

在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生需要具備一定的實(shí)驗(yàn)技能和學(xué)科能力，這需要學(xué)生通過對物理實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐與探索來實(shí)現(xiàn).在過去的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生只能通過肉眼觀察、手動(dòng)操作了解物理知識，缺乏直觀感受和互動(dòng)體驗(yàn).通過信息技術(shù)的支持，可以將實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程變得更加生動(dòng)、直觀，提高學(xué)生的參與度和主動(dòng)性，也可以使學(xué)生身臨其境地感受物理實(shí)驗(yàn)，從而更好地實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo).

1 基于信息技術(shù)，構(gòu)建實(shí)驗(yàn)策略

在高中物理教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是重要的組成部分.通過信息技術(shù)的支持，可以將實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略變得更加多樣化和靈活化.一方面，利用信息技術(shù)的支持，可以對實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)演示和講解.通過視頻、動(dòng)畫等方式展示實(shí)驗(yàn)過程，可以幫助學(xué)生更加直觀地了解實(shí)驗(yàn)原理和操作步驟.另一方面，利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對實(shí)驗(yàn)過程的模擬.學(xué)生在虛擬環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以更加安全、便捷地體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過程，同時(shí)也可以觀察實(shí)驗(yàn)過程中的細(xì)節(jié)，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和分析能力.

例如

在構(gòu)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略的過程中，教師可以結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知方式以及對信息技術(shù)的接受能力，對實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略進(jìn)行構(gòu)建.在此基礎(chǔ)上教師就可以再針對物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容來引入信息化資源來輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué).比如，教師會在教學(xué)中認(rèn)識到物理實(shí)驗(yàn)當(dāng)中會涉及大量對理想狀況的假設(shè)，在真實(shí)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中往往需要多次實(shí)驗(yàn)才能得到相對理想的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，這極大地影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)的節(jié)奏與效能.教師則可以引入數(shù)字化實(shí)驗(yàn)器材，這些器材能夠自動(dòng)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，幫助學(xué)生更好地理解實(shí)驗(yàn)結(jié)果和原理.此外，信息化實(shí)驗(yàn)也可以避免設(shè)備實(shí)驗(yàn)成本高、實(shí)驗(yàn)過程單一、學(xué)生參與度低的教學(xué)問題，進(jìn)而為教師開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供更加靈活的教學(xué)方式.

2 發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，拓展實(shí)驗(yàn)路徑

通過信息技術(shù)優(yōu)勢的發(fā)揮，可以引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注物理知識的應(yīng)用和實(shí)際意義，使物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有指向性.而實(shí)驗(yàn)教學(xué)路徑的拓展則是以信息技術(shù)的特點(diǎn)為基礎(chǔ)來展開的，它是通過信息技術(shù)的應(yīng)用來引導(dǎo)學(xué)生更加深入地了解物理實(shí)驗(yàn)過程和規(guī)律.為此，教師可以結(jié)合物理課堂的教學(xué)主題，來引入針對性的信息化實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生加深對課堂主題知識的認(rèn)識.教師也可以收集信息化的教學(xué)資源，推動(dòng)學(xué)生對于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的認(rèn)識.此外，教師還可以利用信息技術(shù)的優(yōu)勢，更加便捷地為學(xué)生展示教學(xué)內(nèi)容.

2.1 結(jié)合課堂主題，引入信息實(shí)驗(yàn)

課堂教學(xué)是學(xué)生獲取物理知識和技能的主要途徑.圍繞課堂主題，教師可以通過講解、演示和實(shí)踐等方式，將物理知識傳授給學(xué)生，并幫助他們掌握基本的實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)方法.信息化實(shí)驗(yàn)可以通過多媒體、互聯(lián)網(wǎng)等多種渠道傳遞給學(xué)生，幫助學(xué)生從多個(gè)角度了解物理現(xiàn)象和規(guī)律.同時(shí)，信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以幫助教師結(jié)合對課堂主題的教學(xué)進(jìn)程及時(shí)展開實(shí)驗(yàn)，而不必進(jìn)行真實(shí)實(shí)驗(yàn)器材的準(zhǔn)備，也方便學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程，使物理課堂教學(xué)過程更加生動(dòng)高效.

例如

在“牛頓第一定律”一課的課堂教學(xué)中，教師可以圍繞牛頓第一定律的課堂主題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的引入，幫助學(xué)生認(rèn)識力對物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響.比如，教師在講解力對靜止物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響時(shí)，可以通過信息技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，教師可以通過實(shí)驗(yàn)?zāi)M軟件引導(dǎo)學(xué)生觀察一個(gè)靜止的物體，然后施加一個(gè)外力，使學(xué)生觀察物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否發(fā)生了改變，進(jìn)而總結(jié)出，如果沒有外力作用，靜止的物體將繼續(xù)保持靜止?fàn)顟B(tài).同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)過程中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生通過模擬軟件對實(shí)驗(yàn)中的任意參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，比如，靜止物體的質(zhì)量、外力的大小等，通過這樣的實(shí)驗(yàn)過程，進(jìn)一步加深學(xué)生對于牛頓第一定律的認(rèn)識.

2.2 收集信息資源，推動(dòng)實(shí)驗(yàn)認(rèn)識

通過信息化的實(shí)驗(yàn)資源，學(xué)生可以更加直觀地了解物理現(xiàn)象，加深對物理實(shí)驗(yàn)的理解和認(rèn)識.在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生往往只能通過教科書和教師講解來了解知識點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)過程，并且，這樣的物理實(shí)驗(yàn)往往只能在有限的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行，而且需要教師指導(dǎo).而通過信息化資源，學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)、虛擬仿真技術(shù)等方式，參與到真實(shí)的實(shí)驗(yàn)場景中，從而更加全面地了解實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果.

例如

在“楞次定律”一課的教學(xué)中，由于楞次定律當(dāng)中涉及的磁通量、磁場方向、電荷移動(dòng)等物理知識具有一定的抽象性，教師可以利用信息化資源來進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生提供更加生動(dòng)、直觀的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，從而更好地實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo).比如，教師可以通過收集教學(xué)微課視頻或課件，先幫助學(xué)生了解楞次定律的內(nèi)容，完成先導(dǎo)學(xué)習(xí).之后，教師可以收集相關(guān)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)軟件資源，利用虛擬仿真技術(shù)來模擬導(dǎo)體切割磁感線的情況，引導(dǎo)學(xué)生更加直觀地了解導(dǎo)體電流的大小和方向的變化情況，直觀化地展示磁場、電流等抽象物理概念，進(jìn)而降低學(xué)生對于楞次定律的理解門檻，幫助學(xué)生更好地掌握知識點(diǎn).

2.3 利用信息技術(shù)，方便學(xué)生展示

在信息技術(shù)的支持下，高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以采用更加多樣化、生動(dòng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果呈現(xiàn)方式，進(jìn)而更加方便地為學(xué)生展示物理知識的原理與規(guī)律.一方面信息技術(shù)的自身優(yōu)勢，可以提供更多的實(shí)驗(yàn)展示方式，如視頻、圖片、動(dòng)畫等，方便學(xué)生對于實(shí)驗(yàn)過程的觀察與學(xué)習(xí)，加深對實(shí)驗(yàn)原理和操作步驟的理解.另一方面，信息技術(shù)的應(yīng)用可以更好地支持學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，從而更加全面地了解實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果.這種全面的感受可以幫助學(xué)生更好地理解和掌握科學(xué)知識，提高學(xué)習(xí)效果.

例如

在“實(shí)驗(yàn)：探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”的教學(xué)中，需要學(xué)生記錄平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，并通過時(shí)間與位移等信息對平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)進(jìn)行認(rèn)識.在記錄運(yùn)動(dòng)軌跡的過程中，傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)需要學(xué)生進(jìn)行快速拍照，再進(jìn)行后期合成，這需要學(xué)生能夠準(zhǔn)確把握拍照時(shí)機(jī)，學(xué)生往往經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)才能得到一組有效數(shù)據(jù).在信息化實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，學(xué)生可以在計(jì)算機(jī)上模擬平拋運(yùn)動(dòng)的過程，不僅可以直觀地顯示平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡和速度等信息，數(shù)據(jù)還更加準(zhǔn)確.還可以將模擬結(jié)果與實(shí)際實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較，以驗(yàn)證模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性.同時(shí)，可以對實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行保存，隨著學(xué)習(xí)的需求隨時(shí)進(jìn)行觀看學(xué)習(xí).

3 結(jié)合實(shí)驗(yàn)過程，應(yīng)用信息技術(shù)

物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過程可以借助信息技術(shù)進(jìn)行展示，一些實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)條件現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)往往難以滿足.通過信息技術(shù)的應(yīng)用，可以將實(shí)驗(yàn)過程以動(dòng)態(tài)的形式呈現(xiàn)給學(xué)生，使學(xué)生更加深入地了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容.為此，教師可以引導(dǎo)學(xué)生探究物理實(shí)驗(yàn)的原理，并利用信息技術(shù)輔助學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)認(rèn)知.教師也可以通過信息技術(shù)來分析實(shí)驗(yàn)的易錯(cuò)難點(diǎn)，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn).此外，教師需要注重信息軟件的應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)實(shí)踐.

3.1 探究實(shí)驗(yàn)原理，輔助學(xué)生認(rèn)知

在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)原理是學(xué)生認(rèn)識物理知識的基礎(chǔ).學(xué)生通過了解實(shí)驗(yàn)原理，可以更好地理解實(shí)驗(yàn)的目的和過程，并能夠在實(shí)驗(yàn)中正確地操作和觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.同時(shí)，學(xué)生對于物理知識的認(rèn)知已不再滿足于教材本身對實(shí)驗(yàn)原理的限制.因此對教師在發(fā)掘信息技術(shù)的應(yīng)用方面提出了更高的要求.為此，教師可以通過多媒體、互聯(lián)網(wǎng)等多種渠道向?qū)W生傳遞實(shí)驗(yàn)原理的信息，引導(dǎo)學(xué)生從多個(gè)角度了解物理規(guī)律和原理，學(xué)生則需要通過實(shí)驗(yàn)講解、實(shí)驗(yàn)演示、自主學(xué)習(xí)等多種方式來了解實(shí)驗(yàn)原理，并在實(shí)踐中不斷鞏固和提高.

例如

在“實(shí)驗(yàn)：導(dǎo)體電阻率的測量”的教學(xué)中，導(dǎo)體電阻率的測量是物理學(xué)中的一個(gè)重要實(shí)驗(yàn)，為了幫助學(xué)生更好地理解導(dǎo)體電阻率的測量實(shí)驗(yàn)原理，教師可以利用信息技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)展示.教師可以利用信息化資源中的虛擬實(shí)驗(yàn)平臺來展示導(dǎo)體電阻率的測量實(shí)驗(yàn)原理.比如，在虛擬實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)導(dǎo)體模型，通過對比不同長度L、不同電阻R、不同截面積S的導(dǎo)體導(dǎo)電情況.學(xué)生可以觀察不同因素下導(dǎo)體電阻率的變化規(guī)律，并探究導(dǎo)體電阻率與這些因素之間的關(guān)系.之后，引入影響電阻率的因素的思維導(dǎo)圖，幫助學(xué)生梳理本實(shí)驗(yàn)的電學(xué)知識點(diǎn).

3.2 分析易錯(cuò)難點(diǎn)，鼓勵(lì)學(xué)生模擬

在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，易錯(cuò)難點(diǎn)是學(xué)生比較容易出現(xiàn)的錯(cuò)誤點(diǎn)，也是學(xué)生難以理解和掌握的知識點(diǎn).因此，教師可以利用信息技術(shù)來幫助學(xué)生更好地理解易錯(cuò)難點(diǎn)，從而提高學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果.在物理實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生需要具備一定的實(shí)驗(yàn)操作能力和實(shí)驗(yàn)安全意識.而通過信息技術(shù)支持，學(xué)生可以在自己的電子設(shè)備上模擬實(shí)驗(yàn)，自主控制實(shí)驗(yàn)條件，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析，從而提高學(xué)生的實(shí)踐能力和科學(xué)素養(yǎng).

例如

在進(jìn)行“實(shí)驗(yàn)：電池電動(dòng)勢和內(nèi)阻的測量”的教學(xué)中，需要引導(dǎo)學(xué)生利用電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器等實(shí)驗(yàn)器材測量多組U和I的值，繪制U-I圖象.考慮到錯(cuò)誤的使用方式會對實(shí)驗(yàn)設(shè)備造成損壞，因而教師可以采用信息化的方式來進(jìn)行易錯(cuò)難點(diǎn)的強(qiáng)調(diào).為此，教師可以利用虛擬軟件來引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行信息化實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過程中，教師需要先引導(dǎo)學(xué)生提出猜想，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，通過多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來繪制U-I圖象，實(shí)現(xiàn)對猜想的驗(yàn)證.此外，教師可以通過視頻演示的方式引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識電路的錯(cuò)誤連接而造成的危險(xiǎn)與器材的損壞，比如，電池正負(fù)極連接錯(cuò)誤造成的電路問題，電壓、電流超出量程對電壓表、電流表的損壞等.

3.3 注重信息軟件，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)實(shí)踐

信息軟件可以為實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供數(shù)字化的模擬平臺.在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，一些復(fù)雜的物理現(xiàn)象難以用現(xiàn)實(shí)場景展現(xiàn)出來.而信息軟件可以對這些物理現(xiàn)象進(jìn)行數(shù)字化的模擬，幫助學(xué)生更加直觀地理解物理現(xiàn)象.同時(shí)，實(shí)驗(yàn)實(shí)踐也可以為信息軟件的應(yīng)用提供實(shí)踐基礎(chǔ).在學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)實(shí)踐的過程中，學(xué)生需要掌握各種儀器的使用技巧、數(shù)據(jù)處理技能等.這些技能也是信息軟件應(yīng)用的基礎(chǔ).通過實(shí)驗(yàn)實(shí)踐，學(xué)生可以更好地掌握信息處理技能，為后續(xù)的信息軟件應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).

例如

在“實(shí)驗(yàn)：用單擺測量重力加速度”的教學(xué)中，教師可以利用信息技術(shù)來開展實(shí)踐性的實(shí)驗(yàn)任務(wù).教師可以結(jié)合本課內(nèi)容進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)、力學(xué)相融合的綜合性實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識測量重力加速度的測量公式g=4π2LT2的基本原理.比如，教師可以先利用實(shí)驗(yàn)錄像為學(xué)生梳理實(shí)驗(yàn)的器材準(zhǔn)備（擺錘、細(xì)線、計(jì)時(shí)器等）、基本操作流程、所要觀察的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象等先導(dǎo)知識，為模擬實(shí)驗(yàn)做好準(zhǔn)備；之后，學(xué)生結(jié)合任務(wù)要求對物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行復(fù)刻，并從實(shí)驗(yàn)器材的準(zhǔn)備到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察進(jìn)行圖片影像記錄，再將拍攝的實(shí)驗(yàn)圖片影像資料進(jìn)行整理.此外，教師也可以根據(jù)學(xué)生的模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果對學(xué)生的掌握情況進(jìn)行了解.

4 結(jié)語

綜上所述，對信息技術(shù)支持下的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)路徑進(jìn)行分析與研究，是開展物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要途徑.為了提升實(shí)驗(yàn)效果，教師需要圍繞信息技術(shù)對物理實(shí)驗(yàn)形式進(jìn)行分析，進(jìn)而結(jié)合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容對信息技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化.

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