國秀龍 張麗杰

摘 要

信息技術(shù)已經(jīng)廣泛的滲入到我們的生活、學(xué)習(xí)和工作中。在教育領(lǐng)域，現(xiàn)代信息技術(shù)主要是用來輔助教師教學(xué)。本文將對(duì)物理學(xué)科教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)教學(xué)與現(xiàn)代信息技術(shù)的整合進(jìn)行探討。主要探討實(shí)驗(yàn)教學(xué)中演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)利用視頻、傳感技術(shù)、多媒體、模擬軟件等信息技術(shù)如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以及其優(yōu)勢(shì)與局限性。

關(guān)鍵詞

現(xiàn)代信息技術(shù);實(shí)驗(yàn)教學(xué);高中物理

中圖分類號(hào)： G633.7;G434 ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.16.071

0 引言

2020年初，疫情使得無法進(jìn)行面對(duì)面教學(xué)，但是隨著時(shí)代的發(fā)展、科技的進(jìn)步，信息技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于教育領(lǐng)域中，用來輔助教師教學(xué)。21世紀(jì)是科技飛速發(fā)展的時(shí)代，面對(duì)這樣的社會(huì)，就需要我們培養(yǎng)適應(yīng)信息時(shí)代的人才，物理教學(xué)在其中擔(dān)負(fù)著重大的責(zé)任。所以物理教學(xué)也要緊跟時(shí)代的步伐，將現(xiàn)代信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合[1]。

1 高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

首先，我國是人口大國，生源多教師少。許多學(xué)校都存在著師資力量不足的困境，教師少就意味著一名教師需教授四到五個(gè)班級(jí)甚至更多，因此每個(gè)班級(jí)的物理課的課時(shí)就少了，教師也只能省略了一部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)的時(shí)間來進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的講授。

其次，傳統(tǒng)教學(xué)形式和高考的影響，有些教師認(rèn)為實(shí)驗(yàn)教學(xué)可有可無，只要掌握了理論即可，學(xué)生也深受影響。但這樣做無法達(dá)到新課程標(biāo)準(zhǔn)中核心素養(yǎng)的要求。

雖然我國物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀還存在問題，但越來越多的物理教師認(rèn)識(shí)到物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)在物理教學(xué)中的作用和地位，并努力將實(shí)驗(yàn)教學(xué)融入課堂以求得到更好的教學(xué)效果。隨著教育手段的日益現(xiàn)代化，發(fā)達(dá)國家的中小學(xué)現(xiàn)代化教學(xué)手段已非常普遍。為了適應(yīng)現(xiàn)代信息技術(shù)與物理新課程改革的發(fā)展和需要，現(xiàn)代信息技術(shù)與高中物理教育的實(shí)驗(yàn)教學(xué)整合是必要的。

2 高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中現(xiàn)代信息技術(shù)的具體應(yīng)用

下面將從演示實(shí)驗(yàn)與學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)兩種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式對(duì)現(xiàn)代信息技術(shù)在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用進(jìn)行探討。

2.1 演示實(shí)驗(yàn)中現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用

演示實(shí)驗(yàn)是教師在課堂上運(yùn)用最多的實(shí)驗(yàn)類型，除了要重視演示實(shí)驗(yàn)效果，還要重視教師的實(shí)驗(yàn)操作能力。教師在課堂上進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)最基本的要求有：實(shí)驗(yàn)?zāi)康拿鞔_，重點(diǎn)突出;演示現(xiàn)象明顯，操作簡單;教師實(shí)驗(yàn)時(shí)要配合講解，引導(dǎo)學(xué)生思考;遵守操作要求，起到良好的示范作用;提前進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，確保課堂演示成功;儀器的擺放位置要選好，要考慮學(xué)生是否都能觀看到。

演示實(shí)驗(yàn)要想達(dá)到理想中的教學(xué)效果，以上幾個(gè)要求必須達(dá)到。高中物理教學(xué)中有很多實(shí)驗(yàn)因傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)手段、課堂時(shí)間限制、儀器不易搬動(dòng)等原因，不易在課堂上為學(xué)生演示。如果將現(xiàn)代信息技術(shù)運(yùn)用到課堂教學(xué)時(shí)，這類問題就可以解決。信息技術(shù)將實(shí)驗(yàn)視頻引入課堂教學(xué)中，使物理實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)過程都可以在多媒體上動(dòng)態(tài)的展示出來，并在觀看視頻的同時(shí)自我體會(huì)，加深對(duì)物理知識(shí)的理解和實(shí)驗(yàn)步驟的記憶[2]。

在講到液體擴(kuò)散現(xiàn)象時(shí)，無色的清水與藍(lán)色的硫酸銅溶液混合過程時(shí)間過于長，一般需要三十天左右。教師講到這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以采用對(duì)圖片進(jìn)行講解，這種方式本身沒有任何問題，但僅僅幾張圖片無法給學(xué)生以視覺上的沖擊，滿足不了學(xué)生的好奇心與探索欲。如果我們對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行錄像后再倍速播放，這樣學(xué)生就能觀看到動(dòng)態(tài)的液體擴(kuò)散現(xiàn)象。現(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)用于擴(kuò)散現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)中，現(xiàn)象明顯，學(xué)生可以清楚地看到兩種液體界面處的擴(kuò)散現(xiàn)象;操作簡單，在課堂上采取視頻播放;因視頻是提前錄制，所以確保了課堂上演示實(shí)驗(yàn)的成功。

2.2 學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)中現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用

學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中占據(jù)著重要地位。學(xué)生做實(shí)驗(yàn)之前，教師都會(huì)先對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)步驟和注意事項(xiàng)先進(jìn)行講解。教師利用PPT課件進(jìn)行講解，省去板書畫圖的時(shí)間，留更多的時(shí)間給學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)處理和討論分析。擴(kuò)大了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課容量。

學(xué)生也可利用模擬軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，雖然視覺上的效果不如傳感器的好，但模擬軟件也有它的優(yōu)勢(shì)。例如有關(guān)電路的實(shí)驗(yàn)，用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，只有在電路完全連接正確時(shí)才可接通電源，一是為了學(xué)生的安全，二是避免儀器的損耗。但模擬軟件不存在這一問題，電路連接出錯(cuò)不會(huì)造成任何損失，學(xué)生可以嘗試教師強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意的地方如果操作失誤會(huì)出現(xiàn)什么結(jié)果。親眼看到總是比只聽老師講授的更容易接受，記憶也更加深刻。適時(shí)的錯(cuò)誤更容易讓人印象深刻，這也不失為一種有效的教學(xué)手段。

3 高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

3.1 微觀世界可視化

高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有部分實(shí)驗(yàn)是涉及微觀物理現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)，這類實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)手段學(xué)生很難觀察到，教師在課堂上也不易操作。只聽教師的講述，學(xué)生無法得到感性認(rèn)識(shí)，對(duì)知識(shí)的理解上存在障礙。我們可以利用現(xiàn)代信息技術(shù)制作動(dòng)畫來模擬微觀世界中的物理現(xiàn)象，讓學(xué)生通過生動(dòng)形象的動(dòng)畫理解微觀世界中的物理知識(shí)。例如高中選修熱學(xué)部分的布朗運(yùn)動(dòng)，觀察花粉顆粒被無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的水分子碰撞后做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象叫作布朗運(yùn)動(dòng)。加深學(xué)生對(duì)布朗運(yùn)動(dòng)的理解，布朗運(yùn)動(dòng)不是微小顆粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，而是液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)[3]。

3.2 可抓捕轉(zhuǎn)瞬即逝的實(shí)驗(yàn)過程和現(xiàn)象

物理實(shí)驗(yàn)中有的實(shí)驗(yàn)過程瞬間結(jié)束或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象轉(zhuǎn)瞬即逝，。學(xué)生根本來不及看到瞬間結(jié)束的實(shí)驗(yàn)過程和轉(zhuǎn)瞬即逝的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。例如，為什么將同一個(gè)氣球放在釘板上不爆炸，放在一個(gè)與釘板釘子相同的釘子上會(huì)爆炸？最簡單的辦法，我們可以利用手機(jī)中的慢鏡頭錄像，或利用視頻播放器中的倍速播放，將瞬間發(fā)生的實(shí)驗(yàn)過程和現(xiàn)象，通過鏡頭放慢，給學(xué)生以強(qiáng)烈的視覺感受，通過這個(gè)小實(shí)驗(yàn)明白街頭藝人在表演胸口碎大石的時(shí)候躺在釘板上卻平安無事，壓力一定也就是大石質(zhì)量一定，受力面積越大換句話說石頭與身體接觸面積越大，壓力的作用效果也就是壓強(qiáng)越小，表演者就更安全。

3.3 呈現(xiàn)事物內(nèi)部復(fù)雜結(jié)構(gòu)

高中教材中的一些物理知識(shí)點(diǎn)只能依靠教師和書中圖片進(jìn)行講解。例如，汽油機(jī)工作時(shí)的四個(gè)沖程做功這一知識(shí)點(diǎn)是學(xué)生學(xué)習(xí)困難的一處，如果將其工作時(shí)的四個(gè)沖程制作成動(dòng)畫，講課進(jìn)行播放的同時(shí)教師講解每個(gè)相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，還可暫停或重復(fù)播放，加深學(xué)生對(duì)該知識(shí)點(diǎn)的理解和記憶，從而提高學(xué)習(xí)效率。閃電的形成也可采取這類做法，將閃電的形成過程制作成動(dòng)畫，生動(dòng)形象的動(dòng)畫講述比死板無趣的文字描述更吸引學(xué)生，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，課堂的教學(xué)效果更好。

3.4 演示危害性極大的實(shí)驗(yàn)

電學(xué)部分生活中的用電這一章節(jié)，其中提到了許多生活中不正確的用電方式，這些實(shí)驗(yàn)因其危害性極大而不易演示，教師可使用計(jì)算機(jī)對(duì)真實(shí)的物理現(xiàn)象和過程進(jìn)行虛擬演示再現(xiàn)。教師可將錯(cuò)誤用電會(huì)產(chǎn)生什么后果再現(xiàn)，讓學(xué)生明白安全用電的重要性，防患于未然的同時(shí)正確分析觸電原因。

3.5 再現(xiàn)經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)

教材中涉及的歷史上的無法再現(xiàn)的著名物理實(shí)驗(yàn)，例如馬德堡半球?qū)嶒?yàn)，歷史上的馬德堡半球?qū)嶒?yàn)是讓馬匹拉動(dòng)球的兩側(cè)，然后兩邊同時(shí)增加馬匹，直到兩邊都增至八匹時(shí)，砰的馬德堡半球被拉開。干癟的文字講述吸引不了學(xué)生，但通過現(xiàn)代信息技術(shù)將其再現(xiàn)出來，真實(shí)、生動(dòng)，可以激發(fā)高中生的興趣，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)有關(guān)于大氣壓強(qiáng)的物理知識(shí)[4]。

3.6 將生活與教學(xué)相融合

還有受其他條件限制的無法將其搬進(jìn)課堂的實(shí)驗(yàn)，或其替代實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)效果不如真實(shí)的令人印象深刻，如飛機(jī)的機(jī)翼，利用流速大的地方壓強(qiáng)小產(chǎn)生的向上的升力。磁懸浮列車的工作原理，船閘的工作過程等。將其現(xiàn)實(shí)中涉及的物理知識(shí)制作成視頻，再在視頻中插入制作成動(dòng)畫的知識(shí)點(diǎn)講解，比只有教師結(jié)合書中圖片的講解容易讓學(xué)生接受、理解，又能培養(yǎng)學(xué)生對(duì)于物理學(xué)習(xí)的興趣。

4 結(jié)語

物理學(xué)是建立在物理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的，多少學(xué)生是因?yàn)閷?duì)物理實(shí)驗(yàn)的喜愛從而對(duì)物理產(chǎn)生學(xué)習(xí)的興趣。雖然利用現(xiàn)代信息技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)有諸多優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際教學(xué)中可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，提升教師的教學(xué)質(zhì)量，但不能用其完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。其只是輔助教學(xué)的一種手段，教師應(yīng)該掌握好一個(gè)“度”，恰當(dāng)?shù)厥褂每梢缘玫礁玫慕虒W(xué)效果，過多地使用會(huì)讓學(xué)生產(chǎn)生厭煩感，剝奪親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的樂趣，喪失對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣。物理學(xué)科需要通過實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和科學(xué)探究能力，實(shí)際操作是當(dāng)中重要的一環(huán)，必不可少。

參考文獻(xiàn)

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