龐成瓊

【摘? ? 要】現(xiàn)代信息技術(shù)為初中物理實驗教學的優(yōu)化，特別是實驗教學的可視化創(chuàng)造了有利條件。因此，本文主要對信息技術(shù)支持下的初中物理實驗可視化教學進行探討，提出了一些可行建議，希望可以起到有效改善初中物理課堂教學效果，提高學生物理實驗?zāi)芰?，進而實現(xiàn)培養(yǎng)物理學科核心素養(yǎng)的目標。

【關(guān)鍵詞】信息技術(shù)? 初中物理實驗? 可視化教學? 策略

中圖分類號：G4? ? ? 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2021.15.001

物理是一門實驗科學，通過物理實驗可以幫助學生實現(xiàn)對理論知識的形象認知，促進學生由感性認識向理性認識轉(zhuǎn)化，提高學生的學習興趣，突破學習難點，發(fā)展學生的思維，培養(yǎng)探索精神，使其掌握實驗技巧和實驗方法，所以物理課堂離不開實驗教學，沒有實驗教學的物理課堂毫無意義。過去很多初中因為客觀條件的限制，比如缺乏實驗場地、實驗器材、對實驗教學不夠重視、實驗難度高等使實驗教學效果并不理想。進入信息時代，現(xiàn)代信息技術(shù)為物理實驗教學的優(yōu)化提供了助力。目前，隨著經(jīng)濟條件的改善，不少初中已經(jīng)擁有了相對完善的校園網(wǎng)絡(luò)，開設(shè)了網(wǎng)絡(luò)教室，完善了基礎(chǔ)設(shè)施，實現(xiàn)物理實驗教學的可視化完全不是問題。

一、初中物理實驗可視化教學的含義

物理實驗就是人們利用一些儀器、設(shè)備創(chuàng)造、復(fù)現(xiàn)各種物理現(xiàn)象，再對其進行觀測和研究的過程。而信息技術(shù)支持下的物理實驗可視化就是通過先進技術(shù)的支持，以動畫、視頻、圖片、音頻等形式演示物理實驗的操作過程及變化過程，創(chuàng)造一種虛擬的真實，幫助學生更好地觀察和理解物理實驗，消化其中所包含的物理知識。

二、基于信息技術(shù)的初中物理實驗可視化教學的意義

（一）符合學生的認知特點，符合物理教學的要求

初中是多數(shù)學生首次接觸物理學習的時期，很多學生畏懼物理學科的抽象性和復(fù)雜性，事實上物理學科知識的確如此，學生普遍會遇到學習困難。大多數(shù)學生的思維以形象直觀為主，要想轉(zhuǎn)變?yōu)槌橄筮壿嬎季S還需要一段時間的訓練。信息技術(shù)在課堂教學中的融入就可以為學生提供一些緩沖時間，適應(yīng)學生的認知特點。新課改后，初中物理課程標準也強調(diào)學生邏輯思維的培養(yǎng)，這就要求教師必須要做好教學方法與內(nèi)容的可視化處理，才能夠推動學生思維能力不斷發(fā)展。

（二）整合物理知識內(nèi)容，培養(yǎng)學生的邏輯思維

鑒于初中生思維形象直觀的特點，對于物理學科中所包含的復(fù)雜文字信息很難理解和記憶，教師只有通過把文字信息轉(zhuǎn)化成一定的形象信息，才能夠讓學生發(fā)現(xiàn)其中所隱藏的規(guī)律，即“文字—圖像—文字”的識別過程，不同于以往教師單純對給學生灌輸物理理論知識，而是通過這一過程讓學生把握背后的事物變化，使學生能夠?qū)⑺械奈锢碇R以某種抽象的方式整合起來，明確各個知識之間的關(guān)系，那么學生的邏輯思維就會得以形成，所構(gòu)建起來的物理知識體系也會更加完善。

（三）提高學生物理學習興趣，驅(qū)使學生主動學習

結(jié)合對過去初中物理課堂教學實踐的觀察，很多學生缺乏對物理學科主動積極的學習興趣，最主要的原因在于教師教學方式的單一和枯燥，單純的“理論灌輸式”教學讓學生感到乏味，只有文字、圖像、聲音結(jié)合起來的課堂教學，才能讓學生的思維更加活躍，興趣得以激發(fā)。從心理學角度來看，人體不同感官對外界信息的吸收率有區(qū)別，視覺要大于聽覺?；谛畔⒓夹g(shù)支持的可視化物理實驗教學，能夠?qū)崿F(xiàn)圖文并茂，有效改善傳統(tǒng)教學模式的不足，豐富和完善教材內(nèi)容，使學生能夠從多渠道獲取和整合學習信息，課堂教學效果要大大超過傳統(tǒng)課堂的教學效果。

（四）提高學生實驗素養(yǎng)，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力

實踐能力的培養(yǎng)一直是教育教學工作中的重點，實驗是物理最主要的實踐活動，只有參與實驗，才能夠讓學生把自己所獲取的理論知識應(yīng)用到實際問題的解決過程中，在實踐中檢驗自己理論學習的不足，真正吸收和消化物理理論，學生物理實驗素養(yǎng)的高低在某種程度上反映了學生的物理綜合學習水平。物理實驗的可視化教學是對學生思維能力到實踐能力轉(zhuǎn)化的有效訓練，是貫通學生邏輯思維與實踐技能的助力，同時也能夠刺激學生創(chuàng)新意識的產(chǎn)生，從而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

三、基于信息技術(shù)的初中物理實驗可視化教學策略

（一）生動形象，創(chuàng)設(shè)立體實驗情境

首先，初中物理教師應(yīng)當重點考慮激發(fā)學生的學習興趣，保證學生以一種積極主動的態(tài)度來參與物理實驗學習，這樣更利于教師接下來教學工作的開展，因此，教師就需要為學生創(chuàng)設(shè)一些立體的物理實驗情境，牢牢抓住學生的注意力。例如，在“運動的描述”這一知識點的教學中，教師就可以先為學生播放展示一些有關(guān)實驗的視頻，比如大自然中奔騰的河流、草原上飛奔的獵豹、都市中人流的來往、太空中天體的運動等，特別是這些與學生熟悉的日常生活息息相關(guān)的物理現(xiàn)象，更有利于喚醒學生的實際體驗和經(jīng)驗，幫助學生形成對實驗現(xiàn)象及問題更準確的感知，把學生的注意力快速地集中到所要研究的問題上，從而提高學生展開實驗操作的期望，為后續(xù)的實驗教學工作開展做好鋪墊。再如，在“聲音的產(chǎn)生與傳播”這一知識點的教學過程中，教師可以利用多媒體工具向?qū)W生展示各種聲音，如優(yōu)美的音樂、聒噪的蟬鳴、潺潺的流水聲等，展示各種聲音產(chǎn)生的實驗場景，使學生可以通過對這些情境的觀察與思考來激發(fā)他們進行實驗探究的興趣。

（二）動靜結(jié)合，呈現(xiàn)物理實驗過程

1.放大物理實驗現(xiàn)象。物理實驗現(xiàn)象實際上是非常豐富的，但是很多物理實驗現(xiàn)象發(fā)生的時間非常短，產(chǎn)生的微觀、抽象變化也不可能讓學生直接就觀察清楚，比如彈力、摩擦力，但是如果通過計算機來模擬演示力的作用，這一過程就變得更加直觀清晰，在力的作用產(chǎn)生的過程中所發(fā)生的各種形變可以進一步放大，便于學生觀察和分析，這是傳統(tǒng)物理實驗教學無法做到的?？梢暬虒W讓物理實驗過程放大，演示速度變慢，相當于通過慢鏡頭來記錄整個實驗過程，這樣學生在研究運動的快慢、力的作用的抽象物理理論時難度就會降低。

2.復(fù)現(xiàn)條件限制實驗。在目前的初中物理教學過程中，實驗教學條件雖然得到了很大的改善，但是仍有不少實驗需要精密、復(fù)雜、昂貴的儀器設(shè)備支持，才能使教師的教學工作順利展開，但是對于大多數(shù)初中來說，目前的教學條件還遠不足以保證實驗教學的完整性。初中物理教師通過應(yīng)用多媒體工具來進行實驗?zāi)M，把一些經(jīng)典的物理實驗展現(xiàn)出來，把教材上列舉的只有簡單文字描述的經(jīng)典實驗現(xiàn)象轉(zhuǎn)變?yōu)榱Ⅲw的、可觀察的實驗過程，甚至可以向?qū)W生列舉更多在后面的學習階段才會接觸的經(jīng)典實驗案例，對于學生來講，將會收獲更多的學習價值。

3.模擬理想物理實驗。有些物理實驗由于受到大量客觀因素的影響，無法在理想的條件下開展，使得其實驗主要現(xiàn)象不明顯，記錄不方便，學生觀察起來也不方便，這是影響物理實驗教學的主要問題之一。如牛頓第一定律、研究真空中是否可以傳聲、探究移動的物體不需要力的維持等，針對這些實驗的教學來應(yīng)用信息技術(shù)進行模擬，要保證實驗過程完全處于理想條件之下所產(chǎn)生的“真實”實驗現(xiàn)象可視化，加深學生對實驗現(xiàn)象的認識和理解。這里所講的真實是物理意義上的真實，因為物理理論的形成必須要建立在理想條件和理想模型之下，但是大自然中一般不會存在這樣的理想條件和模型。反過來講，物理理論所呈現(xiàn)的物理情景是真實的嗎？結(jié)果是肯定的。物理真實同自然真實有區(qū)別，物理真實源于自然真實，但是要高于自然真實，而通過信息技術(shù)所展現(xiàn)的物理情景是物理真實，是對自然真實的本質(zhì)體現(xiàn)。

4.模擬微觀實驗現(xiàn)象。對于一些微觀物理實驗現(xiàn)象，比如分子熱運動，其宏觀表現(xiàn)可以通過實驗讓學生觀察，如噴香水，學生就能夠聞到香味，但是分子的體積很小，學生雖然能夠聞到香水味，卻看不到帶香味的分子的運動，運動本質(zhì)特征是無法直接用肉眼觀察到的，這時候物理教師通過應(yīng)用電腦將分子的運動過程為學生生動形象地模擬出來，構(gòu)建物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)模型，使分子的運動、分子運動的快慢及影響條件置于學生可視的情景當中，那么學生就能夠?qū)ζ湓碛型笍氐睦斫狻?/p>

5.模擬宏觀實驗現(xiàn)象。對于核能、太陽能這些抽象的內(nèi)容學生更是難以理解，但是核能、太陽能又和日常生活息息相關(guān)，對其變化和反應(yīng)過程，學生又無法通過實驗建立完整認知，如果通過多媒體工具來模擬演示核能中的裂變和鏈式反應(yīng)，演示聚變的原理，學生就可以對核、太陽的概念、特征、優(yōu)點、功能及可能會給我們的生活帶來的問題有更加全面的把握，教師甚至還可以給學生展示宇宙大爆炸模型。

6.保證學生實驗參與。由于實驗條件有限，在大多數(shù)情況下，教師都會把學生劃分成若干小組進行實驗探究，不可能保證每一個學生能夠配置相應(yīng)的實驗器材，一般是一部分學生操作，另一部分學生觀察，或者是學生輪流進行實驗操作，這就導(dǎo)致很多實驗操作的過程和實驗現(xiàn)象無法讓學生形成直接的認識，學生只能夠死記硬背實驗操作過程和結(jié)果，這對于學生理論知識的理解以及實驗技能的強化是無益的。有了信息技術(shù)的支持，雖然不能夠完全替代線下物理實驗教學，但是可以有效彌補一些不足，輔助課堂教學順利開展，每個學生都能夠完整地觀察實驗過程，認識物理現(xiàn)象。但是需要注意的是，在課堂教學過程中，教師應(yīng)當盡可能在現(xiàn)有條件的支持下，為學生提供獨立實驗的機會，應(yīng)用多媒體技術(shù)給學生創(chuàng)設(shè)相應(yīng)的教學情境，規(guī)范學生的實驗操作過程，巡視檢查學生在實驗操作過程中常犯的錯誤，及時糾正。物理教師甚至可以考慮在一些特殊情況下，鼓勵學生應(yīng)用虛擬實驗器材來進行實驗操作，獲得實驗結(jié)果，最主要的是培養(yǎng)和提高學生的實驗?zāi)芰Α?/p>

（三）數(shù)據(jù)處理，獲得準確實驗結(jié)果

信息技術(shù)同時還具備快速準確的數(shù)據(jù)收集、分析和處理能力，這一過程也能夠可視化，保證學生所獲得的實驗結(jié)果更加準確。物理教師可以向?qū)W生推薦一些合適的軟件，指導(dǎo)學生做好實驗過程的數(shù)據(jù)收集和分析，以此來把握實驗過程中各條件、步驟等變量對實驗結(jié)果的影響，使整個過程清楚、簡潔、明白。

四、結(jié)束語

信息技術(shù)對于優(yōu)化當前初中物理實驗可視化教學意義重大，是推動物理課堂教學走向現(xiàn)代化的必然，有效改善了傳統(tǒng)實驗教學的不足，注重對學生思維能力、實驗?zāi)芰σ约翱茖W品質(zhì)的培養(yǎng)。但初中物理教師需要始終清楚，信息技術(shù)縱然優(yōu)勢眾多，但始終只是作為線下課堂實驗教學的補充與拓展，學生能夠親身參與實驗過程更好，所以教師應(yīng)該把握適度，在今后的教學工作中繼續(xù)加強研究與實踐，發(fā)揮信息技術(shù)優(yōu)勢之余，也要對線下實驗教學工作不斷改進和完善，構(gòu)建起更加高效的課堂教學模式。

參考文獻

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