信息技術在物理實驗教學中的有效應用

姬文銀

物理是一門以實驗為基礎的自然科學，實驗是物理教學的重要組成部分。在物理實驗教學中運用現代教育技術有利于打破時間、空間和課堂條件的限制，模擬課堂上不能做的實驗，作為輔助手段優化實驗教學，有利于揭示物理現象內部的發展變化，使得一些抽象的和不易看到的事物形象地顯示出來，能夠彌補學生感知的不足，減少其抽象思維的難度，激發學生的學習興趣，解決傳統教學手段所面臨的一些困難。

1 模擬課堂上不能做的實驗

物理是一門實驗科學，對事物的認識必須以實驗結果為依據，尊重事實。但有些內容無法用實驗演示，這時就可借助現代教育技術解決傳統課堂上“在黑板上做實驗”的尷尬。在原子物理部分，從最初對原子內部結構的認識→α粒子散射實驗→盧瑟福原子模型是學習原子物理的基礎，但在傳統教學中只能是舉出“西瓜模型”、看教材的實驗器材在黑板上做實驗、想象原子與原子核的比例……這對生活經驗不豐富的學生來說很難理解，利用多媒體計算機制作逼真的模擬課件，可以幫助學生擺脫這些認識障礙。新課程標準里明確建議用錄像片或計算機模擬，演示α粒子散射實驗，利用信息技術把微觀世界加以放大，展示在學生眼前，許多情景不言自明，復雜情景圖文并茂，有利于學生理解。理想氣體模型、布朗運動、鏈式反應等內容也可以用計算機來模擬。像這樣的模擬課件非常多，這些課件的應用給教學帶來極大的方便。

2 加強學生實驗操作的規范性

在教學中經常用到“仿真物理實驗室”軟件，此軟件不是單純地演示幾個現成的實驗，而是提供了一個實驗器具比較完備的綜合性實驗環境，可以創設出一個合適的物理模型，然后按照這個模型的要求設定實驗環境及有關參數，創建出所需的實驗。實驗電路的設計與連接是恒定電流這一章內容的綜合考察，要求掌握各種儀表的使用方法，滑動變阻器的連接、測量原理，并會進行實物連接，是這一章的難點，也是考試的難點。傳統教學中學生只能按照教師的設計意圖去做，自己的設計為什么不行，不能到實驗室驗證。使用“仿真物理實驗室”軟件，按學生的設計連接電路，可以真實模擬實驗，電表的讀數會隨電路結構的變化而變化，如果操作不規范，還會顯示出燈泡被燒壞、超出電表量程等，并且能夠比較滑動變阻器兩種接法對電路中電流、電壓的調節效果。在學生實驗時用圖像處理數據是一種常用的方法，使用此軟件可以直接獲得數據并能用電腦作圖，完全可以模仿物理實驗室的操作，既能節省實驗時間，又能很快得出所需要的圖像，總結出實驗所揭示的物理規律。在不能到實驗室操作的情況下使用此軟件可大大提高教學效率和學生的學習效率，加強學生實驗操作的規范性。

3 實驗與課件相結合模式

3.1 變動為靜

課堂演示實驗能夠激發起學生的興趣，但由于有些物理過程較復雜，看到的是“結果”，而“過程”和“本質”不容易看清楚。這時可以借助計算機模擬實驗過程，并且能變動為靜，取其中一個狀態進行分析。如在“交變電流的產生”這一節中，就可用教學用發電機與靈敏電流計連接顯示發電機產生的電流大小和方向做周期性變化，但在具體分析電流的變化規律時，要取幾個特殊位置和一個一般位置分析求解感應電動勢，這時可把演示的實驗用計算機模擬，并可變動為靜，幫助學生理解物理過程和具體情景。

3.2 變抽象為形象

利用多媒體課件可以清楚地展現在物理實驗中看不到的電場、磁場的分布，以及各種物理量的動態變化，幫助學生輕松地理解有關的物理規律，將抽象的概念和規律形象化、具體化。如在“楞次定律”這節課中，根據條形磁鐵N極（或S極）插入和拔出閉合線圈時產生感應電流方向不同，首先提出研究課題：“如何確定感應電流的方向？”讓學生自主地通過實驗探究并適時地對學生進行點撥。其后，在學生分析實驗現象并歸納結論的過程中，利用計算機動畫再現實驗過程，把實驗中本來看不見的磁感線的分布及其變化展示在計算機屏幕上，從而使學生可以很快得出正確結論，幫助學生克服學習中的難點，增強課堂教學效果。

3.3 變難為易

在實驗教學中的一個難點就是測量儀器的使用和讀數，實物太小，傳統教學中是采用放大實驗儀器演示，配合掛圖分析原理，可見度小，難以達到預期的目的；直接分發器材給學生又會分散學生的注意力，應用現代教育技術就可將這個難點突破。如在游標卡尺和螺旋測微器的使用實驗中，先利用多媒體課件展示實驗器材并介紹結構、原理并練習讀數，在了解了基本的使用方法和原理之后再把實物發給學生練習使用，并讓同桌之間互相測試，學生興趣高，調動學習積極性，收到事半功倍的效果。在此筆者認為，好的課件比實物投影效果更好，一是清晰，二是便于調節。