信息技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

王輝

【摘 要】 通過多媒體CAI進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)，不僅加強(qiáng)了學(xué)生的感性認(rèn)識而且提高了實(shí)驗(yàn)的精度。借助于通用軟件如EXCEL和數(shù)字信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室對物理數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和研究，還有助于培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)推理和歸納總結(jié)能力。

【關(guān)鍵詞】 實(shí)驗(yàn)教學(xué)；數(shù)字化；信息技術(shù)；整合

【中圖分類號】G63.32 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）18-0-01

信息技術(shù)與物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)整合，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)手段多樣化和現(xiàn)代化。能夠創(chuàng)建有利于引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的課程實(shí)施環(huán)境，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)，合作交流以及分析和解決問題的能力。

一、有利于學(xué)生獲得直觀體驗(yàn)

傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)以學(xué)生掌握和鞏固知識為目的，對實(shí)驗(yàn)在知識、能力、方法、情感態(tài)度與價值觀等綜合科學(xué)素質(zhì)教育中的重要作用認(rèn)識不足。實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本上是以教師為中心演示實(shí)驗(yàn)，教師操作，學(xué)生觀察，教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)物理規(guī)律。由于課堂的時間和空間的限制，以及實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)設(shè)備的性能制約，多數(shù)演示實(shí)驗(yàn)的操作過程以及物理現(xiàn)象可見度較低，無法讓全體學(xué)生同時獲得有限的刺激，那一形成直觀的感性認(rèn)識。

新課程理念重視學(xué)生對物理實(shí)驗(yàn)的理解。演示實(shí)驗(yàn)，不僅要求學(xué)生關(guān)注所觀察的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，同時要求引導(dǎo)學(xué)生理解該物理現(xiàn)象是用來說明什么問題和怎樣說明問題的、了解實(shí)驗(yàn)裝置的工作原理。學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒗斫鈱?shí)驗(yàn)原理，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，獨(dú)立操作，重視學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的提高，使學(xué)生能正確使用高中物理實(shí)驗(yàn)中的儀器工具，獲得準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)信息，避免刻板的技能訓(xùn)練，以適應(yīng)對技能要求的不斷變化。實(shí)驗(yàn)室了解、研究自然規(guī)律的重要方法，是信息獲取、信息演繹、歸納的過程。演示實(shí)驗(yàn)鼓勵學(xué)生參與其中，獲得直接觀察經(jīng)驗(yàn)，體驗(yàn)物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程；學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)采用探究式教學(xué)，根據(jù)探究活動的需要，增加學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室的活動，練習(xí)使用各種實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、嘗試實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并歸納、總結(jié)實(shí)驗(yàn)規(guī)律。

二、有利于學(xué)生探究物理本質(zhì)

1、動畫模擬與真實(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)合。在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，可利用實(shí)驗(yàn)?zāi)M動畫，展示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象發(fā)生的全過程，鯉魚交互功能控制過程的進(jìn)行，強(qiáng)化觀察主體，引導(dǎo)對物理現(xiàn)象的分析，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)效果；可應(yīng)用信息技術(shù)疊加分析性信息，搭建形象思維與抽象思維的“橋梁”，使學(xué)習(xí)者更深刻的理解客觀物理規(guī)律及其應(yīng)用。在“平拋運(yùn)動”的教學(xué)中，利用實(shí)驗(yàn)演示平拋運(yùn)動的物體和做自由落體運(yùn)動同時開始運(yùn)動、同時落地。得出結(jié)論，現(xiàn)象不明顯，結(jié)論的得出略顯牽強(qiáng)。利用Flash動畫模擬、重視運(yùn)動過程，過兩個小球連一個直線，使直線隨小球一起下落，放慢動畫速度，發(fā)現(xiàn)直線始終保持水平，學(xué)生自然、合理地接受了實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

2、利用動畫技術(shù)模擬無法用傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)演示的物理現(xiàn)象、物理過程，創(chuàng)設(shè)生動形象的物理情景。在“波的形成和傳播”的教學(xué)中，僅利用繩波的演示，學(xué)生很難發(fā)現(xiàn)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動與波的傳播關(guān)系。而Flash動畫演示，繩子被形象的分解為一個質(zhì)點(diǎn)，動畫模擬波的形成和傳播、質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動，清楚、直觀的演示質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動與波的傳播的關(guān)系，在教學(xué)中起到事半功倍的作用。

3、模擬實(shí)驗(yàn)規(guī)則不允許操作或進(jìn)行的技能訓(xùn)練。模擬物理實(shí)驗(yàn)不受實(shí)驗(yàn)一般規(guī)則的限制，學(xué)生可自由地進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)的“操作”。在虛擬物理實(shí)驗(yàn)室中利用相關(guān)課件，可讓學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中去獨(dú)立“操作”。例如觀察課表所模擬的電流表或電壓表的接線柱接反、測量值超過了量程、電源短路等錯誤操作情況下發(fā)生的現(xiàn)象，既保護(hù)了儀器又規(guī)范了學(xué)生的操作習(xí)慣。虛擬實(shí)驗(yàn)室為學(xué)生提供了全方的、開放性的操作環(huán)境，如學(xué)生在虛擬環(huán)境場景中拆解游標(biāo)卡尺，練習(xí)測量（如測量圓柱的直徑、圓桶的深度和內(nèi)徑等），根據(jù)得到的反饋信息（測量方法和讀數(shù)）進(jìn)行針對性訓(xùn)練，完成了對游標(biāo)卡尺的結(jié)構(gòu)、測量方法及讀數(shù)的意義建構(gòu)。

三、有利于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析

信息技術(shù)能使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理高速化和智能化，一些通過軟件（如Excel）的數(shù)據(jù)處理界面非常接近實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析方式，數(shù)據(jù)以圖表的形式顯示，有利于分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。如測定電源電動勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)，用記錄表中的數(shù)據(jù)創(chuàng)建Excel數(shù)據(jù)表，生成點(diǎn)線圖，有助于學(xué)生發(fā)現(xiàn)相關(guān)物理量之間的關(guān)系。

DIS可以代替打點(diǎn)計(jì)時器、彈簧秤、溫度計(jì)、壓強(qiáng)計(jì)等儀表，可以測量傳統(tǒng)儀器無法測量的物理量，如測量瞬時速度（光電門）、磁感應(yīng)強(qiáng)度（霍爾傳感器）、微電流（微電流傳感器）等。替代不是簡單的功能重復(fù)，而是測量范圍的擴(kuò)展，是測量精度、速度的提高，是對電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)中暫態(tài)現(xiàn)象的觀察與記錄。

信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)整合，發(fā)揮傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與信息技術(shù)各自的優(yōu)勢，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)并應(yīng)用信息技術(shù)解決實(shí)際問題，能夠突出學(xué)生主體地位，有限培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和綜合素質(zhì)。