利用信息技術在初中物理實驗課中開展模擬實驗

【摘要】本文結合課例，論述在初中物理實驗課中運用信息技術開展模擬實驗的途徑，以期提高學生的學習積極性，開闊學生的視野，提高教學效率。

【關鍵詞】信息技術 初中物理 實驗教學 模擬實驗

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2019）06A-0130-02

物理學科是一門以實驗為基礎的自然學科，人教版初中物理教材中必須進行的學生活動及實驗共59個，其中學生實驗32個（探究實驗28個，測量實驗4個），演示實驗27個。演示實驗主要培養學生的觀察能力和激發學習興趣，學生實驗主要培養學生動手實踐能力以及教會學生探究的方法，讓他們體會科學嚴謹的探究過程。實驗教學貫穿整個物理教學過程，其地位非常重要。我校地處城鄉結合部，特殊的地理位置使得高達90%的學生為進城務工人員子弟，學生基礎較差，素養參差不齊，動手能力和解決問題的能力尤為不足。基于這些不可規避的實際問題，筆者在教學中不斷思索和改進教學方法，發現物理實驗教學與信息技術的深度融合是一個很好的途徑。信息技術的合理使用對激發學生學習物理興趣、提高課堂效率、掌握學生學習情況等有重要意義，使得現代教育技術快速地走進校園，融入課堂，成為一道靚麗的教學風景線。

一、課例觀摩，感受應用

筆者曾觀看了《測量小燈泡的電功率》一節教學課的視頻，視頻中授課教師打開軟件，利用虛擬技術完成演示實驗。在軟件中依次找出滑動變阻器、電流表、電壓表、電燈泡、開關、導線等實驗器材，按照電路圖依次連接虛擬器材。閉合開關后，調節滑動變阻器，小燈泡發出了虛擬的亮光，電流表、電壓表呈現出了不同的數據。教師分別把實驗數據記錄在表格中，快速地畫出了函數圖象，歸納得出電燈泡在不同電壓下的實際功率。實驗課中，學生操作的難點是減少實驗誤差、分析實驗數據以及評估實驗探究過程。本教學實例恰恰解決了常規實驗中的許多問題，教師通過虛擬實驗，把實驗過程、實驗數據、實驗結果及結論快捷、準確地呈現出來，打破常規的實驗課教學，讓學生耳目一新，不僅激發了學生的學習興趣，而且提升了學生的觀察能力。

課例中，授課教師把實驗探究與信息技術相結合，運用了虛擬技術、利用計算機繪制表格及作函數圖象等，尤其是虛擬技術的使用，在課例中體現了它獨有的功能和效果。筆者發現信息技術在物理實驗探究中的作用和效果是常規實驗探究方法難以達到的。于是，筆者在實驗教學中不斷改進教學方法，嘗試、借鑒虛擬技術等信息技術，使物理實驗探究方法形式多樣，教學事半功倍，達到了預期的效果。

二、結合實際，借鑒運用

我校學生基礎較差，動手能力不強，分析處理問題的能力較弱，學生往往在規定的時間內不能完成實驗的探究，或者對實驗數據的處理不夠全面，評估實驗不夠細致。結合學生的實際，筆者在物理實驗課中不斷嘗試，改進實驗教學方法。對重要的實驗或者比較抽象的實驗采取虛擬實驗教學，讓學生更好地掌握物理規律和實驗結論。

例如，筆者在上《牛頓第一定律》探究課時使用了虛擬技術，不同的是，筆者在進行實驗教學時分成了兩個階段。首先，要求學生使用常規實驗器材動手探究。學生經過設計實驗方案、記錄表格、分析數據、評估實驗、得出結論等步驟，體驗實驗探究的過程，培養動手能力和體驗探究的科學性、嚴謹性。學生讓小車從斜面的同一高度下滑至水平上獲得相同的初速度，讓小車在紙板、木板、玻璃板的表面滑行。學生觀察小車在紙板、木板、玻璃板表面滑行的距離不同，分析小車受到的摩擦力不同，然后通過推理得出牛頓第一定律。學生結合小車的滑行距離，分析當小車受到的摩擦力越小時滑行得越遠，這對學生而言是可以理解的，然而，通過推理得出，當物體不受力時，一切物體將保持靜止狀態或勻速直線運動狀態，對學生來說是難以理解的，尤其是學生在評估實驗時，提出了不同的問題，如物體不受力是什么狀況？物體將保持勻速直線運動是怎樣的情景？有沒有科學家完成此項實驗？為什么我們組與其他組實驗數據之間存在這么大的差距？如何用函數圖象把牛頓第一定律描述出來等。基于此，筆者利用信息技術，虛擬《牛頓第一定律》的實驗，讓學生把視線轉移到觀察實驗上，在虛擬演示過程中，讓小車在不同的表面的同一高度多次滑下，觀察滑行的距離，記錄相應的數據，軟件自動畫出函數圖象。在整個虛擬演示的過程中，學生觀察到了物體不受力的情況及保持勻速直線運動的情景，體會到了控制變量法在物理實驗中的重要性，明確了實驗數據存在差異的原因。通過觀察運動的距離及分析函數圖象，很自然地引出推理法，歸納得出牛頓第一定律的內容。通過信息技術這一手段，把原本抽象的問題轉換為更加直觀形象的問題，幫助學生更好地理解牛頓第一定律。

信息技術的合理使用，不僅提升了教師教學的效率，而且開闊了學生的眼界，豐富了他們的知識，也進一步提升了他們的學習興趣。

教師在物理教學中除了把物理知識傳授給學生，更應注重提升學生的學習能力和溝通協作能力，發展學生運用知識解決實際問題的能力。而信息技術的有效使用，給學生提供大量的素材的同時縮短了實驗探究的時間，對培養學生的各項能力提供了便捷、高效的途徑，起到了事倍功半的效果。

又例如，筆者在組織《壓強與流速的關系》教學中，通過演示實驗，師生很快就得出了實驗結論：在氣體和液體中，流速越大的位置，壓強越小。學生對物理知識已有了表象的認識，緊接著在應用過程中，筆者設計了“探究飛機的升力”這一環節。首先提出“飛機是如何飛上天空的”這一問題，學生進行大膽的猜想，然而學生是沒辦法通過實驗驗證猜想的。于是，學生通過網絡查找有關飛機獲得升力原理，通過視頻、動畫模擬，深入地了解飛機獲得升力的原因。在這一探究環節，學生運用信息技術，經過提出問題、合理猜想、查閱資料、科學驗證等過程，分工合作，相互協調，分享交互，整理提煉等，學生的求知欲和表現欲非常強烈，更提升了對物理學嚴謹的學科品質的認識，發展了思維品質。

三、持之以恒，效果顯著

信息技術在物理實驗探究課上的應用，很大程度上激發了學生的學習興趣，之前很多不愿參與實驗的學生，逐漸開始喜歡物理探究了，慢慢地也愛上了物理這門學科。原本不愿意學習的邊緣學生變得大方自信了，也主動參與到物理實驗的探究，尤其是喜歡利用信息技術進行物理實驗，使用網絡資源進行更加科學、細致的物理探究。正是學生的積極參與，使得實驗教學組織起來更加有序，教學效果也取得了較大的進步。學生的動手實踐能力、分析解決問題的能力、與人溝通的能力等綜合素養都得到了不同程度的提高。

隨著科學技術的不斷發展，信息技術被越來越廣泛地運用于教育教學，對各科教學內容、教學形式、教學方法都產生著重要的影響。在初中物理實驗教學中，恰當地運用信息技術會達到事半功倍的效果。

注：本文系廣西教育科學“十三五”規劃課題“信息技術環境下初中開展混合式教學的實踐研究”（立項編號：2017B002）的研究成果。

作者簡介：趙冬冬（1979— ），男，漢族，廣西興安人，廣西基礎教育改革試點項目學校先進個人、南寧市教學骨干，曾獲南寧市信息技術與學科深度融合優質課比賽二等獎、南寧市物理優質課比賽三等獎，執教的《壓強》一課被評為2015-2016年度“一師一優課、一課一名師”活動自治區級“優課”。從教16年，用一顆愛心詮釋對教育的執著和對學生的關愛。研究方向：中學物理教學研究。

（責編 劉小瑗）