基于現代信息技術的高中物理實驗教學

國秀龍 張麗杰

摘 要

信息技術已經廣泛的滲入到我們的生活、學習和工作中。在教育領域，現代信息技術主要是用來輔助教師教學。本文將對物理學科教學中的實驗教學與現代信息技術的整合進行探討。主要探討實驗教學中演示實驗和學生分組實驗利用視頻、傳感技術、多媒體、模擬軟件等信息技術如何進行實驗以及其優勢與局限性。

關鍵詞

現代信息技術;實驗教學;高中物理

中圖分類號： G633.7;G434 ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.16.071

0 引言

2020年初，疫情使得無法進行面對面教學，但是隨著時代的發展、科技的進步，信息技術已經應用于教育領域中，用來輔助教師教學。21世紀是科技飛速發展的時代，面對這樣的社會，就需要我們培養適應信息時代的人才，物理教學在其中擔負著重大的責任。所以物理教學也要緊跟時代的步伐，將現代信息技術與實驗教學相結合[1]。

1 高中物理實驗教學現狀

首先，我國是人口大國，生源多教師少。許多學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班級甚至更多，因此每個班級的物理課的課時就少了，教師也只能省略了一部分實驗教學的時間來進行知識點的講授。

其次，傳統教學形式和高考的影響，有些教師認為實驗教學可有可無，只要掌握了理論即可，學生也深受影響。但這樣做無法達到新課程標準中核心素養的要求。

雖然我國物理實驗教學現狀還存在問題，但越來越多的物理教師認識到物理實驗教學在物理教學中的作用和地位，并努力將實驗教學融入課堂以求得到更好的教學效果。隨著教育手段的日益現代化，發達國家的中小學現代化教學手段已非常普遍。為了適應現代信息技術與物理新課程改革的發展和需要，現代信息技術與高中物理教育的實驗教學整合是必要的。

2 高中物理實驗教學中現代信息技術的具體應用

下面將從演示實驗與學生分組實驗兩種實驗教學模式對現代信息技術在高中物理實驗教學中應用進行探討。

2.1 演示實驗中現代信息技術的應用

演示實驗是教師在課堂上運用最多的實驗類型，除了要重視演示實驗效果，還要重視教師的實驗操作能力。教師在課堂上進行演示實驗最基本的要求有：實驗目的明確，重點突出;演示現象明顯，操作簡單;教師實驗時要配合講解，引導學生思考;遵守操作要求，起到良好的示范作用;提前進行多次實驗，確保課堂演示成功;儀器的擺放位置要選好，要考慮學生是否都能觀看到。

演示實驗要想達到理想中的教學效果，以上幾個要求必須達到。高中物理教學中有很多實驗因傳統的實驗手段、課堂時間限制、儀器不易搬動等原因，不易在課堂上為學生演示。如果將現代信息技術運用到課堂教學時，這類問題就可以解決。信息技術將實驗視頻引入課堂教學中，使物理實驗步驟和實驗過程都可以在多媒體上動態的展示出來，并在觀看視頻的同時自我體會，加深對物理知識的理解和實驗步驟的記憶[2]。

在講到液體擴散現象時，無色的清水與藍色的硫酸銅溶液混合過程時間過于長，一般需要三十天左右。教師講到這個實驗時，可以采用對圖片進行講解，這種方式本身沒有任何問題，但僅僅幾張圖片無法給學生以視覺上的沖擊，滿足不了學生的好奇心與探索欲。如果我們對整個實驗過程進行錄像后再倍速播放，這樣學生就能觀看到動態的液體擴散現象。現代信息技術應用于擴散現象實驗中，現象明顯，學生可以清楚地看到兩種液體界面處的擴散現象;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驗的成功。

2.2 學生分組實驗中現代信息技術的應用

學生分組實驗在高中物理實驗教學中占據著重要地位。學生做實驗之前，教師都會先對實驗目的、實驗原理、實驗器材、實驗步驟和注意事項先進行講解。教師利用PPT課件進行講解，省去板書畫圖的時間，留更多的時間給學生進行實驗、數據處理和討論分析。擴大了實驗教學的課容量。

學生也可利用模擬軟件進行實驗，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勢。例如有關電路的實驗，用傳統的實驗器材進行實驗時，只有在電路完全連接正確時才可接通電源，一是為了學生的安全，二是避免儀器的損耗。但模擬軟件不存在這一問題，電路連接出錯不會造成任何損失，學生可以嘗試教師強調實驗時要注意的地方如果操作失誤會出現什么結果。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。適時的錯誤更容易讓人印象深刻，這也不失為一種有效的教學手段。

3 高中物理實驗教學中現代信息技術的應用優勢

3.1 微觀世界可視化

高中物理實驗教學中有部分實驗是涉及微觀物理現象的實驗，這類實驗的實驗現象用傳統的實驗手段學生很難觀察到，教師在課堂上也不易操作。只聽教師的講述，學生無法得到感性認識，對知識的理解上存在障礙。我們可以利用現代信息技術制作動畫來模擬微觀世界中的物理現象，讓學生通過生動形象的動畫理解微觀世界中的物理知識。例如高中選修熱學部分的布朗運動，觀察花粉顆粒被無規則運動的水分子碰撞后做無規則運動的現象叫作布朗運動。加深學生對布朗運動的理解，布朗運動不是微小顆粒的無規則運動，而是液體分子的無規則運動[3]。

3.2 可抓捕轉瞬即逝的實驗過程和現象

物理實驗中有的實驗過程瞬間結束或實驗現象轉瞬即逝，。學生根本來不及看到瞬間結束的實驗過程和轉瞬即逝的實驗現象。例如，為什么將同一個氣球放在釘板上不爆炸，放在一個與釘板釘子相同的釘子上會爆炸？最簡單的辦法，我們可以利用手機中的慢鏡頭錄像，或利用視頻播放器中的倍速播放，將瞬間發生的實驗過程和現象，通過鏡頭放慢，給學生以強烈的視覺感受，通過這個小實驗明白街頭藝人在表演胸口碎大石的時候躺在釘板上卻平安無事，壓力一定也就是大石質量一定，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越小，表演者就更安全。

3.3 呈現事物內部復雜結構

高中教材中的一些物理知識點只能依靠教師和書中圖片進行講解。例如，汽油機工作時的四個沖程做功這一知識點是學生學習困難的一處，如果將其工作時的四個沖程制作成動畫，講課進行播放的同時教師講解每個相應的知識點，還可暫停或重復播放，加深學生對該知識點的理解和記憶，從而提高學習效率。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畫，生動形象的動畫講述比死板無趣的文字描述更吸引學生，提高學生的學習興趣，課堂的教學效果更好。

3.4 演示危害性極大的實驗

電學部分生活中的用電這一章節，其中提到了許多生活中不正確的用電方式，這些實驗因其危害性極大而不易演示，教師可使用計算機對真實的物理現象和過程進行虛擬演示再現。教師可將錯誤用電會產生什么后果再現，讓學生明白安全用電的重要性，防患于未然的同時正確分析觸電原因。

3.5 再現經典物理實驗

教材中涉及的歷史上的無法再現的著名物理實驗，例如馬德堡半球實驗，歷史上的馬德堡半球實驗是讓馬匹拉動球的兩側，然后兩邊同時增加馬匹，直到兩邊都增至八匹時，砰的馬德堡半球被拉開。干癟的文字講述吸引不了學生，但通過現代信息技術將其再現出來，真實、生動，可以激發高中生的興趣，幫助學生學習有關于大氣壓強的物理知識[4]。

3.6 將生活與教學相融合

還有受其他條件限制的無法將其搬進課堂的實驗，或其替代實驗的實驗效果不如真實的令人印象深刻，如飛機的機翼，利用流速大的地方壓強小產生的向上的升力。磁懸浮列車的工作原理，船閘的工作過程等。將其現實中涉及的物理知識制作成視頻，再在視頻中插入制作成動畫的知識點講解，比只有教師結合書中圖片的講解容易讓學生接受、理解，又能培養學生對于物理學習的興趣。

4 結語

物理學是建立在物理實驗基礎上的，多少學生是因為對物理實驗的喜愛從而對物理產生學習的興趣。雖然利用現代信息技術進行實驗有諸多優勢，在實際教學中可以提高學生的學習效率，提升教師的教學質量，但不能用其完全代替傳統的實驗教學。其只是輔助教學的一種手段，教師應該掌握好一個“度”，恰當地使用可以得到更好的教學效果，過多地使用會讓學生產生厭煩感，剝奪親自動手實驗的樂趣，喪失對物理學習的興趣。物理學科需要通過實驗，培養學生的動手能力和科學探究能力，實際操作是當中重要的一環，必不可少。

參考文獻

[1]謝明勛.淺析電子信息技術在高中物理學習中的應用[J].科技風，2018，12：1-2.

[2]楊清泉.基于DIS實驗技術的高中物理實驗教學應用初探[J].科技文匯下旬刊，2016（10）：112-113.

[3]黃月美.信息技術在初中物理課堂演示實驗教學中的應用[J].高中物理.初中版，2016（10）：59-60.

[4]王培強.初中物理實驗與多媒體技術有效整合淺探[J].資治文摘·管理版，2009（8）：83-83.