關(guān)于疫情下的初中物理實驗教學(xué)探究

對于因新冠肺炎疫情而無法如期開學(xué)和正常進行課堂教學(xué)的現(xiàn)狀，各校都積極開展教師線上授課和學(xué)生線上學(xué)習(xí)等在線教學(xué)活動。線上教學(xué)在特殊時期解決了一些課堂間題，但對于物理這樣需要“手”“眼”結(jié)合的自然學(xué)科，它體現(xiàn)了重要的科學(xué)研究思想和方法。為有效地進行初中物理實驗教學(xué)，對多種線上實驗教學(xué)方式進行探索分析，最后形成一套“視頻資源一仿真實驗一居家生活實驗”完整的初中線上物理實驗教學(xué)模式。有利于學(xué)生更好地理解相關(guān)物理概念，最大程度上解決現(xiàn)階段無法面授物理實驗的問題，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。

一、視頻實驗資源

1.合理利用視頻資源，使學(xué)生的探究欲望更強

觀看時間靈活，實驗現(xiàn)象顯著、直觀等是視頻實驗資源所具有的優(yōu)點。視頻實驗資源具有強烈的視覺沖擊性，讓學(xué)生在短時間內(nèi)能夠直觀地觀察實驗現(xiàn)象，從而進行思考，歸納總結(jié)物理規(guī)律。這種學(xué)習(xí)方式不僅與初中階段學(xué)生的視覺駐留規(guī)律與認知特點相符合，而且對學(xué)生頭腦中真實物理場景的創(chuàng)造也十分有利，讓學(xué)生對日益多彩的物理教學(xué)更感興趣，同時對他們學(xué)習(xí)和理解知識也具有推動作用。

2.利用視頻資源引入新課，激發(fā)學(xué)生的探究欲望

在引入新課時，視頻資源能夠非常直觀地呈現(xiàn)實驗現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并易于啟發(fā)自身的求知欲，從而調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性。以探究“平面鏡成像特點”為例，在上課之前給學(xué)生播放小動物照鏡子實驗，學(xué)生通過不同小動物照鏡子反應(yīng)不同，并將鏡子中的小動物與現(xiàn)實中的小動物進行對比，對此大膽猜想平面鏡成像的特點。正是因為視頻資源的引入，學(xué)生才能在輕松幽默的心境下思維活躍，對平面鏡成像相關(guān)特點認識深刻，及時發(fā)現(xiàn)問題，達到事半功倍的目的。

3.利用視頻熟悉實驗過程，提高實驗成功率

對于學(xué)生來說，視頻資源最有效的地方是幫助學(xué)生明確實驗步驟，找出實驗的關(guān)鍵點和易錯點，重視實驗時需要注意的事項，從而提高實驗成功率。在“凸透鏡成像定律”實驗中，學(xué)生不清晰詳細的實驗過程以及操作注意事項，導(dǎo)致實驗成功率很低。對此教師可以在播放實驗視頻時，放慢速度多次強調(diào)注意事項和觀察要點，學(xué)生就可以在實驗時避免錯誤，規(guī)范高效地完成實驗。

二、仿真實驗資源

虛擬仿真實驗主要由計算機仿真編程系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等開發(fā)出的一套與真實實驗相對應(yīng)的虛擬實驗平臺組成。通過計算機模擬實驗設(shè)備、實驗環(huán)境、實驗步驟等，學(xué)生在裝配、操作實驗器材時，可以利用模擬軟件的幫助，完成實驗數(shù)據(jù)的測定，然后再對數(shù)據(jù)進行分析和處理，最后整合出實驗規(guī)律或結(jié)果。虛擬模擬實驗具有設(shè)計性強﹑操作方便、實驗方法多樣等優(yōu)點，運用不同的實驗方法，可使學(xué)生更積極主動地投入學(xué)習(xí)之中，學(xué)生的創(chuàng)新力及想象力也得到了鍛煉。接下來以NOBOOK仿真實驗室為例。

1.NOBOOK仿真實驗室功能簡介

（1）圖表繪制工具：可幫助記錄實驗數(shù)據(jù)，輔助實驗講解。

（2）實驗簡介：可用于提示重、難點等信息。

（3）實驗視頻：視頻展示了整個實驗流程，可倍速觀看，另外，視頻還設(shè)置了關(guān)鍵節(jié)點，可直接點擊跳轉(zhuǎn)觀看感興趣的內(nèi)容。

（4）畫筆工具：可輔助實驗講解畫筆狀態(tài)下，整體實驗界面處于鎖定狀態(tài)需移動畫面時，可切換至光標狀態(tài)。

（5）實驗分享：可以超鏈接的形式分享創(chuàng)建的實驗。

2.以焦耳定律為例使用NOBOOK進行仿真實驗教學(xué)

（1）實驗探究哪些因素會影響電流所產(chǎn)生的熱量

提出問題：電流通過不同導(dǎo)體，為何會產(chǎn)生不同的熱量？電流產(chǎn)生的熱量受到了哪些原因的影響？讓學(xué)生嘗試回答。分小組展開討論，闡明自己的觀點。

猜想：通電時間、電流和電阻可能是影響因素。設(shè)計實驗：依據(jù)猜想﹐小組在設(shè)計實驗的同時展開討論，如何完成探究，實驗過程中電流產(chǎn)生熱量的方式是什么？通過幾個階段能夠完成探究？在各小組交流完后，教師進行最后的總結(jié)，出示課件，展示內(nèi)容。

（2）探究步驟

①取兩個定值電阻，阻值分別為R1、R2（其中R1≠R2），串聯(lián)起來，通電時間一定，對U型管兩側(cè)的液面高度進行觀察。

②取兩個定值電阻，阻值分別為R1、R2（其中R1=R2），串聯(lián)起來，通電時間一定，對U型管兩側(cè)的液面高度進行觀察。

實驗結(jié)束后，同學(xué)們走上講臺，投影實驗報告，并圍繞實驗結(jié)論、電路圖、實驗步驟以及實驗設(shè)計思路進行交流，老師和同學(xué)們互相提問，相互討論。

（3）歸納總結(jié)

①在電流和通電時間相同的情況下，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多。

②在通電時間一定、電阻相同的情況下，通過電流越大，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多。

3.線上利用仿真實驗資源教學(xué)的反思

學(xué)生可以通過虛擬仿真軟件高效設(shè)計并且完成實驗，但一味通過這種方式進行實驗，可能會讓一部分學(xué)生缺乏對實驗原理的理解，對實驗前應(yīng)該掌握的相關(guān)物理知識及概念模棱兩可，不清楚實驗究竟要驗證什么或探究什么。首先，虛擬仿真實驗和傳統(tǒng)實驗室的實驗區(qū)別最大的地方在于學(xué)生可以直接通過操作虛擬實驗儀器完成實驗過程。學(xué)生可以根據(jù)所需要的器材隨意拖動實驗設(shè)備﹐操作過程相比于真實的實驗過于簡單，也忽略了真實實驗中可能面臨的儀器損壞、步驟遺漏或順序錯誤造成的誤差這些問題，最后通過點擊鼠標就可以完成實驗.其次，由于虛擬仿真軟件設(shè)計的局限性，學(xué)生無法真正接觸到實際的實驗器材，所以實驗器材的基本構(gòu)造以及重要參數(shù)學(xué)生也無法深入理解，很多實際操作遇到的問題都會通過仿真軟件成功避開，不能從失敗中發(fā)現(xiàn)問題，實驗成功時的喜悅感和成就感被大大減弱。

三、總結(jié)

傳統(tǒng)實驗教學(xué)中，除了讓學(xué)生掌握基本實驗原理和實驗步驟外，也要注重培養(yǎng)學(xué)生團結(jié)合作的基本素養(yǎng)。而虛擬模擬實驗是由每個學(xué)生面對電腦屏幕進行的實驗操作，這種實驗操作步驟直觀、簡單、方便，學(xué)生可以獨立完成各項實驗﹐完全不需要同學(xué)之間合作完成。比如在“探究滑動摩擦力大小與哪些因素有關(guān)”的實驗中，需要有一個學(xué)生拉動物塊，另外一個學(xué)生讀出彈簧測力計的示數(shù)，兩個學(xué)生合作完成。而使用虛擬仿真軟件進行這個實驗不需要學(xué)生之間的合作和互動，只需要一個學(xué)生拖動鼠標就可以完成，這不利于培養(yǎng)學(xué)生團隊協(xié)作精神。

山東省德州市夏津縣南城鎮(zhèn)中學(xué)?靳文華