信息技術在初中物理實驗教學中的應用

唐紹峰

【摘要】本文闡述利用微課幫助學生進行實驗教學預習、突破實驗教學難點，以及利用信息技術模擬在現實中不好進行的實驗、完善實驗教學評價過程的措施，以便更好地開展實驗教學。

【關鍵詞】物理實驗 信息技術 微課

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2021）29-0143-02

實驗教學，是物理學科教學的重要板塊。在過去的教學中，大多數教師采取的是單純講授式的授課模式，教師講什么、學生聽什么，學生很少有動手實驗的機會，這就極大地削弱了實驗在物理教學中的作用。隨著新課改的逐漸深入，提高學生的實操能力、發展學生的綜合素質，成了各學科教學的共同追求。對于物理學科而言，提高實驗教學的實效性，能夠很好達成這一目標。那么，物理教師應該如何有效開展實驗教學？筆者近年來對此進行了比較系統的研究，發現利用信息技術進行實驗教學，既可以豐富實驗教學的內容，又可以讓學生學到多種有效的實驗方法、拓展學生的思維，極大地提高實驗教學的效率。

一、利用微課幫助學生進行實驗教學預習

微課是近年來新興且十分有效的一種教學方式，是信息技術與教育教學融合的一個重要產物。教師可以利用微課將復雜的教學內容和過程進行適度簡化，并呈現給學生，以引導學生進行有效的自主學習。在初中物理實驗教學中，微課具有天然的優勢，能有效引導學生更好地完成預習。實驗需要學生動手操作，但在預習階段，學生很難完成實驗操作，因此教師利用微課將實驗過程、實驗所需材料等展現給學生，幫助學生順利地進行預習。例如，學生進行“速度的變化”這一實驗教學預習時，筆者設計了這樣的一個模擬實驗微課，向學生講解速度的概念以及影響速度變化的主要因素，并通過模擬實驗向學生展示這些因素如何影響速度變化，告知學生開展這一實驗需要哪些材料和條件，需要注意哪些問題。向學生提出自主學習的問題：①根據實驗微課設計相類的實驗方案，寫出你要探究的問題;②結合你設計的方案提出自己的猜想;③根據方案進行簡單的模擬實驗，記錄下自己采用的方法和步驟，收集好相關實驗數據并做成表格，對自己提出的猜想進行簡單論證;④根據實驗結果進行分析，得出結論，總結和反思，找到需要進一步解決的問題、疑惑。

在正式授課前，筆者對學生的預習情況進行檢查，發現全班學生基本都能根據微課提示較好地完成了模擬實驗，收集到了較有價值的信息。有些學生還能夠提出有探究價值的問題。將“學”前置，以“學”導“教”，有效提高預習效果，培養學生的自學能力。

二、利用微課突破實驗教學難點

初中物理實驗教學的一個難點，是學生大都缺少生活經驗，或者說某些物理實驗很少會在現實生活中發生，這就會使他們難以完成或理解某些實驗。在物理實驗教學中運用信息技術，以視頻、動漫的方式將生活中的現象生動地呈現給學生，擴充學生的生活經驗儲備;將一些生活中不常見的物理實驗展示給學生，增加學生的知識儲備。這樣的方式較大地豐富實驗教學的方法和手段，有助于教師指導學生突破實驗教學難點，從而提升初中物理實驗教學效率。

“杠桿的平衡條件”是初中物理的一個重要教學內容，本課的教學難點為引導學生探究杠桿平衡的條件和確定力臂。在以往的教學中，常常是由教師操作實驗進行演示，讓學生在一旁觀察，學生很少有實操的機會。正因如此，就使得部分學生不能很好地了解平衡的條件、確定力臂，降低了教學效率。為了解決這一問題，筆者將實驗制作成微課展示給學生，引導學生進行學習。在微課中，筆者先著重對這兩個難點進行講解，然后通過天平秤的實驗向學生演示如何確定力臂的方法，以及認知實現平衡的幾種重要條件。學生在通過微課完成預習的基礎上，筆者在課中利用信息技術以特定鏡頭的方式聚焦關鍵點，對實驗難點進行反復演示，直至學生能夠較好地掌握。如在引導學生如何確定力臂時，筆者首先通過動漫演示了幾種涉及平衡的情況（如圖1），并用動漫演示力臂的畫法（如圖2，見下頁），然后引導學生通過操作進一步體會力臂的確定方法，最后再給學生播放一段從網上下載的視頻，幫助學生鞏固知識。

在教學中，筆者利用信息技術對這幾張圖進行了動態化處理。通過動態演示，讓學生直觀地觀察、認知力臂的確定方法，了解杠桿的平衡條件，有效實現本課的教學目標。這樣的教學方法，比教師機械地講授、刻板地繪圖要好得多，取得事半功倍的效果。

三、利用信息技術模擬在現實中不好進行的實驗

初中物理學科有許多實驗，其中，有些實驗需要使用有毒性的溶液，存在一定的安全隱患，不宜讓學生操作;有些實驗需要花費很長一段時間進行持續觀察，不能在有限的教學時間里進行實驗;有些實驗現象稍縱即逝很難觀察到，需要比較高精度的儀器設備進行觀察記錄，而大部分學校又不具備這樣的條件。這些實驗都難以組織學生進行實驗操作，又跟教學內容緊密相關。如果因此而放棄這些實驗，那么會失去一個讓學生增長知識、開拓視野的機會。如果利用信息技術，那么就能夠比較好地解決這些問題。

比如，一些實驗現象稍縱即逝的實驗，教師可以利用信息技術進行模擬實驗，或是播放實驗視頻，向學生完整地呈現實驗過程，讓學生觀察實驗現象。例如，晶體融化實驗。我們知道，晶體的融化速度非常快，僅憑肉眼很難觀察到它融化的過程，學校一般也沒有配備相關的實驗設備。為了能讓學生更好地觀察這一實驗現象，筆者先從網上下載了相關的實驗視頻給學生播放，并通過慢鏡頭向學生呈現晶體融化的細微過程，使學生能夠詳細地觀察晶體融化的現象。隨后，筆者又設計了一個模擬實驗，用冰塊替代晶體，用高壓火槍烘烤冰塊，演示晶體的融化過程。這很好地解決了學校因缺乏相關實驗器材而不能進行實驗的問題，又能讓學生對晶體融化有深入的了解。

又如，在講解光在宇宙空間的傳播時，教師也可以利用信息技術進行演示和闡述。我們要想觀察光在宇宙空間的傳播，需要配備極其精密的儀器設備，這是很多學校都無法具備的條件。于是，筆者利用信息技術演示了光在宇宙空間傳播的路徑、速度等，并通過法拉盛課件模擬了太陽、月亮、地球的運行，讓學生更好地理解月食、日食、潮汐等自然現象，教學活動生動具體，使學生直觀地理解光在宇宙中的傳播特性。

在初中物理實驗教學中，當我們碰到一些無法組織學生進行實驗操作時，教師可以利用信息技術，或是進行模擬實驗，或是讓學生觀看實驗視頻，而不是放棄這些實驗，要盡可能地滿足學生學習的需要。

四、利用信息技術完善實驗教學評價過程

從事多年初中物理教學工作，筆者發現過去實驗教學的評價往往只注重結果性評價，輕視過程性評價，削弱了教學評價在促進教學總結、教學反思等方面的作用。近年來，筆者利用信息技術構建了線上、線下相結合的雙線評價模式，從而將結果性評價與過程性評價有效統一起來，形成了更加科學、有效、完善的評價機制，提高了教學評價的效能。在實際操作中，一方面，教師通過網絡實時觀察學生的實驗情況，了解每一個學生進行實驗的進度、效果，及時收集學生實驗的相關數據，然后利用大數據分析技術，科學地分析學生的學習效果;另一方面，教師通過學生自評、生生互評、師生互評等多元化評價方式，進行全方位的線下評價，讓學生清楚自己的學習情況，從而推動學生進行自我調整、自我學習、自我提升。

比如，“家庭用電”的知識，其包含的內容很豐富。學生要了解家庭電路、電路元件、零線、火線、火線和零線之間電壓，要學會使用測電筆辨別火線和零線。如果僅靠課堂實驗那么無法完成如此龐雜的教學內容，因此除了要在課堂上進行相關的實驗，還需要學生自主在家里進行觀察、實驗。但教師又如何了解學生家庭實驗的效果呢？筆者這樣做：（1）安排一項家庭作業“拆解家中廢舊電器，觀察其中的線路，并嘗試修理”;（2）讓學生將完成作業的全過程拍攝成視頻，上傳至班級QQ群，并提出自己的疑惑、問題;（3）對學生的作業進行批改，解決學生的問題、提出改進或修理意見，給出評價結果。

這樣的評價方式，既能夠讓學生在拆解、觀察、修理的過程中，更加清楚地認識電路，提高學生的動手操作能力，又能很好地觀察學生的學習過程、評價學習成果，及時為學生解決在知識應用過程中的問題，有效延伸了課堂教學內容。

在實踐中，筆者發現不少青年教師存在過于依賴信息技術的現象，幾乎每一個環節都采用信息技術，淡化了教師在教學中的引導作用，淡化了教學板書。信息技術應該只是教學的輔助工具，而不是主要手段。比如，介紹著名的馬德堡半球實驗時，有不少教師全程利用信息技術呈現實驗的具體過程，但沒有對實驗進行必要講解。比較好的做法是，教師利用動畫視頻演示實驗的過程，并適時詳細地解說實驗的每個環節，使學生能夠清楚地了解這個實驗。然后進行模擬實驗，讓學生拉抽真空后的馬德堡球，進行實質實驗，這樣就能更好地加深學生的理解和記憶。如果只是單純進行實驗演示，那么學生難以抓住知識重點;倘若只是教師講解，那么學生就不能直觀理解實驗。只有二者結合，才能有效提高學生的學習效率。又比如，托里拆利實驗，因其規模較大、危險性也較高，不能在現實教學中進行演示，教師就可利用信息技術進行教學。雖然互聯網上的實驗教學資源非常豐富，但并不是所有的實驗資源都適合本班本年級的教學，教師要進行辨析，選擇合理、適用的教學資源，開展相應的實驗教學。總而言之，信息技術可以極大地提高初中物理實驗教學的效果，但教師在運用中也要注意合理利用信息技術，不能過度依賴。教師運用信息技術進行物理實驗教學時，要結合教學內容、教學目標，為教學所需適時使用信息技術。

（責編 李 唐）