智能設備賦能高中物理演示實驗的實踐研究

張建波

引言

新課改后的高中物理教學變動比較明顯，學生對物理實驗的認知以及理解更加重要。通過實驗觀察，學生能夠對自然規律進行深入研究以及分析，這是培養物理核心素養的重要途徑。教師需要結合物理演示實驗這一核心環節，鼓勵學生自主獲取信息、演繹信息和歸納信息，發展個人的物理核心素養。演示實驗的出現頻率較高，能夠減輕學生的學業壓力及負擔，讓學生在自主模仿中實現大膽創新，獲得直接觀察經驗。教師則需要以學生為中心，通過演示實驗來深化學生對物理規律的體驗以及理解。其中智能設備能夠更好地突破時空限制，真實、客觀、生動地展現整個物理演示實驗的具體過程，讓學生對物理實驗背后的物理原理有一個深刻的理解。教師需要積極探索現代化的教育教學技術，掌握智能設備的使用要求并將其與物理演示實驗相結合，讓學生能夠在一個自由寬松的學習氛圍中掌握適合自己的學習策略，實現自主探索和舉一反三。

一、逐步優化物理實驗演示教學

實驗是物理中的基礎以及核心，演示實驗和實驗教學不容忽略。高中物理教師需要抓住演示實驗這一核心環節，充分凸顯實驗教學的生動性、趣味性以及多彩性，讓學生能夠深入了解不同的物理結論以及實驗步驟，在透徹理解以及深入掌握的過程中發展個人的學科核心素養。教師只需要扮演好組織者、引導者的角色，實現對整個物理實驗的全過程分析以及節奏把控，找準智能設備在物理實驗中的切入點和突破口，抓住關鍵實驗環節，靈活利用智能設備實現有效體現以及客觀分析。讓學生能夠主動參與其中，促進物理實驗演示教學內容以及形式的逐步優化。普通的物理課堂演示實驗比較簡單，常規實驗儀器存在許多的局限性，最終的實驗效果不夠理想，與實驗原理存在許多的出入。以多媒體技術為代表的智能設備則有助于突破這一現實困境，為模擬實驗提供有益輔助。教師則可以結合實驗模擬的具體要求，生動、直觀地展現各種物理實驗現象。有的物理實驗難以在現實實驗環境中完成，多媒體則可以彌補這一不足，充分發揮常規實驗儀器應有的作用，全面呈現整個物理實驗的演示效果。

在信息化以及科技化時代之下，線上學習平臺越來越豐富，有很多與物理實驗相關的教育資源，教師則可以根據當前的物理實驗教學現狀為學生的自主實驗提供更多便利，鼓勵學生自主探索、深入分析和大膽實踐，確保學生能夠直觀生動地了解不同的物理現象，分析物理知識在現實生活中的重要體現，進而留下深刻印象。比如在指導學生參與驗證牛頓運動定律的相關實驗時，教師可以結合實驗室演示實驗，積極利用信息化教育資源展現不同的實驗視頻。通過對實驗裝置和實驗全過程的深入剖析及研究培養學生發自心底的學習動機，讓學生在自由、輕松的學習氛圍中主動參與實驗環節。智能設備能夠更好地調動學生的學習積極性，學生也可以在主動參與中實現個性化探索。

首先，教師需要確保小車質量不變，同時還需要適當增減沙桶內部沙石的質量，通過這種形式來轉變牽引力，進而得出小車的加速度。然后引導學生利用線上學習工具繪制加速度和力的關系圖像，分析兩者之間的相關性。其次教師需要保障小桶內沙石的質量不變，然后在小車上加減砝碼，引導學生自主測量相應的加速度，分析小車質量倒數與加速度的相關性并繪制最終的關系圖形。整個模擬演示實驗過程比較復雜，教師則可以利用智能設備，將實驗過程以及實驗變動呈現在大屏幕中，直觀、明了、流暢地展現實驗的來龍去脈，讓學生能夠清晰分析實驗的過程，進而有一個完整的認知。

因此現代智能設備與物理演示實驗之間的整合有助于突破傳統常規實驗儀器的局限性，凸顯智能時代設備賦能物理實驗的作用。學生也能夠對比較復雜的實驗步驟以及原理進行分析以及研究，在簡單模擬的過程中有效補充常規實驗的不足。物理教師只需要揚長避短，關注兩者之間的缺點以及優勢，提升高中物理演示實驗的層次，發展學生的問題與分析能力及發現規律能力，保障學生能夠獲得更多的知識，實現個人實驗技能水平以及科學文化素質的有效提升，課堂教學質量也有了明顯的改善。

二、落實信息化模擬實驗活動

在利用各種智能設備前，許多教師直接按照教材或者是教輔書開展物理演示實驗，受到了時間和空間的束縛，外加上實驗設備不夠齊全和先進，因此非常容易出現各種實驗意外，導致一部分實驗演示不成功。另外限于課堂的有限演示時間，直接限制了學生的自由發揮，如果最終的實驗結果和物理實驗不一致，學生就垂頭喪氣，這一點使得傳統實驗教學備受詬病。在信息化的背景之下，網絡技術的出現頻率較高，教師開始引導學生參與虛擬實驗操作，通過自主模擬實驗來夯實學生的基礎。智能設備的出現頻率較高，這些設備有助于解決當前的實驗難題，比如在開展傳統電學實驗課時，教師會進行簡單的演示實驗，然后讓學生學習電流表，了解接線柱的正確操作要求，盡量避免電壓表超出量程或者電池組不能短路。但是在實際操作時，這些規矩直接限制了學生的自由發揮，嚴重影響了學生的創造性思維，有的學生出現了背地操作的問題，導致實驗儀器被損壞。這些學生的學習能動性較強，如果教師能夠利用已有的教育教學資源鼓勵學生自主探索，那么對學生的成長及發展將會有重要影響。智能設備則有助于實現這一目標，教師可以鼓勵學生自主探究，積極參與各種實驗演示工作，培養學生的創新能力，一一呈現傳統實驗無法做到的效果。在網絡環境中仿真物理實驗室的構建非常關鍵，許多學校不斷加大對物理教學的投入及支持力度，利用各種虛擬電學實驗室軟件來實現智能設備與物理學科教學之間的緊密融合，學生也可以在網絡環境中利用多媒體進行自主操作。大部分的學生學習積極性高漲，能夠在與他人進行交流及合作的過程中獲取新的知識。如果在參與網絡虛擬實驗時遇到困難以及障礙，學生就可以直接利用智能設備與其他同學交流經驗，主動共享優質資源，通過互相討論以及激烈分析主動完成個人的模擬實驗任務，保障最終的實驗成果以及學習效果，學生的發散思維能力和合作意識得到了培養及提升。從宏觀的角度上來看，以智能設備為技術支持的各種虛擬實驗室能夠更好地活躍學生的思維，逐步開放實驗環境，打造全方位、一體化的實驗操作環境。讓學生全程參與，逐步提升學生的自主模擬實驗意識，大部分學生會主動自覺地觀察實驗并歸納總結最終的實驗原理，發展個人的實驗能動性以及物理核心素養。

三、生動直觀地呈現物理本質

傳統的物理實驗備受詬病，存在許多問題及矛盾，教學經驗豐富并且具有遠見卓識的物理教師主動嘗試新的突破，利用各種智能設備真實生動地呈現物理本質以及物理知識的來龍去脈。學生也能夠在教師的指導下主動尋求新的突破，掌握基本的操作技巧，利用智能設備突破時空限制，實現個性化的探索及學習，主動串聯物理知識。學生的能動性較強，能夠留下深刻印象，自主自覺地完成學習任務。

（一）動畫模擬與真實實驗相結合

傳統的物理演示實驗直接以教師的簡單講授以及自行操作為核心，學生只需要觀看和模仿，這一點導致學生的動手能力難以得到培養，同時存在消極情緒，往往進行簡單套用及背誦。教師則可以主動利用智能設備，結合演示實驗模擬動畫，全面、真實、客觀、生動地展現整個實驗現象發生、發展的全過程，智能設備中的交互功能實現對整個實驗過程的靈活控制，強調學生的主體地位，讓學生留下深刻印象。學生會出現不同的疑惑，教師則可以進行反復播放以及反復演示，引導學生深入剖析物理原理，深化學生的知識印象，全面提升最終的實驗效果以及質量。其中可用于信息技術疊加分析性信息最為常見，這一點有助于實現形象思維與抽象思維的有效過渡及轉化，幫助學生深入了解物理規律以及應用技巧。比如在指導學生學習平拋運動時，教師則可以利用智能設備演示平拋運動物體的自由落體過程。讓學生分析開始運動、同時落地以及平拋運動的具體情況，剖析自由落體運動的現象以及結論。大部分學生能夠真實客觀地了解整個實驗的具體流程，進而意識到物理實驗的樂趣以及奧秘。另外教學經驗豐富的教師還可以利用flash動畫模擬展現整個運動的全過程，直接將兩個小球連成一條直線，通過動畫速度的有效控制讓學生自主分析直線的形成過程。學生也能夠主動接受教師的指導，接受最終的實驗結論，利用所學習的物理知識解釋生活中的各種奇特現象，學生的學習興趣以及學習能動性較高。

（二）展現物理現象、過程及情境

動畫技術模擬是非常典型的智能設備，在物理演示實驗中的出現頻率較高，有助于展現傳統實驗無法演示的物理現象和物理過程。學生也能夠在形象生動的物理情境中自主感知，進一步提升個人的邏輯思維能力和水平。物理教師需要著眼于學生的感知能力、理解能力以及物理核心素養，加強對不同教學重難點的分析及研究，掌握智能設備的使用技巧。比如在指導學生學習波的形成與傳播時，教師則可以結合波繩演示的具體條件，讓學生自主分析質點運動與波的傳播之間的相關性，結合flash動畫演示來讓學生進行剖析以及自主感知。動態模擬整個質點的具體運動過程，直觀、清晰、生動地展現質點與波的傳播之間的相關性。整個課堂教學質量較高，學生也能夠從中獲得更多收獲，學習基礎較為扎實的學生還會主動尋求新的突破，提出個人的質疑，自主參與整個實驗過程，這一點對打造品質課堂有重要影響。

（三）開展技能訓練工作

技能訓練工作不容忽略，模擬實驗規則明確強調了技能訓練的必要性，教師需要關注對不同規則的深入剖析，給予學生更多自由發散的機會，讓學生實現獨立操作。智能設備有助于突破時空限制，夯實學生的學習基礎，強化學生的主體地位，學生也可以在主動參與的過程中自由發散、大膽想象，逐步調動個人的能動性。整體的教育教學進度較快，教師只需要加強對學生的恰當指導，避免學生出現思想和行為上的偏差，積極利用各種智能設備吸引學生眼球，了解學生的反饋信息并開展針對性的技能訓練活動。凸顯學生的主體價值，培養學生由內外的學習能動性和自信心，保障學生能夠自由發散，只有這樣才能夠實現多種教育資源的合理配置。

結語

在踐行現代教育理念的過程中智能設備備受矚目，應用頻率較高，取得了舉世矚目的成績。教師需要以提升課堂教學質量為出發點，積極實現演示實驗與模擬實驗之間的有機結合，充分發揮智能設備應有的輔助作用及價值。讓學生能夠全程參與，主動感受物理實驗的全過程，進而發展個人的綜合素養。