信息融合技術在物理實驗教學中的應用研究

蔡偉

摘 要：在素質教育與課程改革的背景下，物理實驗教學的開展能夠提高學生的動手操作能力，使學生的思維得以發展，培養學生的創造力?？v觀當前物理實驗教學現狀，還存在著一定的問題，隨著信息融合技術的發展，在物理實驗教學中應用信息融合技術能夠突破傳統的實驗教學方式，可以讓學生在實驗教學中獲得更準確的目標信息，為高中物理實驗教學的發展帶來機遇。本文從信息融合技術在物理實驗教學中應用的意義角度進行分析，探討傳統物理實驗教學和應用信息融合技術的現狀，并提出具體的應用策略。

關鍵詞：信息融合技術；物理實驗教學；應用研究

一、信息融合技術在物理實驗教學中應用的意義

（一）模擬理想實驗

在物理實驗教學中應用信息融合技術能夠使教學效果更加顯著。一般來說，物理實驗是通過測量等環節，與物理理論相結合推導出最終結論，因此要求必須具有理想的實驗條件，信息融合技術的應用能夠打破傳統實驗室的限制，充分發揮實驗作用。例如：探究光的干涉和衍射現象等相關實驗對實驗儀器要求高，不能在課堂中進行，教學中可利用信息融合技術對實驗現象進行模擬，為實驗的開展提供資源，使學生能夠經歷實驗探究過程，更好地理解并掌握物理知識，培養學生分析問題、探究問題、解決問題的能力。信息融合技術的應用能夠為學生創設良好的物理實驗教學環境，發展學生的認知水平，鞏固學生的認知結構，引導學生探討更深層次的物理內涵，進一步發展學生的實踐能力與創新能力[1]。

（二）提高實驗效率

信息融合技術在物理實驗教學中的應用能夠提高教學與實驗的效率，實現省時高效的教學效果。教師在設計物理實驗教學分析學習者與學習內容的過程中，可利用信息融合技術中的數據融合理論方法對資料進行收集與分析，在分析的過程中要結合教學內容與學生學情，不斷優化教學過程[2]。在物理實驗教學中應用信息融合技術能夠以多元化的教學形式呈現，采取動圖、動畫、視頻的方式呈現實驗過程，以及虛擬實驗室等，激發學生參與實驗活動的積極性，使學生在輕松的氛圍內獲得知識，突破傳統物理實驗教學的枯燥與煩瑣限制，提高實驗效率，促進實驗教學的信息化發展。

（三）調動學生學習的主動性

在高中物理實驗教學中應用信息融合技術對學生來說，能夠發展學生的信息素養，與信息時代相聯系，激發學生學習的興趣，拓展學生的計算機思維，使學生能夠在實驗中利用計算機思維解決難題，并實現自己的創造性想法。將物理學習轉變為信息融合技術與教師講解理論相結合的學習模式，調動學生學習的主動性，使學生能夠通過自主思考與小組合作解決實驗問題，增添物理實驗教學的多樣性，使學生能夠利用信息思維從多角度解決物理實驗問題，調動學生學習的積極主動性，在物理實驗教學中融入現代教育理念，滿足高中人才培養的需求。

（四）充分發揮信息融合技術優勢

在物理實驗教學中應用信息融合技術能夠充分發揮信息融合技術的優勢，例如：教學可視性、啟發性與合理性。信息融合技術在物理實驗教學中的應用能夠使理論技術的展示更加便捷，學生能夠通過信息融合技術直觀地觀察到物理實驗的全過程，物理原理的抽象過程也較為清晰，能夠使學生從實驗教學中獲取物理知識，對物理實驗進行更深層次的理解，激發學生對物理實驗學習的興趣。通過可視化教學方式，可有效彌補一些危險性實驗不能夠動手操作的缺陷，使學生通過視頻、動畫等方式理解物理知識，使物理實驗教學的可視性更強。物理實驗教學的目的就是要啟發學生的思路，使學生能夠在一個物理實驗中看到多種實驗結果，并通過差異性實驗結果，使學生對實驗進行獨立思考，信息融合技術的應用能夠使觀察這一環節更加有效，通過縮短實驗時間，為學生提供更多思考的時間，有利于幫助學生養成良好的物理思維與習慣。另外，信息融合技術的應用能夠使學生認識到物理實驗學習的合理性，使學生明白物理知識是通過實驗過程推導而來，在總結與歸納的過程中，學生能夠意識到實驗過程與結果的合理性，更易于學生接受，并從實驗中總結物理現象，發揮教學的可視性、啟發性與合理性。

二、傳統物理實驗教學現狀

經分析得知，當前傳統物理實驗教學還存在著一定的問題，學生能夠認識到物理實驗教學的重要性，但由于實驗教學方法過于枯燥與落后，導致大部分學生沒有學習實驗的興趣，物理實驗教學的開展失去了本身的意義，難以為物理教學提供一定的幫助，且學生自主做實驗的機會較少，高中階段的物理教學主要以理論教學為主，大部分教師忽略了物理實驗教學，甚至學校缺少完善的物理實驗設備，使學生不具備獨立完成實驗的能力，導致與實驗相關的物理知識點掌握不充分[3]。另外，教師在開展物理實驗教學時，部分教師直接根據自身的經驗授課，忽略了對學生的學情分析等階段，大部分物理實驗以教師口述為主，學生機械性做實驗，缺乏學生自主探究，實驗效果不足。

三、在物理實驗教學中應用信息融合技術存在的問題

目前，信息融合技術在物理實驗教學中應用存在的問題，主要表現在信息融合技術訓練缺乏專業性、信息化課程改革意識不足等方面。在物理實驗教學中應用信息融合技術主要是將實驗現象資料與物理知識進行整合，利用處理技術與融合理論通過動畫、圖表、虛擬實驗室等方式開展實驗教學。在開展信息化實驗教學過程中，對教師的信息融合技術應用水平的要求較高，考驗教師分析教材、學而思與融合的能力，但當前信息融合技術的應用對物理教學的推動還處于發展初期，大多數教師在開展信息化教學的過程中會存在課程與應用相分離的教學現象，在使用信息化軟件時缺乏操作能力，運用信息融合技術的能力不足，缺乏專業的信息融合技術訓練，難以提升教學質量。

另外，大部分教師在信息化課程改革的過程中缺乏信息化意識，在對待教學改革的過程中持不正確的態度，使信息融合技術的應用流于教學表面，沒有開展深度的教學融合，仍采用傳統的教學方式，長此以往，不利于激發學生探究物理實驗的興趣。近些年，物理知識在不斷發展與整合的過程中，教師要不斷滿足學生發展的新需求，若其教學理念不及時更新，將會影響教學的趣味性與有效性，使學生的物理實驗學習受到阻礙，難以達到信息化輔助物理實驗教學的教學目標。在推行教學改革的過程中，大部分學校缺乏充足的實驗器材，難以開展有效的物理實驗教學，而信息融合技術的應用能夠模擬虛擬實驗流程，加大實驗教學的直觀性，使學生能夠在實驗過程中提高知識水平與實踐能力。要想提升教學質量，就必須要從學生的水平、學校條件與師資力量幾方面進行分析。分析當前高中物理實驗教學現狀，部分教師缺乏專業應用信息融合技術的能力，信息化課程意識淡薄，不樂于創新，缺乏外出培訓與交流的機會，難以落實信息化教學理念，影響了學生學習物理實驗的積極性，不利于物理實驗教學的進一步發展[4]。

四、信息融合技術在物理實驗教學中的應用策略

（一）轉變教師傳統觀念

在物理實驗教學過程中，教師要轉變傳統的教學觀念，注重信息融合技術在物理實驗教學中的應用。隨著教學改革的深入發展，為了滿足學生的學習需求，教師必須要利用全新的觀念開展教學工作，充分發揮信息融合技術在物理實驗教學中的作用。首先，要加強對教師的理論教育，積極鼓勵教師自主學習相關的理論知識，使教師從根本上轉變教學思想與教學方法，認識到信息化教學的重要性，使信息融合技術與課堂相融合，提高物理實驗教學的直觀性。其次，教師要不斷提高自身的專業能力與綜合素質，主動學習現代教育觀念，提升自身的教學水平。另外，學校要加強教師的外出培訓與交流，使教師能夠在交流的過程中轉變教學觀念，樂于嘗試信息融合技術的操作與應用，突破以往制作課件的信息化教學模式，并加強對相關軟件的開發與利用，提高教師應用現代教育技術的能力[5]。

（二）建立線上學習平臺

信息融合技術的主要特點在于內涵更廣泛、更確切、使用方便等，由于其特點與有效的技術手段，使信息融合技術在物理實驗教學中的應用更加廣泛，在應用的過程中，要在物理實驗課堂上充分發揮信息融合技術的作用。首先，學校可建立內部網站與系統，為教學的開展提供平臺，提高教師完成教學任務的效率，學生也能夠隨時隨地在平臺上學習，教師將物理知識框架、實驗原理、流程、結論等進行整合，并上傳到平臺上，實現資源共享，使學生在課后也能夠鞏固所學知識，與其他同學進行交流與答疑，提高學生的學習能力。其次，在有些實驗操作特殊的情況下，所需時間較長，可利用線上學習平臺呈現實驗過程，利用信息融合技術對實驗過程進行簡單處理。例如：驗證動量守恒定律實驗，教師要思考如何利用演示法啟發學生，簡單的演示實驗可能會降低學習效率，教師可提前利用動畫演示出實驗過程，將物理現象清晰、完整地展示，引導學生通過實驗得出結論，豐富教學資源，使物理實驗教學朝著多元化、開放式教學的方向發展。

（三）錄制物理實驗過程

隨著信息技術與科技水平的發展，信息融合技術在各領域的應用對提升行業發展速度有著一定的促進作用，教育領域在應用信息融合技術時，物理實驗教學需要驗證物理規律，并對規律進行總結。在此過程中，教師要加強對信息融合技術應用與實驗教學的重視度，豐富自身的教學手段，使其趨近于多元化，激發學生學習興趣，使學生能夠理解并掌握物理實驗的原理與步驟，進而精準得出實驗結論。例如：在開展“超重和失重”教學時，教師可采取錄制實驗過程的方式進行，對人在電梯中的超重和失重現象進行錄制，利用多媒體設備進行慢放、回放與重復播放，使學生能夠清晰觀察到超重和失重現象的發生，課后學生還能夠進行重復觀看，加深實驗印象，使學生能夠更好地理解超重和失重。

（四）放大物理實驗現象

物理實驗教學的難點在于受限物理實驗儀器設備的精密度，導致在有些實驗過程中難以演示出良好的實驗效果，例如：桌面的微小形變不便被觀察發現，這個時候可以引入反射鏡放大桌面形變，使學生能夠直觀觀察整個實驗過程，能夠清晰地觀察到一些實驗細節，增強學生對微小形變的理解認識，知道桌面支持力、細繩的拉力都是由于微小形變產生，屬于彈力。在實驗過程中教師可通過信息融合技術將生活中多種多樣微小形變實驗過程搬到學生面前，放大實驗教學效果，使學生能夠清晰觀察到生活中的微小形變，這樣既節省了實驗探究時間，又讓學生觀察到了物理現象，發現了探究生活中的物理能力。

（五）設計實驗教學案例

在設計信息融合技術在物理實驗教學中應用的教學案例過程中，首先，要分析教學內容，以教師操作為主，學生觀察實驗現象為輔，信息融合技術的應用能夠使實驗更加全面，在開展實驗教學前要對實驗進行整合與分析。其次，要分析教學目標，根據教學內容的實際情況制訂在原有目標基礎上的新目標，提高學生的觀察與理解能力，拓展學生的物理思維[6]。另外，要掌握班級學生的性格特點與學習情況，以學生為主體展開實驗教學。最后，要設計教學過程，將信息融合技術應用在物理實驗教學中，構建創新型教學過程，在課前、課中與課后應用信息融合技術手段，實現全面的信息化教學模式。

（六）建設專業教師隊伍

教師是影響教學質量的關鍵，要想提升信息融合技術在物理實驗教學中的應用效果，就必須要加強教師培訓，提高教師的專業能力與綜合素養。針對師資力量進行調查，制訂培訓計劃，定期開展相關培訓，主要的培訓內容為高中物理知識與計算機編程內容等。學校可聘請專家開展培訓、講座等，由專家示范，教師操作，突破傳統的教學策略與教學模式，調動教師參與培訓的積極性，全面提升教師的信息化教學能力，使教學質量有所提升。另外，教師要加強自身的教學反思，在開展培訓的過程中適當舉行現代化課程競賽，引發教師參與培訓的興趣，檢驗教師的培訓效果，可由青年教師帶領接受能力較弱的教師學習相關信息融合技術知識，實現共同進步，互幫互助，深入探究信息融合技術在物理實驗教學中的應用，提升實驗教學質量[7]。

結束語

綜上所述，在信息時代背景下，要想實現高質量的物理實驗教學，就必須要在教學中應用信息融合技術，模擬虛擬實驗，將實驗過程更加清晰、直觀地展現在學生面前，提高教師的信息化教學水平，培養學生的物理素養與學習能力，提高物理實驗教學質量。

參考文獻

[1]何金偉.對信息技術環境下初中物理教學的研究[J].科學咨詢（教育科研），2022（2）：154-156.

[2]王洪德.利用信息技術物理課堂教學效率的途徑探索：構建高效的物理生態化課堂[J].中學課程輔導（教師教育），2021（12）：87-88.

[3]丁海濤，楊科利，侯晶，等.關于中學物理教學與信息融合的認識探究[J].科學咨詢（教育科研），2021（6）：147-149.

[4]丁海濤，楊科利.中學物理教學與信息融合的方法[J].成才，2021（11）：36-37.

[5]董顯坤.初中物理實驗與信息技術融合教學探究[C]//.2019年廣西寫作學會教學研究專業委員會第二期座談會資料匯編（下），2019：53-55.

[6]董友生.信息技術與高中物理教學深度融合的策略探究[J].教育現代化，2019，6（57）：150-152.

[7]周江.放飛信息技術點亮物理課堂[J].中學課程輔導（教師通訊），2019（1）：158.

本文系晉江市教育科學“十四五”規劃（第一批）研究課題“核心素養下科學探究在物理教學中的落實途徑探究”（課題編號：JG1451-023）的研究成果。