信息技術在高中物理實驗教學中的應用探析

朱修

（宿州市靈璧中學，安徽 宿州 234200）

在高中物理教學中，信息技術是一種推動課堂深度交互的積極手段，其可以幫助學生創設真實的學習情境，并由此引發學生對實驗問題或實驗現象進行探討交流。通過信息數據分析等功能的使用，為課堂營造出積極向上、和諧輕松的課堂氛圍，在一定程度上彌補教學中實驗環境、儀器短缺的不足，針對物理實驗中存在的問題做出優化，確保學生獲得具象化的物理現象，并因此發揮重要的作用。

一、高中物理實驗課堂教學信息化特點

信息技術與高中物理實驗課堂的充分融合，在無形中對教師專業化素養提出了更高的要求。教師需要在教學理念、教學觀念等方面做出轉變。同時，由于信息技術自身具備資源共享、信息量大等特征，這也對學生的學習方式提出了一定的要求，因此這一融合過程對高中物理實驗課堂具有一定的挑戰性。通過信息技術的應用，為物理教學過程的開展提供了多元化的感性認知材料，同時在此基礎上構建了真實的教學氛圍和情境[1]。教師可以通過這一方式調動學生的多重感官體驗，從根本上激發學生的學習興趣。例如，學生可以應用信息技術，針對實驗裝置、現象進行模擬，通過這樣的方式達成輔助學生實踐的目的，并且在這一過程中，學生也能夠感受到實驗的樂趣。

（一）活潑性

融入信息技術的物理實驗課堂具備出色的生動性。通過運用信息技術，可以為學生提供多元化的視聽體驗，調動學生感官享受，激發學生發散性思維。學生可以通過獨立探索或互相合作的方式，獲得最終的實驗結果，轉變傳統學習氛圍，這有助于強化學生創造、創新能力，為物理實驗的進行提供新思路。

（二）挑戰性

由于信息技術的引進，這也使得物理實驗課堂教學出現了很大不同。信息化高中物理實驗課堂要求教師擁有專業化的信息素養，并在課堂設計、教學觀念等方面融入信息技術，發揮出信息技術的積極作用。以學生角度而言，信息化物理實驗課堂的出現轉變了傳統學習形式，學生在課堂中不再過于依賴教師，學習形式也不局限于原有的物理模仿，而是以創新意識為導向學習物理知識，并在基礎理論的前提下創新拓展，提升信息處理實踐能力，合理運用網絡平臺中的共享資源，科學利用物理理論知識。

（三）完整性

實驗儀器、實驗室環境等因素在高中物理實驗教學中受到了極大限制，因此有些物理實驗無法清晰呈現，導致學生不能完全掌握學習流程。通過運用信息技術手段可以處理這一問題，盡可能完整復原物理實驗教學，幫助學生獲得完善的實驗教學效果，掌握物理實驗原理，推動信息化物理實驗教學有序開展。

二、信息化物理實驗教學的變化

（一）學生學習的變化

第一，先進科學技術的發展，為學生提供了更加廣泛、真實的教學體驗，且帶動學生學習方式向自主性方向發展，可以獲得更豐富的學習體驗和顯著的學習效果[2]。同時，在教學形式上，打破傳統課堂教學存在的局限性，擁有更為多樣性的教學手段。例如，教師提前錄制實驗教學視頻，明確對應的實驗步驟，同時通過微課、網絡平臺上傳等形式，幫助學生掌握實驗過程的基本原理，并明確存在于實驗教學過程中的關鍵問題。從某種程度上講，信息技術對學校的物理實驗環境做出了優化和完善，大幅度提升了物理課堂實踐能力，學生擁有了較為先進的實踐操作平臺，其能夠進一步開展物理實驗操作及觀察活動，通過這樣的方式深入實踐探究。此外，學生還可以依據仿真實驗室，進一步開展教學實驗，在強化實驗流程熟練程度的同時，大幅度提升實驗儀器的操作熟悉程度[3]。

第二，在實踐探究過程中，通過信息技術的應用，可大幅度拓寬實驗探究開展的范圍，同時依托數字化實驗的方式推動信息數據采集的速度，這一方式可確保學生在課堂教學進行過程中，擁有更加充足的時間進行自主設計實驗。不論是在實驗提出、實驗假設，還是最終的實驗設計環節，直到得出實驗結果都充滿了趣味性。由于自主探究過程具備較強的趣味性，其能大幅度提升學生實驗設計和參與的熱情，并在實踐過程中應用新方法，確保學生在教學實驗中的探討交流、協調能力得以全面提高[4]。

第三，在信息交流環節中，通過信息技術的應用，可以為學生以及教師后續的學習提供便捷的網絡溝通條件。同時學生可以通過一些社交媒介，包括微信群、QQ等與教師之間開展溝通和交流，由此打破傳統教學過程中的局限性，每名學生都能夠積極發表看法，并獲得思維和認知的分解和重構，而傳統的物理實驗教學也從封閉式向開放式教學方向轉移。

（二）教師教學的變化

對教師而言，其本身是物理實驗課堂中的引導者，大部分教學內容和教學流程都由教師策劃完成[5]。基于信息技術的支持，教師能夠為學生進一步開展內容豐富、形式多元的實驗教學。在傳統實驗課程教學中，教師往往會在課堂正式開始前，為學生講解理論知識、實驗原理，并為學生講解實驗儀器特點、功能等基礎知識，學生僅須跟隨教師的教學思路開展實驗，并在其后總結出對應的實驗結果。但這種單調刻板的教學形式，很難充分拓展學生的思維，同時學生也無法從根本上深入理解，無法在原有物理實驗的基礎上進行創新。而通過創建高效的信息化課堂，則能夠帶給物理課堂教學更加廣闊的發展空間，同時信息化教學的引入也帶給學生更加真實的教學情境，通過這樣的方式使學生能夠獲得更加有趣的教學體驗，使課堂合作交流展現出更加密切的特征[6]。

在教學內容上，教師可以通過互聯網搜集對應的物理信息資源以及有關研究成果等，確保高中物理實驗課堂具備更加出色的開放性特征，同時學生也能夠進一步了解豐富的物理實驗內容。通過在物理實驗教學中應用信息技術，可以輔助實驗教學，以彌補傳統實驗教學中的不足。通過多媒體的應用將原本快速的物理實驗放慢，確保學生能夠清晰感知實驗的全過程，借此獲取更加多元化的觀察體驗[7]。總的來說，信息化課堂除了可以從根本上優化教學資源，還可以將學生原本無法理解的物理規律變得更加動態化，確保學生能夠從細節中觀察到實驗要點。

三、信息技術在高中物理實驗教學中的應用

（一）信息化課前準備

針對高中物理實驗教學而言，其教學基礎是掌握理論知識，實驗教學無法完全脫離理論知識進行[8]。而在此提到的理論就是存在于物理課本中的內容和知識。這也是在提醒高中物理教師，在開展物理實驗教學時，不可盲目地進行實驗探究，應在立足于信息技術的基礎上，充分結合教材內容中的理論知識開展實驗教學。這就意味著實驗教學正式開始前，教師首先須向學生講解理論知識。并且在正式開始物理實驗教學前，教師須明確告知學生本次實驗過程中涉及的器材以及相關理論知識。利用網絡資源，為學生展示各種實驗器材的使用方法，以此確保實驗教學具有針對性。確保學生能夠在實驗準備階段，對即將進行的實驗有較為充分的準備，并在此基礎上明確和了解相關實驗的原理和內容。例如，在教學“機械能守恒定律”內容時，在實驗正式開始前，教師須首先告誡學生，本次實驗教學開展的根本目的，是為了進一步驗證機械能守恒定律，在實驗過程中實際需要應用的器材主要包括導線、鐵架臺、帶夾子的重物、低壓交流電、打點計時器、紙帶、復寫紙等。在此環節過后利用多媒體為學生演示各種實驗器材的具體使用方法。

（二）信息化課前預習

課前預習是高中物理教學過程中不可缺少的重要環節。傳統教學模式下，物理教師往往會要求學生按照教材進行簡單的課前預習[9]。而與教材有關的實驗內容部分，則會要求學生通過圖片展示、文字描述的形式加以認識，但這種簡單的方式卻難以使學生獲得實驗操作的真實體驗。不過，通過構建高效信息化課堂，教師則可在實驗課開始前，通過互聯網教學平臺提前將錄制的微課內容提供給學生，此過程中教師可結合學生的學習情況讓學生以合適的學習方式進行預習。在預習過程中，學生可將自己的疑問記錄下來，并依據互聯網教學平臺等媒介將其反饋給教師，在課堂進行過程中，教師則可針對具體的問題進行分析、探討，并依據互聯網平臺的數據進行分析，最終形成先學后教的教學形式。

例如，在教學“利用打點計時器測定速度”內容時，首先讓學生清楚電火花、電磁打點計時器的工作原理。利用實驗步驟明確以上兩種打點計時器的基本原理以及使用過程中的注意事項，按照對應的實驗步驟分別明確兩種打點計時器的使用方法，并且可以通過打點計時器的應用測量速度。對于學生來說，如果僅憑教師簡單的口頭講述，則很難完全領悟打點計時器的工作原理。因此，在實驗正式開始前，教師可通過錄制教學短視頻為學生講解一些理論知識，以此確保在教學過程中，學生能擁有更充足的實驗操作時間。

（三）信息化教學輔助

對于物理學而言，其本質是一門以實驗教學為核心內容的學科，學生可在物理教學過程中塑造良好的物理觀念[10]，其中主要包含學生對物理規律、概念的學習，一系列物理觀念都是通過相關實驗現象和結論總結出來的。但在高中物理學習過程中，有很大一部分物理定律和概念相對抽象，這會增加學生理解的難度。因此，在實踐教學過程中，教師可通過創建高效信息化課堂，利用多媒體促進學生深入理解有關物理概念，利用信息技術開展教學演示實驗，將實驗現象具象化地展示出來，刺激學生的感官，并結合理論知識深入理解物理規律和概念。

例如，在教學“自由落體運行”內容時，由于在實踐教學過程中，受到一些外部因素影響，致使具體實驗過程很難在課堂教學過程中開展，甚至很多學校并沒有牛頓管這樣的實驗器材，或是在實驗演示過程中，因為儀器自身的原因，導致牛頓管很難完全呈現真空狀態，這將嚴重影響實驗過程，不利于學生后續理解理論知識。因此，在課堂教學階段，教師可以提前錄制牛頓管實驗微課教學視頻，在教學過程中為學生反復播放。如果學生出現對“如果在忽略空氣阻力的情況下，不同物體下落速度是一致的，其與物體自身質量并無關聯”的理解并不透徹，則教師可將牛頓管中羽毛、金屬片的下落情況單獨截取出來，使學生在課下也能夠觀看，以此幫助學生清晰了解自由落體的定義。

（四）課后復習

課后復習與正式課堂教學的重要程度是相同的，只有確保課后復習環節的質量，才能說是真正意義上完成了一堂物理實驗課的教學。課后復習是對學生課堂學習的合理補充，因此，構建信息化高效課堂的復習環節也十分重要。

物理實驗過程具有邏輯嚴謹、課堂時間較短的特征，并且學生的學習過程也存在較大的差異，并非每位學生都能清晰地觀察到物理實驗的每一個細節、掌握每一個實驗原理。為此，在課后鞏固階段，教師可借助微課實驗視頻的教學形式，使學生多層次和多角度理解教學內容。同時在實驗平臺上發布對應的教學習題，通過微課實驗視頻與習題相結合的形式，確保學生能夠結合自身掌握知識的程度以及需求選取對應的內容，通過此種方式確保滿足學生不同的學習需求。

例如，在教學“感應電流”內容時，其主要是立足于電學、磁學這一教學基礎上，針對感應電流發生條件進行學習，并為后續自感互感等教學內容的學習奠定良好的基礎。

由于課堂時間有限，學生很可能未能理解教師所講的內容，但教師也無法重復講解，因此，在課堂實驗過程中，教師可將課堂演示內容錄制下來并上傳到教學平臺上，使學生通過在課下觀看實驗視頻回放以復習鞏固所學內容。

通過高中信息化課堂的構建，能夠大幅度提升高中生學科素養，因此，高中物理教師應進一步拓展物理實驗教學的新路徑，其中包括交互式電子白板、多媒體等一系列信息技術的應用，以開展虛擬實驗，有助于學生掌握實驗教學背后的原理。