信息技術在初中物理實驗教學中的運用

陳紫賢

(西安交通大學蘇州附屬初級中學,江蘇 蘇州 215000)

隨著科學技術的發展進步,信息技術已廣泛應用于現階段的各種教學活動中,給予學科知識更具象、更多樣化的展現形式,有效提升學生的學習興趣,活躍課堂氛圍.物理實驗是初中物理學科的主要學習方式,借助信息技術實施的物理實驗教學,可以讓學生直觀地觀察物理實驗全過程,細致入微地體會影響物理實驗結果的關鍵要素,從而在輕松理解物理理論知識的同時,加強學生創新意識和思維能力的培養,促進學生學科核心素養的養成及提升.本文將從多個方面對信息技術在初中物理實驗教學中的有效應用展開論述,期望為教師們提供參考與幫助.

1 創設實驗教學情境

傳統的物理實驗過程較為枯燥,通常是教師照本宣科地念著教材的實驗順序,學生按部就班操作,這樣的實驗活動學生過手而不過腦,根本沒有全身心投入實驗操作,無法用心體會實驗過程.而借助信息技術可以為學生創設富有趣味性和感染力的實驗情境,使得實驗尚未開始,便利用氛圍緊緊抓住學生的眼球,將學生的關注點全部吸引至課堂教學活動中,從而迸發出強烈的求知欲和探索欲.接著教師可以將實驗過程以圖片、視頻、短片等多種形式展現,進一步烘托實驗教學的情境氛圍,使學生持續在直觀、立體的環境中,更加主動地汲取知識和展開探索,以此進入到深度學習的狀態,徹底擺脫平面教材對思維發展和認知水平的局限.

例如,教師在進行“浮力”的實驗教學時,先利用信息技術為學生播放了“在死海里游戲人會漂浮”的視頻畫面,畫面里的人在死海里無論怎么撲騰都無法下沉.教師引導學生想象平日自己游泳時的場景,經過對比學生更無法理解視頻中的現象,認為那是視頻效果,現實根本不可能存在的事.教師沒有理會學生此時的想法,而是拿出一瓶水、一個杯子和一顆雞蛋,教師在杯子中注入2/3的水后把雞蛋放入,雞蛋很快沉入杯底,教師在杯中分多次加少許的鹽并攪拌均勻,直到加入的鹽不再溶解時,學生們發現雞蛋奇跡般地飄浮了起來.教師解釋其中的原理,物體的浮力與液體的密度相關,當液體密度越大則產生的浮力也越大,當雞蛋沒有變化時,杯中水在大量鹽的作用下密度變大,從而使雞蛋受的浮力變大,便飄浮起來,人在死海中不會下沉也是這個原理.小小的視頻激發了學生的好奇心,簡單的實驗讓學生清晰地理解了物理知識.信息技術的利用實現了實驗教學事半功倍的教學效果,大大提升了教學活動的有效性.

2 豐富實驗教學內容

部分初中物理教學實驗,由于課堂時長的限制和實踐材料的欠缺,不能夠為學生在課堂45分鐘之內進行完整且真實的演示,通常是由教師為學生進行簡單口語描述或者直接略過,大大阻礙了學生的學習體驗和認知的提升.借助信息技術開展的物理實驗教學活動,可以為學生將教材中的各類高難度實驗進行全方位的演示,教師不僅可以讓學生觀察到實驗的整個操作過程,而且也可以對實驗的關鍵環節實施重復學習和重點演示,以此可以讓學生清晰地掌握影響實驗結果的核心要素.

例如,二氧化碳擴散的實驗需要教師用分別裝有二氧化碳和氧氣的瓶子向學生們演示,但二氧化碳和氧氣都是無色無味的氣體,學生用肉眼難以觀察到實驗現象.教師便將課堂教學的實驗形式轉換為用信息技術制作成的模擬實驗,并且對二氧化碳和氧氣分別用了不同的顏色呈現,對氣體的擴散過程用了慢動作展示.學生們通過模擬實驗清楚觀察到氣體的擴散過程,更直觀地理解了氣體的擴散本質.教師借助信息技術進行的模擬實驗,使學生有如實操般真切感受到物理實驗的全過程,對物理實驗有了更具象的理解和更深刻的記憶,大大提升了物理實驗教學的有效性.

3 增強實驗教學體驗

初中物理知識枯燥難懂,特別是實驗原理、概念抽象復雜,對大部分學生都有一定的學習難度.有了信息技術的輔助,教師可以將實驗知識制作成視頻短片,再配合聲音圖像、動畫效果的渲染,給學生以全方位的觀官刺激,降低學生對學習的抵觸心理.同時,教師可對實驗的重點環節和內容進行精細化和趣味性的設計,或者為純理論知識增添情感元素,降低知識的難度,提升知識的感染力,使學生能夠快速地融入教學氛圍,輕松地理解實驗內容.

例如,在進行《光的色散》學習內容中的色光合成的實驗時,教師為了讓學生更加透徹地理解紅、綠、藍三種顏色的光混合在一起,可以成為包括白光在內的任意顏色,而其他任何顏色混合均不能成為這三種顏色,故此紅、綠、藍三種顏色被稱為“三原色”.教師利用信息技術為學生設計了調色板的小游戲,請學生兩兩一組進行實驗操作,兩名學生相互配合、開動思維,利用三原色調配出自己想要的顏色.學生們用紅色+藍色調出紫色,紅色+綠色調出黃色,然后再利用色彩比例的不同調配出橙色等繽紛的顏色.游戲的歡樂使學生們忘記了學習的煩惱,樂此不彼地持續進行著對知識的深入探索.抽象的物理知識只有通過學生的親身實踐和用心體會,才能夠實現將課本知識轉換為學生認知的提升,才能夠真正達到最佳的學習效果.

4 擴充實驗教學素材

初中物理教材對部分內容的講述不夠具體和完善,使得學生沒有辦法通過寥寥數語達到很好的學習效果.教師有必要利用信息技術展示更廣泛的教學資源,或者憑借自身極高的專業素養和知識儲備,彌補教材內容的不足,并利用信息技術對知識進行系統性和可視化的呈現,以此提升學生對知識的學習深度.同時,教材都是依據統一的培養目標而進行編寫,內容并不完全滿足現階段創建以學生為主體,促進學生個性化發展的教育目標,教師有必要結合學生的學習現狀,思考不同層次學生的學習需求,從而針對性地對學習內容進行補充.

例如,“探究電阻上的電流與兩端電壓的關系”是初中物理學習的重要內容,學生通過學習必須理解電流、電壓和電阻三者之間的關系,會使用電壓表和電流表進行測量,但教材對該部分內容以純理論的語言講解,對于實驗的材料和流程更是言之甚少,這為教師的教學造成了一定的難度.教師便利用信息技術在網絡上搜索其他實驗課件,經過篩選和甄別為學生挑選出最合適的實驗教學資料,并對實驗流程的合理性進行了檢測.于是,在課堂教學時,教師先為學生播放實驗視頻課件,然后提供與視頻課件相同的實驗材料,讓學生們親自對實驗結果進行驗證,以此加深學生的學習感受.

5 展示實驗教學結論

在初中物理實驗教學中,實驗的結論往往是通過圖像、圖表或者數據來體現,而這些體現方式和計算過程較為復雜,人為計算不可避免地會造成時間的浪費,也容易出現計算的錯誤,影響了實驗數據的準確性.而教師借助信息技術輔助作用,可以利用計算機的計算系統和完美的圖像處理軟件,對實驗結論所需要的圖像、圖表進行精準而多樣化的處理與呈現,并且需要修改實驗的任一數據時,實驗結論會進行相應的自動更新,不必再重復進行圖像和圖表的制作.同時,教師可以將依托信息技術制作的實驗結論共享至學習平臺或者課堂教學的大屏幕上,供全體學生對實驗結論進行研究與分析,達到對物理知識的強化學習和深度理解.

例如,在進行水沸騰實驗時,教師要求學生當水溫接近90 ℃時每隔1 min記錄一次溫度,學生們觀察到水沸騰時產生劇烈的汽化現象,大量的氣泡上升、變大到水面破裂,里面的水蒸氣散發到空氣中.雖然水持續被加熱,但沸騰后它的溫度保持不變,實驗結束后,教師與學生一起將實驗的監測時間、溫度變化,利用信息技術軟件制作成圖表,使學生能夠一目了然地知曉實驗結論,跳出實驗本身客觀地觀察評估實驗結果.接著教師又引入大氣壓與水沸點的關系,在標準大氣壓下水的沸點是100 ℃,但在高海拔地區,水的溫度沒有達到100 ℃,卻出現沸騰的現象,教師又為學生播放了科學家們在珠穆朗瑪峰上燒水的實驗視頻,只見水燒到73.5 ℃時,就出現沸騰現象.教師將視頻課件分享至學習平臺,請學生課后繼續觀察兩種狀態下水的沸騰狀態,再利用信息技術將兩種曲線圖表進行比對,以此強化學生對知識的理解,也讓學生養成在學習中深入探索的習慣.

6 鞏固實驗教學知識

孔子有云:“溫故而知新,可以為師矣.”學生在課堂上學習到了新的物理知識,若不進行反復強化鞏固,只能對知識形成短暫的記憶,或者只能理解到知識的表象.有了信息技術輔助的物理實驗課堂,教師可以將實驗過程全部記錄下來,在課堂教學結束后發布到學習平臺,供學生課后反復觀看和學習,在重復學習的時候,學生會發現實驗過程中被忽略的細節和不足之處,也會透過實驗的表象去探知實驗的本質,從而產生新的感悟和理解,提升實驗學習的質量.

信息技術制作的動態課件,較平面文字內容更直觀和生動,能夠充分調動學生學習的積極性,使傳統的被動學習方式變為高效的主動學習方式,促進學習效果的提升.教師也可在此時針對實驗內容為學生進行問題引導,讓學生在尋求解決方案的同時發現自己認知的不足和思維的局限,以此建立更全面且系統的知識架構.

總之,有了信息技術輔助的物理實驗教學,能夠有效改善傳統實驗教學的種種弊端,全方位提升實驗教學效果,提高學生的學習質量,可謂是不可多得的絕佳教學工具.初中物理教師仍需對信息技術的應用進行更加深入的探索和研究,不斷提升自身的職業素養和專業技能,為學生提供更具吸引力的學習情境,更加豐富的教學內容和更加生動的學習體驗,從而促進學生物理學科核心素養的全面提升.