初中物理實驗教學與信息技術融合初探

李曉春

（福建省上杭縣第三中學，福建上杭 364299）

教育部發布的《教育信息化2.0 行動計劃》促進了“教育信息化”再一次創新與升級，為初中物理信息化教學掀開了新的篇章，是教育智能化、信息化背景下的必然選擇。初中物理教師根據在教學過程中融合應用信息技術的特點與價值，可以利用信息技術適當優化實驗教學，改變當前初中物理實驗教學抽象、信息化程度不高、學生探究操作主動性不強等問題，豐富實驗教學活動的形式，吸引學生主動參與物理實驗。

一、信息技術對于初中物理實驗教學的價值

（一）多變量，促使學生發現物理規律

初中物理實驗的常用方法為控制變量法，通過實驗驗證抽象的物理現象，其結果通常會受到多個變量的影響。師生在探究與操作實驗的過程中，需要控制一個或多個變量以獲得最合理的實驗結果。但是傳統教學模式會受到實驗環境、實驗器材等因素的影響，師生控制實驗變量會受到一定阻礙，極易導致實驗結果出現偏差。將信息技術融入實驗教學有助于解決這一問題。師生建立信息化意識，利用計算機模擬物理實驗過程，通過設計相關參數實現有效控制實驗變量，減少變量之誤差，學生往往能夠更準確地發現實驗相關物理量的內在規律，豐富物理學習收獲［1］。

（二）優演示，幫助學生增強學習效果

開展初中物理實驗教學活動要保證學生科學探究操作的安全與質量，教師應該適當演示實驗過程。在以往的教學過程中，教師演示一般以示范操作為主，存在部分無法清晰講解實驗操作過程的問題。學生觀察教師操作示范也會受到座位位置因素的影響，不同程度上會出現錯誤理解實驗探究與操作步驟的現象。而融合信息技術可以改變這樣的現象。在信息技術的支持下，教師可以一改往日在課堂上重復示范“實驗”過程的教學行為，可以利用動畫優化實驗演示環節，通過動畫放大實驗細節，清楚呈現每一項必要、規范、安全的操作細節。如此學生能夠強化掌握實驗探究過程、實驗操作注意事項，增強實驗探究學習效果。

（三）新模式，促使教學符合課程改革要求

新課程改革說明了初中物理教學的新標準——倡導教學方式多樣化。將信息技術融入實驗教學，便是“教學方式多樣化”的一種表現形式，能夠扭轉初中物理教學模式單一的局面，促使整體教學更加符合新課程改革的要求，從而在新的模式下帶給學生新的物理科學探究體驗，這同樣說明了初中物理實驗教學融合信息技術的現實價值。

二、初中物理實驗教學融合信息技術的方法

（一）將抽象原理形象化，在掌握原理的基礎上推進實驗

實驗是檢驗物理理論的關鍵過程，理論是進行物理實驗的重要依據，夯實學生的理論基礎是初中物理實驗教學最基本的前提條件。學生只有扎實掌握了物理基本原理，才能根據理論自主設計科學的實驗方案，才能在理論的支持下完善實驗操作并取得一定的收獲。而信息技術具有使抽象知識形象化的能力，有助于學生理解初中物理的抽象原理。因此將初中物理實驗教學與信息技術融合，教師可以利用信息技術將抽象原理形象化，優化講解物理實驗基礎理論的過程［2］。比如，根據在課堂教學活動中展示多媒體課件的規律，在課件中有序設計理論講解內容，通過按順序講解課件促進學生由淺入深地理解理論。同時，在課件內適當添加圖片、音樂、動畫、視頻等要素，借助對應的形象化語言輔助說明教材抽象化的理論文字，刺激學生的認知、視覺與聽覺。同時轉化理論學習方式，深化形象化思考，避免全憑想象或抽象推理探究實驗原理，學生加強掌握實驗原理是實驗學習的良好開端，對教學有較大的促進意義。

（二）整合教材內外內容，在豐富教學的基礎上推進實驗

初中生思考、探究與驗證物理知識大多都建立在儲備豐富知識的前提下，知識儲備越豐富、支持實驗越有力，探究學習效果越理想。然而現行的初中物理教材普遍存在一個不足——由于教材的信息容量限制，其編排物理知識時會進行適當篩選，無法向學生提供更加豐富的實驗啟示、探究學習素材，一定程度上會影響學生儲備知識與參與實驗。融合信息技術，將其用于整合教材內外的物理知識點，有利于彌補這一不足，促進學生胸有成竹、信心十足地探究實驗。而利用信息技術整合教材內外的物理知識，教師與學生均可擁有主動權。

一方面，從教師的角度來說，教師借助信息技術之力可以根據教學所用教材的特點，在豐富的網絡資源中搜集能夠滿足實驗教學需要的課外教學素材，包括電子教案、3D 課件等，將其與預設教案進行整合，豐富教學內容，完善實驗教學目標與常規引導步驟。在教師的指導下，學生于實驗之前探究豐富的物理學習材料，儲備實驗的關鍵知識，這是提升實驗探究質量的必經之路。

另一方面，從學生的立場出發，學生在信息基礎與實驗教學融合的前提下成為“應用信息技術”的主人，可以根據教師預先提出的主題實驗要求，在課下利用互聯網獲取信息的優勢，搜集與主題實驗相關的信息，如實驗所需材料、實驗基本過程、實驗注意事項、實驗應控制的變量、實驗誤差影響因素等，明確實驗探究相關的主要信息，有針對性地預習物理實驗。而后，在課堂上緊跟教師的腳步，以信息技術為支持探究主題實驗、完成動手操作，顯著提升學生的物理實驗探究效果。

（三）演示物理生活現象，在點燃熱情的基礎上推進實驗

初中物理課程中與生活緊密相關的實驗不在少數，面對此類實驗，利用信息技術演示生活中的物理現象，不僅能夠加深學生了解物理實驗背景，還能有效點燃其實驗探究熱情，增強其實驗探究動力。而學生滿懷熱情、動力始終不減地探究實驗，是高效教學的基本保障。因此，將初中物理實驗教學與信息技術融合，教師可以找準生活現象作為切入點，通過信息技術還原和演示實驗。比如，在教學“溫度與物態變化”時，為了促使學生通過實驗探究理解水在沸騰前后的溫度變化特點，點燃其探究水沸騰前后溫度與物態變化情況的熱情，教師可以利用信息技術還原生活中“燒水”的現象，還原水在加熱的狀態下升溫與沸騰的過程。由此激活學生的生活經驗，學生根據教師借助信息技術展示的信息聯想生活中水沸騰之后溫度之高與水蒸氣的現象，思考“使水沸騰的溫度是多少”等問題，隨之展開實驗，開始探究與動手操作，將信息技術與教學的融合落在實處，促進學生發展物理科學探究素養。

（四）引入虛擬仿真技術，在模擬情境的基礎上推進實驗

要想融合信息技術，不斷將最新的技術成果或科技前沿知識滲透在初中物理實驗教學中，捕捉初中生對信息技術的好奇心，教師還可以利用AR、VR 等虛擬仿真技術進行教學，為學生創設感受物理實驗的仿真情境，同時在此基礎上促進他們探究實驗［3］。針對部分不適合學生自主操作的實驗，教師也可以利用虛擬仿真技術進行教學，將實驗過程轉化為虛擬的現實影像，彌補教學與學生無法操作的不足。例如，在教學“探究凸透鏡成像的規律”實驗時，教師在給學生提供蠟燭（或F 型光源）、凸透鏡、光具座等實驗器材并要求其自主操作實驗之外，還可以利用AR 技術設計凸透鏡成像仿真影像，組織學生戴上AR 眼鏡感受凸透鏡在不同情況下的成像特點，身臨其境地總結其成像規律。此外，教學“探究聲音的產生與傳播”“探究平面鏡成像規律”實驗時，教師也可以利用此方法，先引導學生感受聲音與平面鏡成像，激活其感官，再讓他們在真實感受虛擬影像的前提下進行實驗。學生通過想象、理解與操作逐漸深度吸收并轉化物理實驗知識，理解AR 等信息技術背后的科學探究、創新創造精神，從精神層面上受到影響，建立科學探究的責任意識，這對于其物理實驗探究、物理學習與發展等方面均發揮著積極的影響作用。

（五）模擬物理實驗條件，在智能操作的基礎上推進實驗

初中物理實驗教學應該注意的是，受到教學環境、實驗場地、實驗資源、實驗危險性等因素的影響，部分初中物理實驗雖然具有較高的教學價值，但是卻不適合通過學生動手操作的方式落實。同時，部分物理實驗現象“轉瞬即逝”、不易觀察，如果學生在操作與探究的過程中稍不留神，就很有可能無法準確捕捉實驗信息，影響科學探究結果。應用信息技術模擬實驗條件、構建智能化的實驗教學與操作環境，讓學生在智能操作的基礎上進行實驗，是解決以上問題的不二之選。比如，融合信息技術與初中物理實驗教學，將智能白板應用于學生的實驗探究方面，利用智能白板提供模擬實驗器材、開辟智能化實驗教學場地，引導學生通過拖拽、點擊實驗器材等智能操作完成實驗智能探究。針對某些觀察難度較大的實驗現象，教師可以通過截圖、錄屏、暫停、放大等操作捕捉實驗現象，將其通過智能白板突出呈現出來。一方面，學生能感受智能化的物理實驗探究過程；另一方面，能強化捕捉實驗現象，獲得比以往直接動手操作更準確的實驗結果，能夠進一步提高初中物理實驗的探究水平。

（六）優化處理數據圖表，在詳解成果的基礎上推進實驗

初中物理實驗得出準確結論、取得預期收獲，還有賴于及時記錄和處理實驗數據。比如，利用表格記錄實驗數據，通過圖像分析數據特點、表示數據蘊含的物理規律。而相較于自主繪制實驗數據記錄表與圖像，利用信息技術在大數據的背景下智能處理數據、繪制圖表，不僅可以提高學生處理數據與圖表的效率，也能提高數據分析的準確率與圖表的參考價值［4］。所以，融合初中物理實驗教學與信息技術，教師可以應用信息技術優化處理實驗數據與圖表的方式。比如，在學生自主設計或直接參與物理實驗之前，通過信息化教學端向其發放電子實驗數據記錄表，以此提示學生在實驗過程中應該重點關注的數據信息，要求學生自主接收、查閱并在實驗過程中按照表格要求梳理關鍵信息。而后，利用信息化教學系統自帶的計算軟件精準計算學生提交的實驗數據信息，將實驗結果數字化，促使學生能夠精確看到并分析物理實驗結果。在必要的情況下，教師可以指導學生利用教學系統圖像自動化處理軟件將實驗數據與結果轉化為物理圖像，如電流隨電壓變化圖像、水的體積與溫度關系圖像等。圖像語言能夠更直觀地總結和呈現物理實驗結果，學生回顧實驗探究過程，對照表格分析圖像，能夠在增強實驗探究素養的同時有效提高物理讀圖能力，對其深度學習物理有重大意義。

（七）應用微課解放教學，在精準共享的基礎上推進實驗

信息技術服務于初中物理教學以來，微課的身影便經常出現在物理課堂上，其有助于實驗教學，一定程度上能夠解決“教師示范實驗不充分”的問題。由此可見，要想實現初中物理教學融合信息技術，教師可以提高應用微課的力度，應用微課解放教學活動。比如，可以預先制作演示實驗的微課視頻，對重點實驗過程進行慢速、細節放大等剪輯處理，同時在畫面中適當標記說明類文字信息［5］。進而在實驗教學過程中，以微課教學取代傳統的演示實驗教學，以拓展動畫補充微課，根據微課播放進度適當通過暫停等方式針對性講解重點操作步驟，回答學生提出的實驗操作與探究問題，精準共享實驗要點。學生增加實驗操作的觀察收獲，在微課的提示下規范進行實驗探究，學習效果可想而知。

再者，基于微課的存在，即便課堂教學結束，教師也可以利用微課指導學生課后進行實驗學習，要求他們在課后重新觀看微課、復習課堂實驗，重新學習在課堂上理解不透徹的實驗內容。對于學習能力較強的學生，依據課堂主題實驗拓展其課后物理學習范圍，教師還可以提出“創新進行家庭小實驗，錄制視頻，制作你的實驗微課”的要求，引導學生在課后學習物理，利用家庭中能夠獲得的實驗材料創新設計物理實驗，制作“我的物理家庭小實驗”微課視頻，并將微課視頻上傳至開放性學習平臺，同時說明實驗創新設計的目的、思路與成果。于是，以信息技術為載體銜接學生課內外自主學習、創新實驗，以微課為主要形式，學生主動分享課后物理實驗創新探究的收獲，相互學習、相互啟發、互為榜樣，進入健康的“共享學習”狀態，共享經驗與創新物理實驗的學習感想，實現共同進步，為初中物理融合信息技術的實驗教學創造良好環境。

三、結語

總而言之，將信息技術應用于初中物理實驗教學是初中物理實驗教學的有效創新，能夠解決當下初中物理實驗教學中存在的客觀問題，發揮“促實驗”的作用，促使初中物理實驗教學簡單化、高效化。初中物理教師關注長遠發展學生的實驗素養，應該走出傳統思維，強化信息化教學，主動融合信息技術與實驗教學，為學生創造嶄新的物理實驗學習環境。