信息技術在高中物理電學實驗教學中的應用研究

陳立峰

摘 要：信息技術與物理實驗相融，已經成為互聯網時代背景下，高中物理教學的關鍵發展趨勢。現以此發展趨勢為探索契機，進行運用信息技術于高中物理電學實驗的操作方向說明，提出微觀世界可視化、及時捕捉實驗過程和現象等方面的要求。提出教師應基于恰當教學原則，進行具體應用策略的合理使用，如實驗合理展示、實驗資源庫建立等。相關策略強調了物理實驗教學空間拓展的可行性，這將幫助學生從既往模仿實驗，逐步轉變為自主設計實驗與創造實驗，實現對電學乃至對物理知識體系的更清晰認知。

關鍵詞：高中物理；電學實驗；信息技術；應用研究

從目前看來，如果可以達到對于信息技術的科學化與靈活化利用，一方面能夠使物理實驗以直觀可視效果呈現在學生面前，另一方面則可從學生角度給予興趣激勵，讓其能夠全身心參與實驗，自覺對所學知識、所做實驗過程形成深刻印象，促進他們的物理核心素養全面提升。以高中物理電學實驗為例，教師可據此優勢，利用信息技術合理引入，進行課堂實驗資源更新、實驗方法拓展，真正突破傳統授課模式帶來的局限性，給學生以行之有效的幫助與指導。

一、應用信息技術于高中物理電學實驗的

方向

所謂應用信息技術于高中物理電學實驗的方向，即教師應看到信息技術與電學實驗教學相結合的優勢，切實把握住相關優勢，置電學實驗課堂于優質情境。

（一）微觀世界可視化

教師應注意到讓課堂實驗做到微觀世界可視化。因為高中階段物理實驗教學過程中，涉及諸多微觀物理現象，特別是電學工作原則更是如此，如果用過于傳統的教學策略，則學生不容易觀察到實驗過程和實驗結果，極易造成認知理解出現問題。與之相比，信息技術應用于高中物理電學實驗，課堂會通過計算機和多媒體模擬微觀世界物理現象的形式，使學生掌握物理知識。

（二）捕捉過程和現象

實驗過程和實驗現象的及時捕捉，是信息技術融匯使用下教師所應注意的另一發展方向。高中物理電學實驗中，很多內容都具有瞬時性特點，學生還未來得及觀看，實驗過程便已經宣告結束。而在信息技術整合之下，這種瞬時過程可被捕捉與記錄下來，使學生有機會在鏡頭慢放情況下形成深刻印象、加深記憶效果。

（三）內部結構的認知

信息技術可幫助展現電學實驗所指向事物的內部復雜結構，即在認知電子器件內部復雜結構過程中，若可以把信息技術融會其中，則學生的認知將更為簡便和快捷。除此以外，對于經典物理實驗的再現，或者對于具有一定危害性電學實驗的演示等，則均屬于教師應注意的信息技術應用場景[1]。

二、應用信息技術于高中物理電學實驗的操作原則

應用信息技術于高中物理電學實驗，會因上述方向的多元化而大有可為，教師在使用信息技術時，應據其優勢進行操作原則的具體把握。

（一）目標性原則

目標性原則是運用信息技術于高中物理電學實驗的首要原則。在進行高中物理實驗教學期間，教師應秉持這一原則，即充分做到以目標作為導向。現在很多教師均已經認識到了信息技術所具有的物理實驗輔助功能，然而卻又往往忽略掉另一個事實，即因為濫用信息技術而導致的實驗教學目標不夠清晰問題。物理教師應在電學實驗教學中，制訂更為清晰化與立體化的教學目標，保證學生在目標指引下，扎實掌握物理知識，取得物理實驗技能等方面的同步進步。

（二）適度原則

信息技術是服務于學生發展要求的，而非教師一種“炫技”工具，即部分實驗要由學生親自動手操作，這部分實驗無法以現代信息技術來取代，而有些可以融入信息技術的實驗，技術所起到的作用只能是展示現象、呈現過程，而非代替思考。高中物理教師一定要進一步明確物理學習時學生的客觀認知規律，科學界定哪些部分應當應用信息技術，哪些部分不適宜信息技術，保證信息技術在恰當位置插入，如一些電學實驗具有一定抽象性，不能在課堂上完成，教師即可考慮借助多媒體手段進行演示，以便用模擬形式加深學生對于相關知識的理解。

（三）功能輔助原則

在高中物理實驗教學期間，教師運用信息技術應明確功能輔助原則，將信息技術輔助功能充分發揮出來，借此燃起學生的物理學習熱情。例如，在面對一些電學難點問題期間，教師可親自給學生提供解答問題的思路，在解答時一面給予知識指導，一面增加信息技術呈現圖像和視頻等的幫助，讓學生體會到物理實驗所具有的無窮魅力。總的說來，實驗教學應強調學生探究為主、教師講解為主，而將現代信息技術置于輔助位置，既不能忽略其功能價值，又不能出現舍本逐末的問題[2]。

三、應用信息技術于高中物理電學實驗的實施方法

（一）教師講解時的技術引用

在高中物理電學實驗中應用信息技術時，首先在教師講解基礎知識與實驗技巧時加以體現。總的來說，在高中階段進行物理教學過程中，學生可以接觸到的電學方面實驗知識可集中涉及以下四點：1.不同電表連接形式；2.不同電表改裝形式；3.如何應用滑動變阻器；4.如何進行金屬電阻測量，以及伏安法應用。

學生在學習過程中，既應了解實驗時所涉及的設備器材、實驗流程，又應擁有足夠的實驗能力及實踐技巧等，而這些均可由教師借助信息技術手段給予講解說明，即在實驗操作之前，教師可借助電子信息技術進行電學實驗相關內容闡述，例如教師可劃分出不同教學類型，包括怎樣進行電路控制、怎樣應用電子元器件等。同傳統意義上的物理電學實驗教學相比，在物理電學實驗中應用了信息技術，學生更容易表現出對教師所教內容的強烈興趣，切實提升整體教學水平。

例如，教師在講解“電路組合”有關知識時，若依傳統教學邏輯開展講解，學生很容易使自我思維限制于狹隘框架內，不能充分了解教師所欲傳達的信息，而如果教師突出信息技術功能優勢，則結果勢必會大不相同。首先，教師可以借助信息技術手段，構建形成完善的電流實驗模型；其次，可以利用多媒體屏幕形式，使學生看到實驗期間二極管和三極管所具有的不同作用，形成真實直觀的體驗[3]。

在此之后，教師可以借助電子仿真軟件，使學生看到振蕩電路活動形式，這對于加深學生理解，具有顯著促進作用。總之，在教師進行講解期間，可進行信息技術的合理使用，以便降低電學實驗操作難度，同步凸顯電學實驗教育價值等。

（二）實驗操作時的資源支持

高中物理教師應結合信息技術手段，構建形成完善程度更高的物理實驗資源庫，以供學生參考取用。在物理實驗教學期間，使信息技術充分融合其中是非常有必要的，教師應基于這種必要性，從具體教學要求出發，進行以物理實驗操作為指向的數字化教育資源。

關于資源支持策略，筆者認為，可從具體教學延伸開來，由教師主動構建豐富的數字化資源庫，同時有效開展同實驗項目有關的資源革新活動。另外，為了促進實驗教學質量的提升，教師需要重點關注數字化資源的來源，盡可能利用來自生活的資源，這樣將使學生于電學實驗期間切實感受到真實生活之中的一些內容，實現更有興趣、更積極主動的學習目標。例如，在教學“變壓器”這一物理知識時，教師可以利用數字化技術，進行數字化資源的合理安排與有效組織，達到教育資源理想化共享效果[4]。

另外，在具體實驗指導期間，教師則應給予學生正確的引導，讓學生能夠主動收集生活中的變壓器圖片，做好其工作原理及結構構造方面的分析。同時教師應繼續展現信息技術的資源補充優勢，從中尋找到相關的實際生活用品，用于闡述變壓器有關原理和知識，借此拓寬學生思維，方便其理解記憶等。

例如，教師可讓學生觀察電餅鐺、電飯煲等電器的電壓，一般均為220V，然而大型發電機的電壓則高得多。教師可以結合拓展資源提出問題：這些電器的電壓為什么會不一樣？變壓器所起的主要作用是什么？大家是否可以舉出其他例子來說明變壓器的作用呢？利用此類拓展問題，可使學生得到物理思維的自然延伸，能夠更有效進行物理現象與生活實際的觀察，同步鞏固教材中的物理知識，達到學以致用的理想效果。

（三）實際探索時深化認知

信息技術在高中電學實驗教學中的應用，還可以表現在實際探索時的深化認知方面，即學生可以因為信息技術的融入，而在實驗實際探索時自覺深化對物理知識的認知。

例如，首先，信息技術融入可幫助學生強化實驗和知識概念間的關聯性。即教師在做物理電學實驗優化設計時，應一面明確實驗教學目標，一面以強化實驗和理論之間的聯系作為依托，引導學生進行概念的深度解讀，在這方面信息技術則具有顯著優勢。如學生在參與用多用電表進行電學物理量的測量實驗時，便可帶著概念完成任務，突破知識點解讀要點，重點結合信息技術手段了解多用電表所具有的構造特點和工作原理，了解多用電表如何使用的方法，同時對電學黑箱、直流電源以及導線有關概念加以把握等[5]。

其次，教師可在信息技術支持下，給予學生數據讀取和處理有關知識的及時指導。在電學實驗時，學生將使物理知識得到內化，使重難點得到突破，而教師則可因信息技術的支持，引導其從自身視角出發，更有效分析實驗原理、規劃實驗思路，做到對數據讀取等方面的準確把握。例如，教師可引導學生把握最小分度值是非“1”的儀表讀數方法，使學生進行真實、準確數據讀取與處理，以冷靜和認真的態度展開知識探索。

實踐探索是深化認知的另一角度，是教師幫助拓展學生的知識體系。在高中階段開展物理電學實驗時，教師可以于實驗持續期間，基于既定實驗操作要點，利用信息技術手段給學生創造實驗認知深化的平臺，有序地支持其進行實驗創新拓展，讓學生在實驗中及實驗后，思索現實生活之中的有關知識，包括為什么家里的燈泡會突然間熄滅，為什么會出現跳閘的現象，能夠利用所學物理知識對此做出分析闡述嗎？這些拓展知識體系的問題，可進一步調動學生體系化思維的構建與完善，使之有可能走出教室、回歸生活，真正意義上形成基于物理實驗的認知拓展理念[6]。

（四）支持學生的自主發展

在高中物理知識體系框架之內，包括了大量相似性內容，如果稍不留意，這些內容便極易為學生弄混淆。教師可以利用提問引導等方法，幫助學生分析差異，支持其在自主發展狀態下進行更深入的思考辨別。在提問引導時，支持學生自主發展，使之準確識別關鍵知識點是非常有必要的，可認為這是幫助學生突破電學實驗困境的關鍵。實際教學時，很多學生都可能出現機械遵循教師節奏、機械記憶知識內容的問題，卻無法自主做到理想化辨析。針對此問題，教師應以使學生獨立總結有關知識，進行相似概念內容的異同分析為目標，突出信息技術融合的支持作用。

舉例而言，在進行“滑動變阻器應用分析”實驗教學時，需要讓學生比較滑動變阻器在接入電路時的不同操作方法，了解限流法與分電壓法的應用技巧，但這兩種方法所涉及的電路圖很相似，而滑動變阻器所具有的調節效果又完全不同，且無論電壓、電流還是功耗等方面均有完全不同的表達式，常會讓學生在自主操作、自主發展時倍感困惑。這時教師可使學生置身于信息技術場景，在生動地展示信息技術后，學生將有效完成兩種方法的操作，形成準確的過程分析，同時將分析結果以表格形式體現出來。

以信息技術為媒介的支持學生自主發展策略，既可以在課堂上使用，又可以在課堂外進行，教師可以根據學生表現出的問題，給予針對性的安排及教學指導，用于切實改善學生認知效果，同時通過增加自我和學生之間互動的做法，鼓勵學生進一步了解實驗操作方法及操作程序，為其未來的研究創造有利條件[7]。

結束語

在物理課堂教學中，適度引入信息技術能夠起到豐富學生課堂體驗，為其創造良好自主學習空間等諸多方面作用，促進其探索精神與思考能力的提升。高中物理教師可繼續進行以電學實驗為代表的物理知識，突出相關知識在信息技術場景下的表現效果，即分別用本文所列舉的實驗合理展示、實驗資源庫建立等做法，使高中生有機會對物理實驗形成正確的認知，同時在具體學習過程中體會到物理實驗的無限樂趣。

參考文獻

[1]洪文青.推進信息深度融合，提高課堂實效：信息技術與高中物理教學的整合策略[J].高考，2020（22）：100.

[2]姚香花.在物理實驗教學中信息技術融合策略[J].數理化解題研究，2020（8）：63-64.

[3]曹杭云.現代信息技術與高中物理教學的深度融合[J].數理天地（高中版），2022（12）：95-97.

[4]宋欣航.高中物理教學中常見電學實驗問題及優化改良措施[J].新智慧，2021（28）：67-69.

[5]時子豪，張曉琳.融合信息技術提高教學質量：現代教育技術與高中物理教學的深度融合案例分析[J].物理通報，2022（S1）：126-131.

[6]劉元平.高中物理教學中常見電學實驗問題分析[J].數理化學習（教研版），2020（8）：51-52.

[7]謝琳.高中物理教學中常見的電學實驗問題分析[J].天天愛科學（教學研究），2021（10）：85-86.

本文為2022年福安市基礎教育研究立項課題“信息技術與中學物理實驗教學深度融合的研究”（編號：AJKT2022016）成果。