關(guān)于信息技術(shù)在高中物理教學中的應用探索

高定銀

摘 要：在高中物理課堂中，教師利用信息技術(shù)進行知識教學。利用信息技術(shù)創(chuàng)設(shè)生動教學情境，提高學科知識呈現(xiàn)的直觀性；利用信息技術(shù)具備的多元智慧功能，提高教學時效性與精確性；利用信息技術(shù)展現(xiàn)實驗過程，促進學生物理核心素養(yǎng)的提高；發(fā)揮信息技術(shù)功能優(yōu)勢，實現(xiàn)與物理學科深度融合，引導學生以信息技術(shù)為依托進行深度思考，積極參與到課堂學習之中。基于此，本文以信息技術(shù)為視域點，簡要分析其在高中物理教學中的相關(guān)應用策略要點。

關(guān)鍵詞：高中物理；信息技術(shù)；教學策略；應用要點

互聯(lián)網(wǎng)已滲透到生產(chǎn)、生活的諸多方面。而以信息技術(shù)為基礎(chǔ)形成的教學方式，在當前各學科教學中占據(jù)重要地位。有關(guān)高中階段的物理教學，為提高學生的學習效率、培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)，需要教師結(jié)合教學需求有效利用信息技術(shù)。具體來講，教師以更為新穎、直觀的形式進行教學，一方面調(diào)動學生的學習積極性，另一方面引領(lǐng)學生開展獨立自主學習，從而打造高效高中物理課堂，達成既定教學目標。

一、云計算技術(shù)在高中物理教學中的應用要點

（一）從學生需求出發(fā)，制訂個性化教學方案

教師應依據(jù)學生掌握知識的實際情況，利用云計算技術(shù)輔助教學平臺，即云平臺為學生提供個性化教學方案[1]。比如，在“庫侖定律”的知識點教學中，一些學生前期已掌握有關(guān)電場強度的知識，但是一些學生的認知基礎(chǔ)相對薄弱，就可以利用云平臺中的“共享功能”上傳不同的課前教學方案。

方案1：針對班級中基礎(chǔ)相對薄弱的學生，預習課件中加入詳細推導庫侖定律的過程，增加要點講解且附加兩道思考問題，由此達到溫故知新的預習效果。同時為學生設(shè)計用橡膠棒與毛皮摩擦后，放于碎紙片附近觀察橡膠棒吸引碎紙片情況的Flash動畫演示，配合感性語言直觀描述此過程，在必要環(huán)節(jié)給出相應的提示，旨在引導學生自主學習并推導庫侖定律。

方案2：針對班級中基礎(chǔ)較為扎實的學生，基于方案1在課件中去掉推導庫侖定律的內(nèi)容，而是轉(zhuǎn)向培養(yǎng)學生的抽象思維。教師在課堂教學中借助云平臺的功能優(yōu)勢，把一些抽象概念利用視頻、圖片或Flash動畫的形式，讓其更加形象化來激發(fā)學生對物理的學習興趣。教師在課后也能利用云平臺為學生布置難度不同的課后習題，且要為基礎(chǔ)薄弱的學生提供更多的鼓勵及指導。另外，教師還可以通過這一平臺組建興趣交流討論小組，隨時隨地幫助教師了解學生思想動態(tài)，并為其討論內(nèi)容提供有力支持，旨在及時解答學生問題。處在這樣個性化、趣味化的學習環(huán)境中，學生才能實現(xiàn)“快樂學習”與“主動學習”。

（二）從互動需求出發(fā)，搭建教與學互動平臺

物理教學資源能夠在云計算教學環(huán)境支持下，隨時隨地記錄并同步到云端。而且對終端設(shè)備的各項性能要求較低，不管是智能手機或是上網(wǎng)本，均能獲得與之相應的“教”和“學”的服務，所以即便是終端設(shè)備不同，也不會過多影響到學生的學習。學生隨時隨地登錄并訪問云平臺，例如在圖書館、家中均能在線下載、查看教學視頻或是電子教案，還能借此完成作業(yè)以及課程測試。與此同時，空間及時間對教學活動的客觀影響會降到最低，同樣教師也能在家中或是辦公室進行教學準備與組織工作。利用云平臺展示優(yōu)秀的學生作業(yè)作品，一方面給予學生引導與鼓勵，另一方面提供學習重點和難點等。利用云平臺整合學生反映的疑難問題，由此利用云平臺制作專題復習PPT，如“電場中的動力學問題”“磁場區(qū)域邊界問題”“帶電粒子運動的周期性問題”等，或是由此發(fā)起小組討論活動。嘗試通過多樣性的教學手段，運用云端的各類教學軟件及豐富的教學資源，比如通過視頻課件或是PPT演示物理情境的創(chuàng)設(shè)、清楚展示微觀物理的發(fā)生過程，以此提高物理概念學習的趣味性。

（三）從教學需求出發(fā)，實現(xiàn)教育資源的共享

在傳統(tǒng)教學模式下，信息來源往往存在一定局限，加之各學校的教育資源形成孤島，在一定程度上加大了共享難度[2]。但在這一領(lǐng)域有效運用云計算技術(shù)，一方面整合教育資源，另一方面服務于學校訪問。通過這樣的形式，可以最大化利用及共享優(yōu)質(zhì)教育資源，且對教育教學改革起到推動作用。各學校教師在云服務終端下，能夠?qū)⒕肺锢碚n件、物理試卷等推到云端，以供給各所學校的教師及學生下載學習。在云計算技術(shù)支持下的教學平臺，收集了物理學習中學生常見的問題和疑難，然后將其統(tǒng)一上傳到云端加以分析處理。這樣不僅能夠?qū)崟r掌握學生學習物理的真實情況，還能減輕教師的教學負擔，僅需指派一些教師負責解答云端中的疑難，在長時間的積累下構(gòu)建物理知識疑難Ｑ＆Ａ（問與答）庫。如果在學習中學生遇到疑難問題登錄云平臺，在搜索欄輸入相應的疑難問題，然后系統(tǒng)能自動找出參考答案，若是學生不滿意則能繼續(xù)提出疑問，最后由負責的教師進一步解釋。

二、數(shù)字化實驗在高中物理教學中的應用要點

（一）優(yōu)化實驗操作，豐富教學內(nèi)容

在高中物理傳統(tǒng)實驗教學模式下，教師指導學生進行實驗操作，通過動手操作的形式了解實驗現(xiàn)象、理解實驗原理，從而更加扎實地掌握相關(guān)知識。雖然運用這種實驗形式能獲得理想的教學效果，但卻會浪費大量的教學時間，往往學生缺少足夠的實驗操作時間[3]。而數(shù)字化實驗借助傳感器，收集海量數(shù)據(jù)信息，結(jié)合實際需求調(diào)整數(shù)據(jù)量確保數(shù)據(jù)的實用性。和傳統(tǒng)物理實驗相比，數(shù)字化實驗不需使用到過多的實驗器材與實驗步驟，在確保實驗質(zhì)量與數(shù)量的基礎(chǔ)上，幫助學生更為深入地理解實驗原理與實驗規(guī)律。以“彈力”這一知識點教學為例，為探究彈力與拉伸彈簧長度之間的關(guān)系，教師可以利用數(shù)字化實驗組織學生觀看視頻，以盡可能短的時間了解物理實驗的整個過程，一方面可以讓學生掌握重要的實驗原理，另一方面了解彈力與彈簧伸長量之間的關(guān)系，更重要的是，有利于學生掌握通過圖像研究物理量關(guān)系的學習方法。教師在具體操作環(huán)節(jié)，事先通過數(shù)字化技術(shù)對實驗視頻進行錄制，也可以利用互聯(lián)網(wǎng)平臺收集相關(guān)實驗視頻，學生通過觀看視頻掌握每一個實驗環(huán)節(jié)。涉及重點實驗部分可以利用暫停、慢放等形式，輔助學生認真觀察整個實驗過程，以此更好地理解知識內(nèi)容，并提高課堂教學效果。總之，教師利用數(shù)字化實驗進行教學，在優(yōu)化實驗操作的同時激發(fā)學生的學習興趣。

（二）優(yōu)化實驗演示，加深知識理解

針對數(shù)字化實驗而言，主要以觀察的形式進行實驗學習與探究。學生雖然未能參與實驗操作，卻能清楚觀察實驗的每個環(huán)節(jié)以及實驗現(xiàn)象，留心各項操作的注意事項。而物理教師應組織學生仔細觀察實驗，引導學生發(fā)現(xiàn)問題并提出針對性的解決方案。和傳統(tǒng)實驗教學相比，數(shù)字化實驗能提高數(shù)據(jù)分析的全面性與快速性，總結(jié)歸納物理規(guī)律保障實驗結(jié)果可信度，通過不同形式展示實驗數(shù)據(jù)，最大限度滿足學生的設(shè)想，從而讓學生更為深刻、生動地學習物理知識。以“力的合成”為例，教師為幫助學生學習掌握力的平行四邊形定則內(nèi)容，可以利用數(shù)字化實驗與傳感器對傳統(tǒng)實驗加以創(chuàng)新，使學生觀看與探究一個力的作用與兩個力的作用具有相同效果。首先固定橡皮條的一端，通過兩個力拉將橡皮條拉伸至一點，然后通過一個力將其拉伸至相同位置。在此基礎(chǔ)上通過計算機對數(shù)據(jù)進行分析處理，一方面做出相應圖式，另一方面組織學生比對分析兩種圖式，由此驗證力的平行四邊形定則。將數(shù)字化實驗貫穿在課堂活動中，使學生觀察實驗步驟并了解實驗環(huán)節(jié)，探究分析在實驗操作中值得注意的問題，幫助學生加深理解實驗原理，從而提高課堂教學的有效性。總之，物理教師應依據(jù)物理實驗特征，通過數(shù)字化實驗進一步優(yōu)化其演示方式，這樣不僅有利于學生理解物理實驗，還能提高學生理解知識的程度。

（三）創(chuàng)設(shè)實驗情境，擴充教學活動

為了提高高中物理課堂教學活動的實效性，則應重視課堂導入環(huán)節(jié)的設(shè)計，以此引導學生在最短時間內(nèi)進入良好的學習狀態(tài)。教師通過創(chuàng)設(shè)教學情境，為學生帶來一種身臨其境之感，組織學生進行自主思考和合作探究，深刻理解與全面掌握物理知識、物理規(guī)律。和傳統(tǒng)物理實驗相比，數(shù)字化實驗能更加快速、更加精準地采集數(shù)據(jù)，在節(jié)約物理實驗時間的同時降低實驗誤差。比如，通過傳感器收集相關(guān)實驗信息，利用電子白板展示圖像。在課堂教學中，教師應巧妙運用數(shù)字化實驗為學生創(chuàng)設(shè)合適的教學情境。以“小車速度隨時間變化的規(guī)律”這一物理實驗教學為例，教師便能通過數(shù)字化實驗的教學模式，補齊傳統(tǒng)實驗教學活動的短板。在實際教學中為學生展示實驗需要使用的器材，一方面激發(fā)實驗好奇心，另一方面滿足其求知欲望。在本實驗中會使用到木板、小車以及位移傳感器等。物理教師展示教材中沒有使用的實驗器材，講解各種器材在實驗中的使用方式及功能作用。以位移傳感器為例，不僅讓學生清楚其用于搜集各種物理數(shù)據(jù)，還要通過展示使用傳感器的方法，使其掌握實驗中的各個注意事項。總之，教師通過展示實驗儀器，在激發(fā)學生探究欲望的同時，引導其獨立進行實驗操作，通過主動觀察、深入思考等環(huán)節(jié)提高教學有效性。

三、VR技術(shù)在高中物理教學中的應用要點

（一）軟件選取

現(xiàn)階段，VR（虛擬現(xiàn)實）技術(shù)已應用于許多領(lǐng)域并且虛擬現(xiàn)實引擎相較成熟，主要的仿真軟件有團結(jié)引擎以及實時3D建構(gòu)工具等[4]。通過VR軟件中的模擬系統(tǒng)，能夠在虛擬現(xiàn)實場景模擬、還原物理運動，例如摩擦、重力等自然現(xiàn)象。筆者依據(jù)軟件的適用范圍、操作難度、課題特點等，利用團結(jié)引擎軟件為學生設(shè)計了平拋運動的游戲。對于團結(jié)引擎軟件，其作為綜合型游戲引擎能輕松搭建虛擬場景與設(shè)計三維視頻游戲。筆者利用其中的地形編輯引擎，在對游戲場景創(chuàng)建的同時設(shè)計游戲地形，且其中的物理引擎能夠模擬多種物理運動，系統(tǒng)可以為場景中的物體增加相應的物理屬性，通過腳本對虛擬物體進行控制，即能模擬摩擦、重力等自然現(xiàn)象。

（二）運用原則

第一，應用VR技術(shù)應服務于課堂教學。虛擬場景的創(chuàng)設(shè)應該圍繞課程教學目標，即結(jié)合教學內(nèi)容、學習任務來創(chuàng)建。設(shè)計趣味游戲輔助學生感知知識，僅是一種服務于教學的形式，絕非展示這項技術(shù)。

第二，模擬現(xiàn)實場景應保證真實性。利用VR技術(shù)模擬現(xiàn)實場景應和客觀事實相符，而且場景的物體不能脫離物體運動定律，以此提高學生的沉浸感。

第三，模擬現(xiàn)實場景應保證趣味性。場景背景的創(chuàng)建不僅應緊扣課題，還需選擇學生感興趣的事件，一方面激發(fā)學生的求知欲，另一方面活躍學習氣氛。

四、視頻分析技術(shù)在高中物理教學中的應用要點

（一）軟件選取

這一技術(shù)的主要原理為：操作者點擊鼠標或是通過追蹤器追蹤運動的物體，捕捉視頻當中的研究對象，定位其時空位置，展示其運動軌跡[5]。同時，擬合分析數(shù)據(jù)或?qū)⒁曨l所收集空間數(shù)據(jù)以圖像、表格的形式導出，這樣也有利于對物理規(guī)律的探究及教學。筆者利用物理實驗軟件分析平拋運動實驗視頻，該軟件能夠提供多種操作方式，主要包含數(shù)據(jù)處理及分析、拋物運動等，其軟件包含大量的數(shù)據(jù)繪圖工具，函數(shù)建模工具，由此輔助教師構(gòu)建相應的物理實驗模型。依托物理實驗軟件分析物體平拋運動的實驗視頻，以此得到物體位置點與平拋運動軌跡，筆者嘗試通過利用動態(tài)粒子模型，直接對比實際運動軌跡與平拋運動的分軌跡。在課堂教學中運用這一信息技術(shù)，能直觀呈現(xiàn)平拋運動的難點、重點，輔助學生認識構(gòu)建物理規(guī)律。和傳統(tǒng)教學模式相比，這種方法能快速獲得物體做平拋運動的軌跡，一方面擴充課堂容量，另一方面提高教學效率。

（二）運用原則

第一，運用視頻分析技術(shù)應緊緊圍繞物理課程標準。教師依據(jù)課程標準提出的要求，明確需要使用的教學內(nèi)容并在此基礎(chǔ)上進行教學設(shè)計。

第二，結(jié)合課題選擇適合的視頻分析技術(shù)。比如，平拋運動、自由落體運動等，由于運動過程太快而很難看清。為此，可以利用該技術(shù)追蹤物體位置，從而精確快速獲得運動軌跡。再比如，單擺的運動周期測量，由于測量的時間過長而且結(jié)果具有離散性，教師可以利用軟件捕捉其運動軌跡，導出位移－時間圖像。

結(jié)束語

綜上所述，信息技術(shù)的應用可以較好滿足高中物理教學需求，如創(chuàng)設(shè)良好的教學氛圍、進行物理實驗演示等。在教學實踐中有效運用信息技術(shù)，不僅提高了學生的學習信心及興趣，還會使物理知識的展現(xiàn)更加具體。因此，作為高中物理教師，應加大對信息技術(shù)教學的研究力度，進一步拓展其應用范圍，以此發(fā)揮出信息技術(shù)對教學、學習活動的輔助作用，讓學生以更加輕松、高效的狀態(tài)學習物理，在習得知識技能、思想方法的同時，提高物理核心素養(yǎng)。

參考文獻

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[3]劉欣欣.基于信息化視野下高中物理教學新模式探究[J].科學咨詢（科技·管理），2020（6）：217.

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[5]劉娟麗.信息技術(shù)與高中物理教學的融合途徑探索[J].科學咨詢（科技·管理），2020（3）：134.