信息技術2.0背景下高中物理實驗有效教學的案例研究

鐘登杰

【摘要】隨著信息技術的發展進步，教學過程中融入信息技術已經成為未來教育的重要方向.在信息技術飛速發展的環境下，高中物理實驗有效教學受到了巨大影響，不僅對原有實驗操作步驟流程進行了簡化，還提升了教學效率和教學精準度.本文對信息技術背景下高中物理實驗有效教學案例進行研究，首先論述信息技術背景下高中物理實驗教學需要遵守的原則，隨后分析信息技術在高中物理實驗教學中的作用，并以矛盾第二定律為例對教學案例進行細化研究，最后進行總結，以供參考.

【關鍵詞】信息技術；高中物理；實驗教學

在“互聯網+”背景下，大數據、人工智能等新興技術正在改變著人們的日常生活.而高中階段是學生成長進步較快的重要階段，不僅可以對初中知識進行總結和延伸，同時也能夠對大學知識進行預習，發揮出承上啟下的作用.物理學科本身具備邏輯性特點，前后內容邏輯較為清晰，如果某個環節內容不夠全面，就會導致學生學習出現問題，影響整體學習生涯.為了給學生帶來更好的物理教學體驗，教師需要將信息技術充分融入物理實驗教學中，站在實驗角度明確知識體系和知識內容，進而在信息技術幫助下，展開細化學習，為未來發展做鋪墊.由此可見，對信息技術融入高中物理實驗有效教學進行深入研究，具有重要意義.

1 信息技術2.0背景下高中物理實驗教學需遵守的原則

1.1 主體性原則

雖然目前高中階段不屬于義務教育階段，但對培養學生核心素養依然適用，符合教育要求.高中物理學習過程中，實驗教學是必要環節，不僅可以引導學生學習知識，同時也可以強化學生的學習能力和核心素養，鼓勵學生進行實踐，進而利用實踐印證理論，達成教學目的［1］.而在信息技術的幫助下，高中物理實驗需要遵守主體性原則，將教學內容作為核心，將學生作為主體，根據學生實際情況制定教學方法和實驗過程，充分發揮實驗作用.

1.2 輔助性原則

信息技術屬于現代化技術之一，最主要的作用在于輔助實驗教學開展，充分強化實驗教學的趣味性，充分吸引學生的注意力，進而發揮技術作用.而信息技術可以將傳統教學中較為抽象的物理實驗轉化為更為直觀的形象，為教師教學提供有力幫助，進而幫助學生掌握實驗原理.因此，在利用信息技術時，需要充分發揮輔助原則的作用，和學生進行溝通交流，引導學生展開獨立實驗，培養學生的手動操作能力，進而鼓勵學生創新.

1.3 適用性原則

信息技術可以有效解決實驗教學中存在的問題，并突破現有重點和難點，有效強化實驗效率，學習現有知識.雖然目前多數高中物理實驗難度較高，并且對環境的要求較為苛刻，導致無法進行實踐教學.而在信息技術的幫助下，教師可以利用多媒體軟件展開實驗模擬［2］.但是并非所有實驗都可以利用信息技術展開教學，因此教師需要堅持適用性原則，選擇合適的實驗，鼓勵學生親手完成模擬操作，進而留下深刻印象.

1.4 科學性原則

科學性原則是高中物理實驗教學的必要性原則，也是應用信息技術的基礎性原則.如果無法保證物理教學的基礎性，就會導致學生所學知識存在問題，不僅會阻礙實驗教學的科學性，導致實驗結果出現錯誤，也會影響學生未來發展.因此，科學性原則是基礎性原則，不能為融合而融合，只有落實科學性原則才能充分發揮實驗作用.

2 信息技術在高中物理實驗有效教學中的作用

2.1 直觀展現實驗

演示實驗屬于重要組成內容之一，學生在教師演示實驗的幫助下可以充分了解物理規律.但是在演示過程中，學生難免會存在無法跟隨教師步伐的情況，導致實驗無法發揮教學作用，總結也不夠完善，最終影響整體教學效果和進展.隨著信息技術在高中物理實驗中得到應用，教師可以通過錄制視頻的方式引導學生參與實驗過程，并借助信息化技術和手段延長視頻播放時間，促使學生觀察整體實驗過程，進而提升觀察效率，得到有效觀察結果［3］.

2.2 提升探究能力

通過實驗的方式，學生可以在短時間內獲取真理，并對經驗進行總結.但是在實際教學過程中，高中物理實驗會受到多方面限制，導致學生在學習過程中存在意識薄弱、手動操作能力下降的問題.隨著信息技術在高中物理實驗教學中廣泛應用，教師可以對教學環境、教學實驗進行模擬，并在此基礎上鼓勵學生自行操作，進而打破傳統限制，參與課堂當中.同時，部分實驗本身具備危險性，通過信息技術可以降低實驗的危險程度，培養學生的學習興趣，進而提升學生的綜合能力.

2.3 利于數據統計

實驗過程中，數據統計是必要環節，只有保證實驗數據的精準性，才能對規律進行總結和提煉，為學生傳授正確知識.而在實際實驗操作中，難免會受到外部環境的影響，導致實驗結果不夠精準，實驗數據不夠準確，最終影響實驗成效.而在信息技術的幫助下，高中物理實驗教學可以避免出現實驗數據不準的情況，并在原有技術的基礎上降低數據運算時間，提升數據精準度，為后續操作提供有力幫助［4］.同時，信息技術為數據處理提供了更加豐富的手段，可以為學生打開眼界，進一步強化學生學習興趣.

3 信息技術2.0背景下高中物理實驗有效教學的案例研究

本文以魯教版必修一第五章牛頓運動定律中第三節牛頓第二定律為例，深入研究如何在信息技術的幫助下對高中物理實驗開展有效教學.牛頓第二定律主要指物體加速度大小和物體所受合外力大小成正比，和物體自身質量成反比，且加速度的方向與合外力的方向相同.具體公式為F=kma，其中k代表比例常數，F代表合外力，m代表物體質量，單位為千克，a代表物體加速度，單位為m/s2.牛頓第二定律表明，力和加速度同時出現且同時消失，如果力沒有發生變化，則加速度也不會發生變化，如果力在時間的影響下發生變化則加速度也會發生變化.如果合外力為0，則加速度也為0，此時物體會處于勻速直線運動狀態或者靜止狀態.

以往教師展開物理實驗時，通常會準備好一輛固定質量的小車（或者木滑塊）、打點計時器、鉤碼、砝碼、刻度尺、細線、紙帶等材料，將小車作為研究對象，連接小車和紙帶，并在紙帶上做好標記，通過標記位置明確小車運動情況.而小車的拉力則需要通過鉤碼測試鉤碼重力來明確，隨后利用控制變量法展開深入研究，分析不同條件下，合外力、物體加速度等變量的變化［5］.在實驗過程中，由于小車質量固定，雖然可以通過更換小車的方式對小車質量進行更改，但是較為繁瑣.而利用信息技術則可以降低復雜程度，準備充足條件.具體操作可見圖1.

利用信息技術開展高中物理實驗有效教學時，需要從構建實驗環境、模擬實驗現象、制作實驗視頻、展開實驗評價四個方面入手.

3.1 構建實驗環境

高中物理實驗實踐性較強，不僅貫穿于整個高中階段，同時還對實驗的條件要求嚴格，如果無法滿足條件要求，就會導致物理實驗失去效果，無法發揮教學作用.部分物理教師選擇口述的方式展開模擬，導致學生理解難度提升，并對學生認知造成了影響.而在應用信息技術后，教師可以對實驗環境進行模擬，利用模擬還原功能，為學生展現出精準的物理實驗過程，進而強化學生的印象.

以往試驗中，教師多采用固定質量小車，學生雖然可以展開學習，但是具體受力分析環節難免存在分析不全面的情況，并且實驗環境不夠嚴謹，小車可能會受到多方因素的影響實驗結果.而利用信息技術模擬實驗環境后，教師可以在軟件中展開模擬，對環境要素進行細化設置，確保實驗不會受到影響.

3.2 模擬實驗現象

對高中物理實驗展開有效教學時，教師可以充分利用信息技術對實驗現象進行模擬，通過多媒體為學生呈現實驗結果，降低理解難度，充分吸引學生的注意力，進而理解物理知識的內涵，點燃學生學習興趣.由于模擬環境較為穩定，因此實驗現象固定，教師僅需要填寫變量即可通過軟件模擬進程，進而為學生展現出清晰的模擬結果.同時，在信息技術的幫助下，教師可以直接繪制表格，省去操作步驟，為學生繪制出圖象，進而幫助學生掌握內容，印證教材課本內容，幫助學生掌握具象化知識.除此之外，教師也可以將具體操作方式傳授給學生，并要求學生利用軟件進行實驗，鼓勵學生根據軟件結果對牛頓第二定律的知識點進行分析和總結，深化知識印象［6］.模擬時，學生既可以按照教師所教步驟展開模擬，獲取正確答案，也可以自行模擬，探究不同操作步驟的不同之處，明確變量變化帶來的影響，進而充分理解所學內容.在維持合外力不變的前提下，物體質量與物體加速度應當為反比，此時可以根據模擬情況繪制函數圖，有效結合數學知識，探索物理實驗的價值.

3.3 制作實驗視頻

實驗視頻是物理實驗教學的重要方式之一，可以引導學生深入實驗當中，并強化學生的學習自主性.目前信息技術背景下，實驗視頻內容越來越豐富，視頻教學形式的應用也越來越廣泛，教師可以通過視頻言簡意賅地闡述教學內容，充分吸引學生注意力，豐富教學資源，發揮教學成效.

具體而言，在對牛頓第二定律教學時，教師可以打開軟件，引導學生進行操作，在電腦上對實驗進行模擬，并鼓勵其在家中制作視頻，到學校展現給其他同學，幫助學生樹立實驗印象，有效強化教學效率，發揮教學作用.

3.4 展開實驗評價

待模擬結束后，教師需要對實驗模擬全過程進行評價，其中評價重點為學生操作流程和知識掌握程度.評價時需要保證多元化，站在不同主體角度，采用不同方式對學生展開評價.而在融合信息技術后，則需要利用信息技術記錄學生的具體表現，根據學生基礎情況給出評價.同時，要求學生展開自我評價和小組互評，幫助學生明確自身存在的不足之處，進而改善不足，充分發揮出評價的作用.信息技術為實驗評價帶來了客觀性和立體感，學生不僅可以查漏補缺，同時也可以樹立學習目標，并在實驗中獲取成就感，不斷提升核心素養，強化綜合能力.

4 結語

將信息技術融入高中物理實驗教學中不僅可以激發學生的學習興趣，也可以解決原有高中物理實驗教學存在的問題，并在此基礎上打破時間的限制和空間的限制，保證物理實驗能夠清晰完整地呈現在學生的面前，充分發揮教學作用.由此可見，信息技術能夠在高中物理教學中發揮重要作用，幫助學生養成良好的習慣，并保證所學知識的精準性.教師需要堅持主體性、輔助性、適用性、科學性四方面原則，在實驗教學中有效融入信息技術，通過信息技術構建出可靠的實驗環境，并對實驗結果進行模擬，進而為學生展開客觀評價，發揮信息技術作用，為學生未來發展作出貢獻.

【本文系：龍巖市基礎教育教學研究課題《信息技術2.0背景下高中物理實驗有效教學的案例研究》（JKYX22-177）研究成果】

參考文獻：

［1］史海龍.信息技術模擬理想實驗在高中物理教學中的應用——以力學為例［J］.數理天地（高中版），2023（14）：87-89.

［2］王琳.應用信息技術2.0促進高中物理實驗教學創新的策略研究［J］.天天愛科學（教學研究），2023（06）：4-6.

［3］盧海春，尹白順.現代信息技術與高中物理實驗教學的融合應用［J］.物理教師，2023，44（05）：51-53.

［4］湯海湘，汪超，秦紅兵.信息化環境下高中物理實驗能力培養探究［J］.數理天地（高中版），2022（20）：92-94.

［5］蔡福珍.基于核心素養下高中物理實驗教學與信息技術融合的實證研究［J］.中學理科園地，2022，18（01）：45-47.

［6］李雙亮.信息技術與高中物理實驗教學融合效果實踐研究——以融合牛頓定律實驗為例［J］.數理化解題研究，2020（30）：44-45.