運用信息技術促進高中物理深度學習的策略研究

摘 要：信息技術的發展為教育教學改革提供了新的契機和動力。在高中物理教學中，如何利用信息技術促進學生的深度學習，提高課堂教學效率和質量，成為亟待探討和解決的問題。本文以高中物理“電容器的電容”相關知識教學為例，分析了信息技術在該教學內容中的應用現狀，指出了當前教學中存在的問題，并從利用動畫演示深化概念理解、開展交互式探究提高實驗效果、創設問題情境拓展知識應用、優化教學評價激發學習動力等方面，提出了運用信息技術促進深度學習的策略。通過教學實踐，證明這些策略能夠有效加深學生對相關概念的理解，培養學生的實驗探究能力，增強學生知識應用遷移能力，激發學生學習興趣和積極性。本研究對深化高中物理教學改革、提升課堂教學效果具有一定的理論和實踐指導意義。

關鍵詞：信息技術；高中物理；深度學習；電容器的電容

“電容器的電容”相關知識是高中物理電學部分的重要內容，涉及電容器的構造、電容的定義和計算、電容器的串并聯等知識點，學生普遍感到抽象難懂。傳統教學中，教師通常采用講授法，借助多媒體演示課件，展示電容器的結構和電容的計算公式，再布置練習題鞏固。這種“灌輸式”的教學很難調動學生的學習主動性，學生往往是被動接受知識，缺少對知識的深入思考和探究，容易出現“會聽、會看、不會想、不會做”的現象。因此，探索運用信息技術手段優化“電容器的電容”相關知識的教與學過程，引導學生主動參與知識建構，提高學習效率和質量。

一、信息技術在“電容器的電容”相關知識教學中的應用現狀

（一）多媒體課件的運用

在“電容器的電容”相關知識教學中，絕大多數教師都借助多媒體課件進行教學。多媒體課件集文字、圖像、聲音、視頻等多種媒體于一體，信息量大，表現力強，能夠直觀形象地展示電容器的結構、電容的概念和影響因素等[1]。例如，在講解電容器的結構時，教師通過播放動畫或視頻，展示電容器的基本構造和帶電過程，幫助學生建立電容器的感性認識。

（二）虛擬仿真實驗的開展

物理學是一門實驗性很強的學科，然而受限于實驗條件和經費，許多學校在“電容器的電容”相關知識教學中很難開展實際操作實驗。虛擬仿真實驗技術的應用為解決這一難題提供了新的途徑。教師利用虛擬仿真實驗平臺，學生在計算機上進行實驗操作，可以突破時間、空間、安全等方面的限制，自主探究電容器的特性[2]。例如，在“用直流電源給電容器充電”虛擬實驗中，學生通過拖拽電源、電容器、開關等元件搭建電路，設置電源電壓，觀察電容器兩端電壓隨時間的變化規律，加深對電容器充放電過程的理解。

（三）在線測試與評價的實施

傳統的“電容器的電容”相關知識教學評價以期終考試為主，忽視了學習過程性評價。在線測試與評價系統的引入，實現了評價方式的多元化和即時化。教師利用在線測評系統，及時檢測學生對知識點的掌握情況，發現學生存在的問題，并給予針對性的輔導與講解[3]。例如，教師在講授電容器的基本概念后，通過在線組卷，布置電容器基礎知識測試，全面考查學生對電容器結構、電容的定義、電容的并聯和串聯等基礎知識的掌握程度。

二、“電容器的電容”相關知識教學中存在的問題

（一）重結論輕過程，學生參與度不高

在“電容器的電容”相關知識教學中，許多教師習慣于直接講授概念、公式和結論，忽視了學生的主體地位和學習過程。學生被動接受知識灌輸，缺少獨立思考和動手實踐的機會，很難真正理解知識的來龍去脈，學習積極性不高。一些教師運用多媒體課件時，往往將課件當作“電子講義”，滿屏幕的文字、公式，缺少情境創設和問題探究，難以激發學生的學習興趣。

（二）實驗探究流于形式，缺少深度思考

“電容器的電容”相關知識教學中，部分教師意識到實驗探究的重要性，但在實踐中往往存在實驗目的不明確、實驗設計不合理、實驗現象講解不到位等問題。即使開展了虛擬仿真實驗，學生也是按照教師設計好的實驗步驟操作，缺少自主設計實驗、預測實驗結果、分析實驗現象的機會[4]。

（三）練習注重計算，忽視概念理解與應用

傳統的“電容器的電容”相關知識教學練習多以計算題為主，重視公式的推導和代入計算，而忽視了概念理解和實際應用能力的培養。學生通過大量重復訓練，能夠熟練套用公式進行計算，在考試中取得較好成績。然而，一旦脫離題海戰術，面對實際問題時，學生往往不知如何分析問題、解決問題，難以將所學知識遷移到實際問題中。同時，單一的練習形式容易使學生產生厭倦情緒，失去學習興趣[5]。

三、運用信息技術促進深度學習的策略

（一）利用動畫演示，深化概念理解

1.電容器儲存電荷的過程動畫

在講解電容器的基本概念時，教師可以播放電容器帶電過程的動畫。動畫形象地展示了當電容器兩極板接上電源后，電子在導線中的定向移動，正負電荷在兩極板上的積累分離過程。學生通過觀察動畫，能夠直觀感受到電容器內部電場強度的變化和電勢差的建立過程，理解電容器儲存電荷的本質。同時，動畫還能夠揭示電容器兩極板所帶電荷量總是相等的，加深學生對電容器電中性的認識。相比于靜態示意圖，動畫更能抓住電容器帶電過程的關鍵，幫助學生建構概念網絡。

2.電容器的電容與電極面積、距離關系動畫

電容的大小與電容器電極板的面積和距離有關，但學生往往難以理解面積增大和距離減小為何會增大電容。針對這一問題，教師可以利用動畫直觀演示電容量與電極幾何參數的關系。動畫可創設兩組情境：一是固定極板距離，動態改變極板面積；二是固定極板面積，動態改變極板距離。學生觀察電容器極板間的電場線密度隨極板面積、距離變化的情況，發現面積增大和距離減小時，電場線更加密集，單位面積上的電荷量更大。學生在動態變化過程中歸納電容量與幾何參數的定性關系，加深概念理解。相比于生硬的公式羅列，動畫演示能激發學生的學習興趣，引導學生主動建構概念之間的聯系。

（二）開展交互式探究，提升實驗效果

1.利用虛擬仿真技術，讓學生自主設計電容器

在學習電容器的結構時，教師可以利用虛擬仿真實驗平臺，讓學生自主設計并搭建電容器。學生在實驗平臺上可以選擇不同材料的導體作為極板，調整極板的面積、形狀、數量和距離，通過虛擬電表測量自己所設計電容器的電容量。學生還可以嘗試串聯或并聯自制的電容器，探究串并聯等效電容的規律。在設計電容器的過程中，學生綜合運用所學電容器的結構和電容的概念知識，加深對電容器物理特性的理解。學生成為實驗的主人，調動了學生的主觀能動性，體驗到設計的樂趣，培養了學生的科學探究和動手實踐能力。

2.通過在線討論，分享實驗心得

為了增強虛擬實驗的交互性，教師可以利用在線學習平臺的討論功能，搭建師生、生生交流的橋梁。學生在進行虛擬實驗探究后，可以在討論區發表自己的實驗方案、遇到的問題和心得體會，并查看其他同學的探究成果。教師適時參與討論，引導學生交流不同的實驗設計思路，啟發學生進一步優化完善實驗方案。學生之間也可以相互質疑、爭辯，碰撞思想火花。在交互討論中，學生能夠開闊思路，深化對實驗內容的理解。

（三）創設問題情境，拓展知識應用

1.真實情境中電容器的應用案例

電容器在許多電子設備中發揮著重要作用，如相機閃光燈電路、手機觸摸屏等。教師可以收集這些現實應用案例的圖片或視頻，在課堂上播放，引導學生思考電容器在其中的作用。以相機閃光燈電路為例，教師提出問題：閃光燈如何在較短時間內提供大電流？電容器在其中起到什么作用？學生通過分析電路結構，發現閃光燈需要在極短時間內釋放大量電荷，而電容器具有儲存電荷和瞬時放電的特點，在閃光過程中起到關鍵作用。學生將抽象的電容器概念與具體的應用實例聯系起來，加深了對電容器特性的理解，也認識到物理知識在實際kOlbTI73hegjHsofnewVvTchHW+Khuu0UAt+YsSzvis=生活中的價值。教師引導學生探究真實問題，既培養了學生分析問題的能力，又激發了學生學習物理的興趣。

2.學科交叉問題

電容器的物理原理在生物學領域也有重要體現。教師可以適當進行物理和生物學科的交叉，拓寬學生的知識視野。例如，在講授完電容器的充放電過程后，教師可以引入神經元之間信息傳遞的生物學問題。教師播放神經元結構和神經遞質傳遞的動畫，引導學生思考：神經元膜兩側電位差的建立和消失過程與電容器充放電有何相似之處？膜的電容特性在遞質傳遞中起到什么作用？學生發現，神經元膜由于其特殊的分子結構，類似于一個微型電容器。興奮時，離子在膜兩側聚集，相當于電容器充電；復極時，離子重新分布，相當于電容器放電。學生運用電容器的相關知識，解釋了生命現象中的物理學問題，加深了跨學科知識的理解，培養了綜合分析能力。教師巧妙設計跨學科問題，幫助學生突破學科壁壘，從多角度認識電容器知識的應用價值。

（四）優化教學評價，激發學習動力

1.形成性評價與總結性評價相結合

教師應在教學過程中及時開展形成性評價，根據學生的學習表現給予反饋和指導。如在課堂討論環節，教師可利用在線答題工具，設置開放性問題，引導學生用自己的語言闡述對電容器原理的理解，系統及時匯總每位學生的答題情況。教師根據學生的回答，分析學生對知識點的掌握程度，有針對性地予以答疑解惑。在虛擬實驗環節，教師可參考學生在線提交的實驗報告，從實驗目的、實驗步驟、數據記錄、結果分析等方面對學生的實驗探究情況給予評價。通過形成性評價，學生能及時獲得反饋，查漏補缺，調整學習策略。

2.學生自評、生生互評、師生共評

在評價主體上，教師應打破“一考定終身”的傳統觀念，引導學生參與到評價過程中。學生在系統學習電容器知識后，教師要組織學生進行自我評價。學生登錄在線學習平臺，回顧自己的學習過程，總結學習收獲，查找知識盲點，明確今后的努力方向。學生自評有助于增強學習的反思意識和自我管理能力。生生互評方面，教師可以利用在線互評系統，讓學生相互閱讀實驗報告或討論發言，給予評分和評語。學生在相互評價中，能夠吸收他人的優點，拓寬視野，培養批判性思維。最后，教師要與學生共同評價學習效果，總結經驗教訓，達成師生共識，構建民主、平等、和諧的師生關系。學生、同伴、教師共同參與評價，學生的主體地位得到體現，學習的參與感和獲得感極大增強。

四、運用信息技術促進深度學習的效果分析

（一）學生概念理解更加深入

通過動畫演示電容器的帶電過程和電容量影響因素，學生能直觀感受電容器儲存電荷的過程，理解面積、距離等幾何參數對電容量的影響。學生在課后訪談中表示，動畫將抽象的物理過程形象化，加深了對電容器概念的理解，課堂學習不再“云里霧里”。學生在單元測試的概念題部分得分明顯提高，絕大多數學生能準確表述電容的定義，解釋影響電容的因素，體現了學生對相關概念的深刻理解。

（二）實驗探究能力得到提升

學生利用虛擬仿真實驗平臺，自主設計電容器，并通過在線討論區分享實驗心得。學生成為實驗的主人，調動了學習積極性，在交互討論中汲取他人經驗，不斷完善自己的實驗方案。在教學實踐中，學生提交的實驗報告質量普遍較高，能夠翔實記錄實驗過程，分析實驗結果，體現了實驗探究能力的提升。課堂觀察也發現，學生在虛擬實驗中表現出濃厚的興趣，積極動手操作，主動質疑和思考，師生互動熱烈。

（三）知識應用遷移能力增強

教師展示電容器在閃光燈、觸摸屏中的應用，引導學生分析電容器的作用，學生能將所學知識與現實生活聯系起來。在跨學科問題探究中，學生嘗試用電容器知識解釋神經元的信息傳遞過程，認識到物理知識的應用價值。在電容器知識的綜合應用題中，學生普遍能根據題目描述的具體情境，選擇合適的問題解決策略，體現了知識遷移能力的增強。學生在問卷調查中也反饋，通過與現實和跨學科問題的聯系，加深了對知識的理解，提高了學以致用的能力。

（四）學習興趣和積極性顯著提升

得益于信息技術手段的綜合運用，學生對“電容器的電容”相關知識的學習興趣明顯增強。在問卷調查中，超過85%的學生表示喜歡采用多媒體、虛擬仿真、在線測評等信息化教學模式，認為信息技術讓枯燥的物理知識變得生動有趣。學生上課專注聽講，積極發言，課后自覺完成拓展閱讀和習題，提交的作業完成率和正確率大幅提升。這些現象表明，運用信息技術營造了良好的學習氛圍，調動了學生參與課堂的積極性，培養了學習物理的興趣。學生有了強烈的學習動機，知識掌握和能力提升的效果就會更加顯著。

結束語

綜上所述，在高中物理“電容器的電容”相關知識教學中，合理運用多媒體動畫、虛擬仿真實驗、在線測評、討論區互動等信息技術手段，能夠創設生動直觀的教學情境，為學生提供自主探究的平臺，拓寬學生的視野，優化教學評價方式，最終達到促進學生深度學習的目的。教學實踐證實，學生在信息化環境下表現出較強的學習興趣，知識理解更加深入，實驗能力、知識應用能力得到有效提升。這一研究成果對其他物理知識單元的教學設計具有一定的示范和指導作用。

參考文獻

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[2]黃曉娜，林澤坤.運用信息技術促進高中物理深度學習策略研究：以“電容器的電容”教學為例[J].物理通報，2024（5）：134-138.

[3]王萍兒.高中物理教學中信息技術深度融合的課堂實踐[J].第二課堂（D），2024（4）：57.

[4]蒙忠俊.信息技術助力物理教學的實踐[J].中小學電教（教學），2024（4）：55-57.

[5]顧愛敬.科技助力，探索未來之橋：信息技術與高中物理教學融合的實踐探究[J].高考，2024（11）：139-141.