教育信息化背景下的高專師范物理實驗教學

王艷麗

(濟南幼兒師范高等專科學校　山東 濟南　250307)

教育信息化背景下的高專師范物理實驗教學

王艷麗

(濟南幼兒師范高等專科學校山東 濟南250307)

摘 要：本文探討在教育信息化的背景下，對于高專師范生而言，物理實驗有哪些作用？高專師范學校如何有效開展傳統的物理實驗？

關鍵詞：教育信息化高專師范生物理實驗

當今，以數字化、網絡化、信息化為支撐的現代教育技術已經廣泛應用到課堂教學中，多媒體、交互式白板、云終端等先進的輔助教學設備已大量裝備到了各級各類學校．以微課程、反轉課堂、MOOCs(大型開放式網絡課程)、虛擬仿真為代表的新的教學模式和手段迅速興起，已經在影響和改變著我們傳統的教學模式，大大拓展了學生學習的視界．

然而，物理學是一門以實驗為基礎的科學，物理學的許多定理、定律是在觀察自然現象的基礎上或在相關理論的指導下通過實驗概括總結出來的．因此，在教育信息化的大背景下，如何將現代媒體手段與物理實驗教學有效地結合，切實提高學生的科學素養，這是一線教育工作者一直探索而未得到很好解決的課題．本文旨在針對高專師范類學生培養的特殊性，談談信息化背景下如何保持及延展傳統的操作性物理實驗教學的作用．

1物理實驗對高專師范生的作用

信息時代多媒體教學技術的應用、網絡資源的積累和發展、數字化實驗系統的開發和普遍使用，使得許多教師放棄了傳統的物理實驗操作，尤其是那些使用現代媒體嫻熟的年輕教師，他們用模擬實驗代替真實的實驗，盡管課堂上教師執教簡約，現象明顯，但學生的動手操作能力得不到加強，這對于師范類專業的學生尤為不利．

高專師范類學校是為基礎教育(主要是小學、幼兒園)培養師資的，師范生的科學素養，直接關系到少兒科學教育的質量．因此，給師范生開好物理實驗課程，意義非凡．

1.1物理實驗能直觀形象地為學生提供感性認識

目前，高專師范類專業的許多學生物理基礎薄弱，對抽象的物理概念、規律的理解與掌握存在一定的困難．并且高專師范生中的女生占絕大多數，她們對具體事物易于記憶，感知和觀察較細致，善于形象思維，而對抽象概念的理解較困難．這就必須借助課堂上真實呈現的物理實驗去補償，通過實驗，讓學生身臨其境，耳聞目睹，親自獲得具體的直接經驗，以便在教師的啟發引導下，經過分析和推理、歸納和概括，上升到理性認識，形成物理概念，導出物理規律．如研究電磁感應現象時，首先嘗試閉合電路的面積變化，線路中是否能產生感應電流，然后實驗穿過閉合電路的磁感強度變化，線路中是否產生感應電流；通過實驗結果，教師再引導學生歸納出：“無論是穿過閉合電路的磁感應強度發生變化，或是閉合電路所包圍的面積發生變化，只要穿過閉合電路的磁通量發生變化，閉合電路中就產生感應電流．”通過親自實驗得出的結論學生容易接受，且印象深刻．

1.2物理實驗能為師范生學習使用儀器進行示范

成功規范的物理實驗有助于培養學生良好的實驗習慣、實驗方法以及基本的實驗技能和素養．師范生是未來的基礎教育工作者，為了能勝任未來的教學工作，現在就必須培養他們的動手能力，養成良好的實驗習慣．因此，我們現在的課堂實驗要給師范生做出示范，言傳身教地教給師范生規范的實驗方法．比如，怎樣正確選擇和使用儀器，如何編制實驗步驟進行操作，怎樣正確進行讀數和記錄實驗數據，怎樣列表和作圖，如何分析和推理得出結論并進行誤差分析等．如直流電部分的演示實驗．要教給學生怎樣按圖接線，先接什么后接什么，電表怎樣選擇量程，如何讀數，電壓表、電流表、開關、滑動變阻器、電源等各如何連接．實驗完畢怎樣拆開線路將儀器整理好．通過長期的潛移默化，使學生養成良好的實驗習慣，以滿足將來從事基礎教育教學工作的需要．

1.3物理實驗能提高師范生學習物理的興趣

目前，在高專師范類專業的學生中存在著明顯的“重文輕理”的傾向，因此，對待他們認為是：“副科”的物理學科，更是缺乏興趣．而生動有趣的物理實驗能極大限度地提高學生學習物理的積極性，改變傳統的認為物理課枯燥難學的看法，變被動接受為主動參與．如在講“流體的流速與壓強”時，先演示“吹不走的乒乓球”實驗，在講“物體平衡的穩定性”時，先演示“懸崖勒馬”實驗．這樣可引起學生對即將研究問題的興趣，激發了求知欲望，他們非智力因素的潛能將得以充分發揮，確保了課堂教學的有效進行．

1.4物理實驗有助于師范生端正物理學習態度

師范生普遍認為在校期間只要學好語文、數學和外語之外，再擅長點音樂、美術、書法就足矣，學習物理沒什么用處．而生動有趣的、科學嚴密的、與社會發展和生活實際緊密聯系的物理實驗，能加深學生對物理學習的認識和理解，引發師范物理學習的動機和熱情，進而對未來從事少兒科學教育產生使命感和興趣．

2高專師范傳統物理實驗設計的做法

如上所述，信息時代物理實驗教學仍然肩負著特殊的教學任務，具有獨特的教學作用和效果，是多媒體手段無法完全取代的，那么根據高專師范生的特點怎樣設計好傳統物理課堂實驗呢?

2.1聯系實際學有所用

高專師范生開設的物理實驗，要盡可能的聯系生活中的趣味科學，使學生感到學有所用．如學習力學部分“反沖運動”時，可演示小學科學材料中用易拉罐和圓珠筆芯設計的反沖噴水實驗．學習熱學部分“凝結”時，可演示小學科學中的凝結實驗：在兩個同樣的玻璃杯中，倒入同溫度的水，在兩個杯口分別蓋上冷玻璃片和熱玻璃片，觀察水蒸氣遇冷的凝結．在學習“靜電”部分時，可聯系小學科學中“雷電的奧秘”，演示尖端放電現象．在學習“直流電”部分，可聯系小學科學中的“電流和電路”，演示串并聯電路的特點等．這樣增強了學生對勝任將來的基礎教育教學工作而學好物理課的責任感和使命感．

2.2媒體輔助合理適度

在物理課程與信息技術整合的過程中，濫用課件，忽視物理學科的特點的現象普遍存在，不少教師因技術崇拜而片面追求效果的最優化，不分課型、內容，不顧實際教學需要，盲目使用各種媒體，熱衷于在計算機上模擬實驗操作而忽視學生的實際操作，結果弄巧成拙，使課堂中的信息過多過濫，造成無效信息的泛濫，分散學生的注意力，不僅不能提高教學效益，反倒影響了教學目標的落實．因此，不是所有的教學內容都必須采用多媒體教學，如果通過顯明真實的實驗演示、激烈的討論爭辯、以及科學的分析推斷等方式可以獲得理想的教學效果，就不必非得使用課件，造成畫蛇添足之嫌．因此，教師對現代教育技術的使用應充分考慮它的實用與必要性．只有那些教師不能用語言詳盡描述、圖片不能充分顯示、實驗不能或不易操作的內容，現代技術手段才能盡顯獨樹一幟的風采．

2.3因陋就簡一物多用

目前仍有一些師范學校實驗條件欠缺，因陋就簡地自制教學用具能解決缺少儀器的矛盾．如電學部分可以自己動手自制一塊多功能電路示教板；靜電部分電場線演示可用細毛線自制驗電羽演示．此外，可采用一物多用的辦法，增加儀器的利用率．如利用彈簧測力計，可稱量物體的重量、研究牛頓第三定律作用力與反作用力的關系、研究合力與分力的關系、研究影響向心力大小的因素、研究靜摩擦與滑動摩擦力以及決定滑動摩擦力大小的因素等．

因陋就簡、一物多用地進行實驗，可解決學校實驗條件不足的矛盾，同時也是科學家的優良傳統．我們在實驗中要注重實驗效果，不要貪大求洋，實驗儀器能簡單進行的就不要復雜化．此外，一些簡易的儀器，也可讓學生參與制作，使學生通過這些活動培養自己的實踐能力，這對于師范生未來從事青少年科學教育是非常有幫助的．

2.4做好準備確保成功

成功的演示能給人以深刻的印象，確保教學順利進行，失敗的演示將轉移學生的注意力，增加教學阻力．那么怎樣確保課堂實驗成功呢?首先要切實掌握實驗原理，恰當選擇實驗儀器．其次要做好實驗前的準備工作，熟悉各種儀器的特點，掌握實驗技巧．如靜電實驗效果經常不理想，因為靜電實驗的特點是“電壓高、電量少、易泄漏”，因此做好靜電實驗的關鍵要保持環境干燥，并保證絕緣導體良好的絕緣性能，防止壓高量少的電荷流失．為確保演示成功，上課前教師應多練習幾遍，做到心中有數．但萬一實驗失敗，也要保持清醒的頭腦，迅速找到失敗的原因，采取應急措施，消除學生的疑慮與失望，確保課堂教學的順利進行．

2.5生動形象“講演”結合

對高專師范生設計和選擇演示實驗要盡量做到生動有趣，最大限度地調動學生的學習積極性，充分發揮學生非智力因素的潛能，以“趣”、“疑”、“難”為誘因，趣中涉疑，發掘問題，疑中涉難，引導思維，造成一個向未知境界不斷探索的環境，同時也對他們未來的教學工作起到了很好的示范作用．如用雞蛋和水杯演示物體的慣性．此外，演示實驗不是變魔術，也不是為演示而演示，演示實驗教學也有其獨特的藝術性，生動有趣的實驗要配合巧妙的講述，將學生的感性認識很自然地引導上升為理性認識．只有“講、 演”有機巧妙的結合，才能真正體現課堂演示實驗的作用．

3現代教育技術與師范物理實驗的融合

物理實驗是物理教學的重要手段之一，然而部分實驗，由于受時間和空間等客觀條件以及儀器本身因素的限制，往往存在著可見度小、效果不明顯、實驗成功率低及實驗器材局限等諸多問題，影響學生對物理規律的認同．這時，如果用多媒體輔助演示，則會將物理課堂引入到新的境界．如水波的干涉實驗，振動加強與振動減弱區域對初學者來說不易確定，若采用動畫模擬輔助實驗，調節放慢振動頻率，干涉現象將一目了然；再如在平拋運動實驗中，由于運動速度較快，學生很難觀察清楚運動過程，但若采用課件輔助演示，將運動過程放慢，同時與自由落體運動比較，學生很容易發現平拋運動水平與豎直方向的運動規律；同樣在簡諧運動中，觀察彈簧振子的振動實驗，學生很難同時觀察到回復力、加速度、速度和位移4個物理量在4個運動過程及5個關鍵時刻的大小和方向，這是教學的難點．而采用課件模擬，調節放慢振動頻率或者使其暫停，分析4個矢量大小方向的變化，不但直觀形象，同時避免了教師用大量口舌進行描述；還有像光電效應實驗中，金屬表面逸出電子的模擬；交流電的產生實驗中，電動勢和電流隨時間變化的模擬；楞次定律實驗中，感應電流的磁場與原磁場變化的動態模擬；兩球碰撞時先壓縮，后恢復過程中兩球速度、加速度的變化；電容器充、放電的過程；光學中的光路、透鏡成像規律；微觀結構展示，如α粒子散射，晶體結構等，都向學生展示了形象的物理畫面．另外對于分組實驗，以往教師需要先向學生介紹實驗目的、原理、器材、步驟以及注意事項，而學生往往被眼前各種儀器所吸引，注意力難于集中聽不進去教師的要求．若利用多媒體手段將儀器的使用方法及要求動態地展示出來，既可激發學生興趣，又節省了課堂時間，提高了課堂教

學效率．

布魯納的認知學習理論指出：學習是一個認知過程，是學習者主動地形成認知結構的過程．因此，在學生親自操作傳統物理實驗從而具有動作經驗的基礎上，再借助于計算機軟件的幫助做成圖線、圖表，并直觀顯示其過程，有利于學生形成表象、建立模型；進而在教師語言的幫助或同伴互助下，建構物理概念和規律．因此，我們在使用多媒體教學時還要盡可能地讓學生進行操作性實驗，因為物理實驗教學，在幫助學生理解物理概念和規律、激發物理學習興趣、以及鞏固師范生的專業思想、培養師范生的教師素養等方面，起著不可取代的作用．不能把所有的物理實驗都做成課件搬到屏幕上讓學生看，要把操作性實驗和現代教學技術有機的融合．

參 考 文 獻

1倪燕茹. 地方本科院校大學物理實驗課程融合“慕課”教學模式必要性的思考. 大學物理實驗，2014(6):118～120

2李潮銳，等.開放式物理實驗交流平臺及教學輻射作用.大學物理實驗，2010(11):15～20

3鐘永江,等. 用信息技術“點亮”物理實驗——信息技術與物理實驗課程整合的方法研究. 課程整合， 2009(1):45～48

收稿日期：(2015-03-27)

作者簡介:王艷麗，(1963-)，女，副教授,主要從事物理與科技教育教學研究．